本书是国内外第一本系统介绍生物质与生物能源的技术手册，由日本能源学会组织编写，经国内相关专家翻译为中文，全书分5篇，共44章，依次向读者展示：
　　生物质的主要类型、组成和特点；
　　生物质利用技术，主要包括热化学转化与生物转化技术两大类；
　　生物质利用系统(如生物质种植园)及其生态和经济评价。
　　书中汇集了大量的基本数据和技术信息，图文并茂。每一个专题一般分为：基本说明、详细说明和参考文献等三部分，循序渐进，可读性强。书后附有索引，收录了日制单位与国际单位的换算关系、世界能源的统计数据等，方便读者查阅。
　　他山之石，可以攻玉。期待本书的出版能够对国内生物工程、生化工程、农业工程等领域从事生物质和生物能源研究的广大师生和其他研究人员有所裨益，相关生物技术企业的技术人员和决策人员也能从书中获取他们急需的技术资料和经济指标。

 第1篇　生物质的组成与资源量
第1章　生物质的定义与分类2
基本说明2
生物质2
生物能3
生物能的特征3
生物质的分类4
详细说明4
1根据生物学观点分类4
(a)生态学上的分类4
(b)根据植物生物学分类4
2根据利用价值和用途分类4
(a)根据来源分类4
(b)根据含水率分类5
参考文献6
第2章　资源量的推算7
基本说明7
废弃物类生物质7
能源作物7
详细说明7
1废弃物类生物质资源量的估算8
(a)废弃物类生物质的现存量8
(b)废弃物类生物能源的潜在量8
2能源作物资源量的估算10
参考文献11
第3章　生物质的组成12
基本说明12
详细说明12
1代表性组分12
(a)纤维素12
(b)半纤维素13
(c)木质素13
(d)淀粉14
(e)蛋白质14
(f)其他有机成分(有机物)14
(g)其他无机成分(无机物)14
2组成分析14
参考文献15
第4章　生物能源含有量16
基本说明16
高位发热量与低位发热量16
有效发热量16
详细说明16
1各种生物质的发热量16
2根据计算公式得到的推算方法18
参考文献19
第5章　从物质循环推算的生产量20
基本说明20
详细说明20
1碳循环20
2氮循环22
参考文献23
第6章　木质类生物质24
基本说明24
详细说明24
1木质类生物质的种类与特征24
(a)除伐木材24
(b)间伐木材24
(c)主伐的残余木材25
(d)低质阔叶树林25
(e)以生物质原料为目的的快速生长树林25
(f)竹草、竹子26
2生长速度26
3实例和现在使用量27
4日本的资源量27
(a)人工林27
(b)天然林28
(c)竹草、竹子28
5世界的资源量28
参考文献29
第7章　草本类生物质30
基本说明30
草本类30
草本类生物质的特征30
C3植物与C4植物30
草本类生物质的资源量与现在使用量30
详细说明31
1草本类生物质的种类与特征31
2生长速度31
3实例与现在使用量33
4日本与世界的资源量34
参考文献36
第8章　淀粉、糖类生产型植物37
基本说明37
详细说明37
1淀粉、糖类生产型植物的种类与特征37
(a)淀粉生产型植物37
(b)糖类生产型植物39
2生产量39
3实例与现在使用量41
4日本与世界的资源量41
(a)日本的资源量41
(b)世界的资源量41
参考文献42
第9章　油类生产型植物(油椰子、油菜等)43
基本说明43
油类生产型植物43
压榨法与萃取法43
油脂化学43
生物柴油43
详细说明44
1油类生产型植物的种类与特征44
(a)油椰子44
(b)油菜44
(c)大豆44
(d)向日葵45
2生产量45
(a)含油种子及果实的生产量45
(b)油脂的生产量45
3实例与现在生产量46
(a)食品领域46
(b)工业用途46
(c)饲料、肥料46
(d)生物柴油46
4世界的资源量47
(a)现在的资源量47
(b)作为生物质资源的油类生产型植物47
参考文献47
第10章　水生生物质49
基本说明49
水生生物质49
详细说明49
1水生生物质的种类与特征49
2生长速度52
3实例与现在使用量52
4世界的资源量54
参考文献55
第11章　废弃物——农业残余物、甘蔗渣56
基本说明56
详细说明56
1农业残余物、甘蔗渣的种类与特征56
(a)米、麦56
(b)玉米和根茎作物56
(c)甘蔗残余物、甘蔗渣56
2产生量57
3实例与现在使用量57
(a)美国58
(b)巴西59
(c)法国59
(d)日本59
4日本与世界的资源量60
参考文献61
第12章　废弃物——木质废弃物62
基本说明62
产生量62
利用现状62
详细说明62
1木质废弃物的特征62
2木材加工部门的废弃材料63
3木材利用部门的废弃材料64
4世界的木质废弃物66
参考文献67
第13章　废弃物——畜禽废弃物68
基本说明68
畜禽副产物68
畜禽加工残余物68
敷料68
污泥68
物理性改善效果68
详细说明68
1畜禽废弃物的种类与特征68
2畜禽废弃物的产生量70
3实例与现在使用量71
4日本与世界的资源量73
参考文献74
第14章废弃物——污泥(下水道、粪便、产业废弃物污泥)75
基本说明75
详细说明75
1污泥的种类与特征75
2污泥的产生量76
(a)日本的污泥产生量76
(b)不同种类污泥的产生量76
3回收实例与现在使用量76
(a)市政污泥有效利用举例76
(b)市政污泥的有效利用量77
4日本与世界的污泥资源量78
参考文献78
第15章废弃物——城市垃圾79
基本说明79
城市垃圾79
详细说明79
1城市垃圾产生量与组成79
2世界垃圾产生量与处理方法80
3日本对城市垃圾的有效利用81
(a)填埋场的甲烷回收81
(b)垃圾发电82
(c)RDF发电82
(d)垃圾的碳化83
(e)从有机垃圾中回收能量83
参考文献84
第16章　废弃物——黑液85
基本说明85
黑液85
回收锅炉85
详细说明85
1黑液的种类和特征85
2木材成分与黑液的组成86
3产生量与使用量87
4回收锅炉的历史87
5最新的回收锅炉实例87
6世界的木材资源量88
参考文献89
第2篇　生物质转化技术热化学转化
第17章　燃烧92
基本说明92
燃烧92
发热量(燃烧值)92
燃烧效率92
详细说明92
1燃烧的原理与特征92
2燃烧装置与实例94
3燃烧的能量效率95
4生成热的利用96
参考文献96
第18章　气化——常压气化97
基本说明97
气化方法分类97
与气化有关的生物质的物理性质研究97
与生物质气化有关的基本现象98
气化剂98
焦油、木炭和炭黑98
与气化有关的主要化学反应99
详细说明99
1常压气化的原理与特征99
2常压气化的装置与实例100
(a)固定床气化炉100
(b)流动床气化炉101
(c)喷流床气化炉102
3常压气化的能量效率102
4生成气体的利用103
参考文献103
第19章　气化——加压气化104
基本说明104
加压气化的目的104
详细说明104
1加压气化的原理与特征104
2加压气化的装置与实例105
3加压气化的能量效率106
4生成气体的利用106
参考文献107
第20章　气化——间接气化108
基本说明108
热分解与热分解气化108
水蒸气改性108
详细说明108
1间接气化的原理与特征108
2间接气化的装置与实例110
3间接气化的能量效率111
4生成气体的利用111
参考文献111
第21章　快速热分解112
基本说明112
热分解112
详细说明113
1快速热分解的原理与特征113
(a)热质量分析：加热速度的影响113
2快速热分解的装置与实例113
(a)用热砂浴瞬间加热113
(b)红外线加热炉快速热分解116
(c)离心力型热分解装置117
(d)微波快速热分解117
(e)其他快速热分解装置119
3快速热分解的能量效率120
(a)传统的快速热分解方法120
(b)微波快速热分解120
4生成气体的利用120
(a)热分解液、热分解油、木焦油120
(b)木醋121
(c)快速碳化物121
(d)脱水糖121
参考文献122
第22章　碳化123
基本说明123
碳化123
碳化的特征123
详细说明124
1碳化的原理与特征124
2碳化的装置与实例126
3碳化的能量效率129
4生成物的利用130
参考文献131
第23章　水热气化132
基本说明132
水热状态132
水热气化132
水热气化的特征132
详细说明132
1水热气化的原理与特征132
2水热气化的装置与实例133
(a)夏威夷大学夏威夷自然能源研究所134
(b)太平洋西北研究所134
(c)日本资源环境技术综合研究所135
(d)卡尔斯路埃研究中心135
(e)东京大学环境安全研究中心135
(f)韩国能源研究所135
3水热气化的能量效率136
4生成气体的利用136
参考文献137
第24章　水热液化138
基本说明138
水热液化138
水热液化的特征138
其他水热反应138
详细说明139
1水热液化的原理与特征139
(a)反应139
(b)生成物139
(c)特征140
2水热液化的装置与实例140
(a)PERC工艺140
(b)LBL工艺140
(c)日本资源环境技术综合研究所的
液化工艺141
(d)市政污泥油化工艺141
(e)HTU工艺142
3水热液化的能量效率142
4生成油的利用143
参考文献144
第25章　由酯化合成生物柴油145
基本说明145
植物油145
酯化145
生物柴油145
详细说明146
1酯化原理146
(a)植物油的酯类置换反应146
(b)脂肪酸的酯化146
2生物柴油的制造工艺146
(a)游离脂肪酸的酯化反应146
(b)油脂的酯类置换反应147
(c)回收工艺147
3酯化的能量效率147
4生物柴油的利用148
参考文献150
第26章　固体燃料化151
基本说明151
生物砖料151
成形后的膨胀率与破坏强度151
详细说明152
1固体燃料化的原理与特征152
(a)压片成形与试验方法153
(b)膨胀率154
(c)破坏强度154
(d)密度154
2固体燃料化的装置与实例155
3固体燃料化的能量效率156
4固体燃料化装置生成燃料的利用157
参考文献157
第3篇　生物质能源转换技术利用生物学方法的转换
第27章　甲烷发酵160
基本说明160
发酵160
甲烷发酵160
甲烷发酵的特征160
详细说明160
1甲烷发酵的原理和特征160
2甲烷发酵装置和应用实例162
（a）下水污泥162
（b）食品废弃物162
（c）污泥再生处理中心162
（d）啤酒工厂废水163
3甲烷发酵的能量效率163
4生物甲烷气体的利用164
参考文献164
第28章　乙醇发酵165
基本说明165
发酵165
乙醇发酵165
乙醇发酵的特征165
详细说明166
1乙醇发酵的原理和特征166
2乙醇发酵装置和应用实例167
（a）糖质原料的发酵167
（b）淀粉质原料的发酵168
（c）各种乙醇发酵方法169
（d）连续发酵169
（e）近期开发的发酵方法169
（f）其他发酵方法170
（g）使用木材（纤维素）为原料的乙醇发酵（传统方法）170
（h）使用纤维素生物质进行乙醇生产的新型转换技术170
（i）酵母的育种171
3乙醇发酵的能量效率172
4生成得到的乙醇的利用172
参考文献173
第29章　丙酮丁醇发酵174
基本说明174
厌氧型产孢子细菌174
Clostridium属细菌174
Clostridium属细菌的发展历史174
详细说明175
1丙酮丁醇发酵的原理和特征175
（a）发酵的实际情况175
（b）发酵反应176
（c）发酵菌种178
2丙酮丁醇的发酵装置和应用实例178
3丙酮丁醇发酵的能量效率180
4生成物的利用181
5最新的技术开发181
参考文献182
第30章　使用白色腐朽菌分解木质素184
基本说明184
分解木质素的微生物184
白色腐朽菌分解木质素的特征184
白色腐朽菌的利用185
详细说明185
1使用白色腐朽菌分解木质素的原理和特征185
2利用白色腐朽菌分解木质素的装置和应用实例188
3利用白色腐朽菌进行木质素分解的能量效率189
4利用白色腐朽菌和木质素分解酶的生物质转化189
参考文献190
第31章　厌氧型发酵生产氢气192
基本说明192
厌氧型微生物192
厌氧型发酵192
厌氧型发酵生产氢气的特征192
详细说明192
1厌氧型发酵生产氢气的原理和特征192
2厌氧型发酵生产氢气的装置和应用实例193
（a）日本国立横滨大学194
（b）日本北里大学194
（c）日本广岛大学194
（d）日本东北大学194
（e）日本宫崎大学195
（f）日本鹿岛建设195
3厌氧型发酵生产氢气的能量效率195
4生产得到的氢气的利用196
参考文献196
第32章　光合成生产氢气198
基本说明198
太阳能的利用198
利用光合成细菌进行光合成生产氢气
过程的特征198
详细说明199
1光合成生产氢气的原理和特征199
（a）可以用来进行光合成生产氢气的微生物199
（b）利用光合成细菌生产氢气的原理200
（c）利用光合成细菌生产氢气的机制200
（d）与光合成生产氢气有关的生物酶201
（e）利用光合成细菌进行光合成生产氢气的特征201
2光合成生产氢气的装置和应用实例202
（a）光生物反应器202
（b）使用生物质进行光合成生产氢气202
（c）光合成细菌和其他微生物混合培养进行光合成生产氢气204
3光合成生产氢气的能量效率204
（a）光能的转化效率204
（b）氢气的得率205
4光合成生产得到的氢气的利用205
参考文献205
第4篇　生物能源的利用系统
第33章　现存的生物能源利用系统208
基本说明208
生物质资源的定位208
能源转化系统的特征208
详细说明208
1畜业废弃物等的甲烷发酵208
（a）背景208
（b）利用甲烷发酵生产能源的历史209
（c）甲烷发酵处理的特征209
（d）甲烷发酵条件210
（e）制造过程概述210
（f）具体实例213
2木屑（木材加工废弃物）的燃烧发电213
（a）详细说明214
（b）现在的运转情况217
（c）木屑燃烧发电存在的课题217
3城市垃圾燃烧发电218
（a）城市垃圾燃烧发电的由来和历史218
（b）城市垃圾燃烧发电的意义218
（c）城市垃圾燃烧发电的实际情况218
（d）城市垃圾燃烧发电的高效化219
（e）最近的动向222
4木质类废弃物和废塑料的气化223
（a）木质类废弃物的气化发电223
（b）废塑料的加压两段式气化227
5固体废弃物的固体燃料化229
（a）废弃物的有效利用229
（b）燃料工厂的概况230
（c）RDF的组成233
（d）运转状况234
（e）RDF的需求单位234
（f）今后的课题235
6木质颗粒235
（a）木质颗粒概况235
（b）木质颗粒的特征236
（c）木质颗粒与化石燃料的比较236
（d）制造过程概况238
（e）世界和日本的生产动向239
（f）颗粒燃烧装置240
7垃圾堆肥化和碳化利用240
（a）垃圾堆肥化设施（荏原制作所制桨式发酵系统）240
（b）碳化设施（日本关西产业公司的卧式搅拌型连续碳化装置）241
8锯粉气化发电（日本信荣木材公司的锯粉气化发电设备）242
（a）发电方法242
（b）气化方式243
参考文献245
第34章　未被利用的生物质资源的可能性247
基本说明247
林产类生物质资源的有效利用247
林地环境的维持247
详细说明247
1日本青垣町生物甲醇的生产规划247
（a）甲醇制造和复合型生物质资源工厂248
（b）生物质资源工厂和地域生态系统248
(c)各种产品的产量、销售额和多样化的效果249
（d）事业的收支和经济性249
2高市的森林组合（偏远山区的森林构想）253
（a）日本国内森林资源利用的生物能253
（b）高市的模式253
（c）能量转换技术255
（d）实现计划的设想256
3日本勇払、日高地区的甲醇制造系统256
（a）系统的立地地点：苫小牧东部（苫东）地区256
（b）林产资源257
（c）甲醇制造系统的流程及其构成257
（d）甲醇制造系统的评价258
（e）人们对引入甲醇生产系统的期待259
参考文献260
第35章　迈向循环型社会的生物质综合利用系统261
基本说明261
详细说明262
1循环型社会的概念——废弃物零排放262
（a）背景262
（b）废弃物零排放的意义262
（c）产业的网络化263
（d）地域系统的构成264
（e）整合型生物质系统264
2区域性废弃物零排放系统的构成方法265
（a）区域性废弃物零排放系统的构成
顺序265
（b）区域内物质流的解析265
（c）物质流和再资源化技术的数据库266
（d）物质循环网络的设计267
3以生物质为基础的循环型社会267
（a）生物质炼制的必要性267
（b）以生物质为基础的社会的碳循环268
（c）生物质物质转换技术269
参考文献271
第36章　生物质种植园272
基本说明272
在日本国外实施的种植园272
详细说明272
1造纸公司的种植园272
（a）日本国内的森林资源273
（b）日本国外的木质类生物质种植园273
2生物乙醇275
（a）美国的燃料乙醇275
（b）巴西的燃料乙醇276
（c）日本国内生产燃料乙醇的可能性277
3稻壳发电的生物质利用规划的概况278
（a）规划的背景278
（b）计划概况278
（c）燃料281
（d）生物质发电事业的可行性281
4能源种植园281
（a）能源种植园的可能性281
（b）种植园的种类282
（c）能源种植园的能量利用效率以及
与其他自然能源的比较283
（d）能源种植园系统284
（e）能源种植园的选址条件和最优化284
参考文献285
第37章　将来的能源系统的可能性和方式287
基本说明287
发电用生物质种植园287
通过生物质气化合成液体燃料287
详细说明287
1甲醇的利用287
（a）生物质液体燃料287
（b）生物质气化法合成甲醇技术288
（c）甲醇燃料的特征288
（d）甲醇汽车的使用289
（e）生物甲醇燃料的优点和未来289
2DME的利用290
（a）DME是什么290
（b）DME的燃料特性和利用290
（c）DME合成技术291
（d）制造过程流程291
3汽油和轻质灯油的利用292
（a）Fischer　Tropsch（FT）合成反应292
（b）FT合成反应中的生成物分布293
（c）FT合成过程293
（d）产物性状295
（e）MTG（methanol to gasoline）过程295
（f）合成燃料油的经济性295
（g）生物质资源的利用295
4能源系统的可能性和方式295
（a）生物质与自然能源发电295
（b）全球性生物甲醇的构想296
（c）甲醇和燃料电池297
（d）生物质栽培298
（e）世界上的适宜产地299
（f）未来氢气利用社会的可行性299
（g）最先进产业技术的集合300
参考文献300
第38章　生物质的利用与粮食生产的融合301
基本说明301
详细说明301
1农林业系统的基础301
（a）农林业的定义301
（b）分类基准301
（c）农林业的构成要素302
（d）相互关系的经济学302
（e）农林业的种类和特征302
2保全土壤的生产能力303
（a）农林业的劳动303
（b）土地的劣化303
（c）土地劣化的原因303
（d）引入外部资金303
3农林业系统的规划和栽培作物的选择
及评价304
（a）主要农林业系统的实际情况304
（b）栽培种类的确定304
参考文献305
第5篇　生物能源的系统评价
第39章　系统评价的框架308
基本说明308
从广阔视野出发的重要生物能源的系统评价308
寻求在多种基准和基础上的综合评价308
寻求用于生物能源评价的系统数据308
详细说明308
1系统评价的范围308
2系统评价的基准310
3系统评价的方法论310
第40章　依据生态循环评估的生物质能量效率和CO2排放量的评价312
基本说明312
什么是生态循环评估312
生物质的LCA评价312
详细说明312
1.LCA的基础312
（a）LCA的一般方法312
（b）LCA中的环境影响的综合评价315
（c）基于LCA的技术评价316
2.生物质能量效率和CO2排放量的评价举例317
（a）生物质的培育和收获中所需要的能量317
（b）生物能源转换技术的前处理过程所需要的能量318
（c）生物能源和化石燃料的比较319
（d）生物质发电与其他发电技术的比较320
参考文献322
第41章　作为能源资源的生物质评价的视点323
基本说明323
纯CO2固定量323
作为生态循环的评价323
生物质资源的位置323
详细说明323
1生物质的纯CO2固定量323
2生物质生态循环的评价327
（a）森林生物质327
（b）农业生物质329
（c）化石类能量的投入与人力能量的
投入之间的相辅关系330
3从现存的各项技术的比较来看生物质的位置330
（a）与化石能源系统的比较331
（b）与其他自然能源的比较333
4生物质利用今后的课题335
参考文献335
第42章　生物能源的环境安全性评价336
基本说明336
生物质的生产和环境安全性336
能源转换的环境安全性336
详细说明337
1生物能源生产和种植的环境安全性337
（a）种植园型生物质337
（b）栽培型生物质（草本类）338
（c）其他生物质338
（d）废弃物生物质338
2从全球视野出发考虑生物质生产和环境的关系338
（a）生物质生产与自然环境339
（b）生物质生产与氮肥340
3能源转换中的环境安全性341
（a）残渣的环境安全性342
（b）有关大气污染的环境安全性343
（c）二次能源的环境安全性评价345
（d）环境负荷的影响评价345
参考文献346
第43章　生物能源的经济性评价347
基本说明347
生物质资源的成本347
生物质利用技术和二次能源生产的成本347
详细说明347
1生物质资源347
（a）成本的设定原则348
（b）生物质价格的实例348
（c）种植园型生物能源的价格350
（d）残留型生物能源的价格351
（e）生物质资源价格的总括353
2生物能源的利用技术353
（a）发电354
（b）热分解气化合成甲醇354
（c）利用微生物的发酵技术355
（d）生物能源利用技术价格成本总括356
3生物质的二次能源价格356
参考文献357
第44章　生物能源可能供给量的模型解析359
基本说明359
生物质平衡表359
21世纪生物质流向的计算机模拟359
生物能源在最优能源系统中的作用359
详细说明360
1综合模型解析的必要性360
2利用世界土地利用和能源模型（GLUE）进行探讨361
（a）概要361
（b）利用生物质平衡表把握资源状况361
（c）现在的生物能源供给能力的评价362
（d）21世纪生物质流向的计算机模拟367
3利用最优化型的世界能源模型（LDNE）
进行探讨369
参考文献372
附录
一、单位374
1SI单位374
2单位换算375
3糖和酒精的浓度377
（a）酒精浓度378
（b）糖浓度378
4温度378
5发热量378
6质量基准379
7其他380
二、元素周期表381
三、基本化学物质的热力学参数382
1标准生成焓、标准熵、标准生成吉布斯自由能382
2水、甲醇、乙醇的相转移焓变化382
3燃烧焓383四、化石资源的发热量及可开采年数384
五、世界能源需求的预测386
六、世界人口增长的预测388
七、新型能源的引入目标389
八、有关生物质的书籍391
参考文献392索引