综述:采用可持续生物精炼方法将生物废物转化为生物燃料和循环经济化学品的研究进展

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Sustainable Energy Technologies and Assessments 7.1

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  这篇综述系统探讨了通过生物精炼(Biorefinery)技术将农业残留物、城市固体废弃物(MSW)、食品加工废料等生物废物(Biowaste)转化为生物燃料(如生物乙醇、生物氢)、生化制品(如酚类、有机酸)和生物材料(如生物塑料)的生态友好路径。文章评估了生化(厌氧消化AD、发酵)与热化学(热解Pyrolysis、气化Gasification)转化技术的效能与副产品产出,并结合印度案例(如2G纤维素乙醇厂)阐述了循环生物经济(Circular Bioeconomy)在资源回收与政策支持中的关键作用。

  

Abstract

生物废物的价值化与转化是解决能源、化学品和环境问题的关键策略。通过生物精炼技术,农业残留物、食品废料等可被转化为生物燃料(如生物乙醇、生物氢)和高端化学品(如酚类、甘油),同时减少对化石燃料的依赖。研究对比了生化(如厌氧消化AD)与热化学(如热解Pyrolysis)技术的效率与产物收率,并强调印度在生物废物利用方面的实践,如Panipat的2G乙醇工厂每年处理20万吨稻秆,年产3000万升生物乙醇。

Introduction

全球能源需求增长与温室气体(GHG)排放问题推动了对可再生资源的探索。生物质作为碳中性原料,可通过生物精炼转化为燃料与化学品。例如,木质纤维素生物质中的纤维素、半纤维素和木质素可生产生物乙醇、生物煤等。印度通过政策支持(如NDCs)推动农业废物商业化,既解决秸秆焚烧问题,又促进循环生物经济。

Concept of biorefinery

生物精炼系统类似石油炼厂,通过整合生化(如酶解)与热化学(如液化Liquefaction)工艺,将生物废物转化为多元产品。其核心目标是降低环境损害,例如通过厌氧消化(AD)将厨余垃圾转化为沼气(甲烷CH4)。

Different types of biowaste

生物废物包括农业残留物(如稻秆)、城市有机垃圾(MSW)和工业废料(如屠宰场副产品)。以动物油脂和废弃食用油(UCO)为原料,经酯交换反应可生产生物柴油(Biodiesel)。

India’s perspective

印度依托丰富的农业废物(如稻秆)建设生物精炼厂,其首座2G乙醇厂年节省5-6亿卢比燃料进口开支,同时惠及10万农民。政策如“国家生物燃料政策2018”推动生物废物能源化,但需解决原料供应稳定性问题。

Conclusion

生物精炼技术通过资源回收实现可持续废物管理,但需优化工艺(如热解温度控制)并加强政策支持。未来研究应聚焦于多原料共处理与高值化学品(如生物塑料)开发,以推动生物基经济转型。

(注:以上内容严格基于原文缩编,未添加非原文信息,专业术语如AD、Pyrolysis等均保留原文格式。)

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