生物质资源的高值化利用是当前热点研究领域。生物质的开发利用有赖于对多学科的理论。
技术和
生产知识进行有机整合，这些不同的学科知识可归纳为“生物质原料的组分分离，分级定向转化过程”。
笔者担任国家重点
基础研究发展规划(973)项目“秸秆生态高值化关键过程的基础研究”首席科学家，通过深入
分析生物质转化过程中的共性问题，在综合多学科知识的基础上，提出了“生物质科学与工程学”这一理念：
从生物质原料工程学、生物质转化过程工程学和生物质产品工程学三方面对生物质利用技术进行了全面、系统的论述，为生物质可再生资源的高值化利用奠定了理论基础；
根据上述思路，举例阐明木质
纤维素、动物废弃物、人畜粪便和城镇生活垃圾等生物质资源化生态产业链模式。
本书旨在总结国内外有关生物质科学与工程研究实践，进而提升到理论的高度，为提升生物质科学与工程的水平和实现生物质科学与工程产业的清洁化发挥作用。可供国内生物工程、生
化工程。农业工程等专业的教师和研究生，以及生物质开发利用企业的技术人员和管理人员阅读参考。
生物质资源的高值转化是当前的研究热点之一。由于现有的生物质利用技术存在技术单一、缺乏系统性理论指导等问题，导致原料利用率低，经济效益差，难以实现工业化生产，迫切需要建立新的理论体系。
有关生物质的研究工作多集中在生物质简单利用技术层面上，缺乏基础性、整体性和系统性，无法实现生物质原料多组分同时利用的目标，造成生物质原料的利用技术含量低，转化的产品长期面临一系列技术和质量问题。要从根本上解决上述问题，首先要充分认识到其他组分不是废弃物，不仅是资源，而且是有待工厂开发的潜在的产品；其次需要在适用于固相复杂物料的过程工程理论上有新的重大拓展，带动生物质转化关键过程的突破；更重要的是要深入探讨生物质利用的特点和技术瓶颈，建立起生物质高值化利用的系统性理论。
现代科技发展表现为科学、技术、生产整体化或一体化和新兴科学与优势学科相结合，使科学由“小科学”变为交叉大科学。生物质的开发利用涉及许多学科，如
分子生物学、微生物学、
化学、生态工程、生化工程、
化学工程、
材料学、
能源工程、农业工程等；而按行业被分为不同领域，如
造纸工业、能源工业、化纤工业、复合材料工业、农产品加工业等。以往的研究只强调专业，而忽视多学科知识整合，这可能是造成经济发展与生态保护二者之间矛盾激化的重要因素之一。例如，在利用原料资源时，很少考虑利用率，也很少考虑生产方法和副产物对环境的影响，致使相关的生物质工业都是环境污染大户。这与专业知识结构单一的缺陷直接相关。
生物质的开发利用绝非支离破碎地简单拼凑一些学科的知识所能够解决，必须对多学科的理论、技术和生产知识进行有机整合。随着学科交叉和领域融合，以及人们对可持续发展的认识越来越深入，这些不同的学科研究的内容都可归纳为“生物质原料的组分分离、分级定向转化过程”，因而，可以将有关研究领域归纳为生物质科学与工程。生物质科学与工程既是一个多学科交叉和融合的前沿性学科领域，又是一个新兴的生态产业链群体，它包含着许多新的经济增长点和新兴产业的生长点。按照可持续发展的基本要求，对于生物质开发利用的落脚点是生态产业链的开发。
通过深入分析生物质转化过程中的共性问题，在综合多学科知识的基础上，作者提出了生物质科学与工程学这一理念，从生物质原料工程学、生物质转化过程工程学和生物质产品工程学三方面对生物质利用技术进行了全面、系统地研究，为生物质类可再生资源的高值转化利用奠定了理论基础。本书编写的目的在于总结国内外有关生物质科学与工程研究实践，进而提升到理论的高度，为提升生物质科学与工程的水平和实现生物质科学与工程产业的清洁化发挥作用。
本书首先根据国内外相关领域进展和作者自己研究实践，归纳提出生物质利用共性问题；依次提出由生物质原料工程学、生物质转化过程工程学、生物质产品工程三部分组成的生物质科学与工程学的框架；再次根据上述思路，举例阐明木质纤维素、动物废弃物和人畜粪尿资源化生态产业链模式的开发现状。
作者在该方面的研究得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）（
2004CB719700）和
中国科学院知识创新工程重要方向性项目（KJCX2SW206）的资助。另外，笔者的十几位硕士和博士研究生的研究工作是本书得以出版的重要前提，其中付小果硕士参与了第1章的撰写，韩业君博士参与了第2章的撰写，邱卫华博士和于彬博士参与了第3章的撰写，靳胜英博士参与了第4章的撰写，孙付保博士和李宏强博士参与了第5章的撰写，彭小伟博士和张志国博士参与了第6章的撰写，丁文勇博士、陈国忠博士、迟菲博士和宋永民硕士参与了第7章的撰写，邱卫华博士和付小果硕士参与了汇总工作。在本书编著过程中，参考了大量国内外前辈和同行撰写的书籍和期刊
论文资料。在此一并表示衷心的感谢。
书中有不当之处，诚请读者批评指正，并欢迎来函指导交流。
第1章生物质科学与工程学概述1
11生物质简介1
111生物质定义1
112生物质资源与分布1
12生物质转化技术回顾与发展6
121生物质转化技术分类6
122生物质转化技术现状7
123生物质转化技术发展趋势10
13生物质科学与工程学框架11
131生物质原料工程学11
132生物质转化过程工程学12
133生物质产品工程学13
参考文献15
第2章生物质转化利用技术现状及问题17
21生物质化学转化技术17
211生物质化学转化技术定义17
212生物质化学转化技术现状17
213生物质化学转化中存在的问题23
22生物质
物理转化技术24
221生物质物理转化技术定义24
222生物质物理转化技术现状24
223生物质物理转化中存在的问题27
23生物质生物转化技术28
231生物质生物转化技术定义28
232生物质生物转化技术现状28
233生物质生物转化中存在的问题33
24科学、技术和生产融合发展趋势37
241科学、技术和生产的融合37
242科学、技术和生产融合的实例37
25生物质转化过程中存在的问题39
251学科及其技术本身局限性39
252固体物料固有特性40
253综合利用研究趋势42
254生物质利用的误区43
参考文献44
第3章生物质转化利用技术平台47
31概述47
311生物质转化利用中共性关键问题的提出47
312解决生物质转化利用共性关键问题的技术平台47
313建立生物质转化利用技术平台的意义48
32生物质组分分离48
321生物质组分分离技术现状48
322生物质组分分离的
标准50
33分级定向转化过程54
331分级定向转化过程的提出54
332生物质的分级定向转化55
333分级定向转化过程的前景61
34生物质转化利用技术集成模式61
341技术集成模式的方法61
342技术集成模式在生物质转化中的应用64
343生物质转化中技术集成模式的趋势70
参考文献72
第4章生物质原料工程学75
41概述75
411生物质原料工程学的提出75
412生物质原料工程学研究范围75
42我国生物质原料的区域布局及特点76
43生物质原料收集输送76
431生物质原料收集输送模式及其意义76
432生物质原料收集输送经济半径的
计算77
433生物质原料收集储藏方法79
44生物质原料的物种筛选及栽培80
441生物质原料的物种筛选80
442生物质原料的物种栽培82
45生物质原料的结构与组成85
451木质纤维素的基本结构与组成85
452动物废弃物结构与组成92
453人畜粪便结构与组成92
454城镇生活垃圾固体废弃物结构与组成93
46生物质原料组分分离技术94
461木质纤维素组分分离新技术94
462动物废弃物组分分离技术99
463人畜粪便组分分离技术100
464城镇生活垃圾固体废弃物组分分离技术100
参考文献101
第5章生物质转化过程工程学103
51概述103
511高效转化生物学103
512热化学转化工程104
513生物质转化的过程工程产业化104
514生物质转化的经济系统工程104
52生物质的高效转化生物学104
521木质纤维素类生物质的生物转化104
522动物废弃物生物转化110
523人畜粪便和城镇生活垃圾的生物转化113
53热化学转化工程115
531木质纤维素类生物质的热化学转化116
532动物废弃物热化学转化125
533人畜粪便和城镇生活垃圾固体废弃物热化学转化126
54生物质转化过程工程产业化130
541木质纤维素过程工程产业化路线130
542动物废弃物过程工程产业化路线136
55生物质经济系统工程139
551木质纤维素原料收集经济分析139
552木质纤维素预处理经济分析146
553木质纤维素产品转化过程经济分析150
554木质纤维素产品市场前景分析154
参考文献157
第6章生物质产品工程学161
61概述161
62能源工程162
621
燃料乙醇163
622
生物柴油168
623热解生物油174
63
新材料工程181
631醋酸纤维素182
632木质生物质的功能性环境材料183
64肥料工程184
641堆肥的原理185
642好氧堆肥基本工艺186
643堆肥化工艺实例187
644有机无机复混肥192
65饲料工程193
651农业废弃物生产饲料概述193
652粗饲料及其加工调制194
653青储饲料196
654蛋白饲料197
655其他生物调制方法198
66
化工产品转化工程201
661生物转化途径201
662化学转化途径204
663其他化学转化方式205
参考文献206
第7章生物质生态产业开发213
71生态工业概述213
72木质纤维素加工产品的生态产业链213
721纤维质原料资源与生态工业213
722秸秆综合利用技术与生态工业的现状214
723秸秆生态工业研究进展215
724秸秆综合利用与生态工业建设的目标216
73动物废弃物资源化生态产业开发216
74人畜粪便资源化生态产业开发217
741物质循环利用型生态工程218
742健康与能源型综合系统218
75城镇生活垃圾固体废弃物生态产业开发222
参考文献227
可供国内生物工程、生化工程。农业工程等专业的教师和研究生，以及生物质开发利用企业的技术人员和管理人员阅读参考。
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