Биопродукты или продукты на биологической основе - это материалы , химические вещества и энергия, полученные из возобновляемых биологических ресурсов. [1] [2] [3]
Биоресурсы
Биологические ресурсы включают сельское хозяйство , лесное хозяйство и отходы биологического происхождения , и есть много других примеров возобновляемых биоресурсов. Одним из научных терминов, используемых для обозначения возобновляемых биоресурсов, является лигноцеллюлоза . Лигноцеллюлозные ткани - это природные ресурсы биологического происхождения, содержащие некоторые из основных компонентов мира природы. [4] 1) Холоцеллюлоза - это углеводная фракция лигноцеллюлозы, которая включает целлюлозу , обычный строительный блок, состоящий из сахара (глюкозы), который является наиболее распространенным биополимером, а также гемицеллюлозы . Недавние достижения в каталитической конверсии платформенных химикатов из этой фракции биомассы привлекли внимание как промышленности, так и академических кругов. [5] 2) Лигнин - второй по распространенности биополимер. Целлюлоза и лигнин - два основных природных полимера, используемых растениями для хранения энергии, а также для придания прочности, как в случае древесных тканей растений. Другие химические вещества для хранения энергии в растениях включают масла , воски , жиры и т. Д., И, поскольку эти другие растительные соединения обладают особыми свойствами, они открывают потенциал для множества различных биопродуктов. [6] [7]
Обычные биопродукты и новые биопродукты - это две широкие категории, используемые для классификации биопродуктов. Примеры обычных продуктов на биологической основе включают строительные материалы, целлюлозу и бумагу и лесные товары . Примеры новых биопродуктов или продуктов на биологической основе включают биотопливо , биоэнергетику , этанол на основе крахмала и целлюлозы , клеи на биологической основе, биохимические вещества , биопластики и т. Д. [8] [9] Новые биопродукты являются активными объектами исследований и разработок, и они усилия значительно расширились с начала 20/21 века, отчасти из-за цен на традиционные продукты на основе нефти, из-за воздействия на окружающую среду использования нефти и из-за интереса многих стран к независимости от иностранных источников нефти. . Биопродукты, полученные из биоресурсов, могут заменить большую часть топлива, химикатов, пластмасс и т. Д., Которые в настоящее время производятся из нефти [10]
Инжиниринг биопродуктов
Инженерия биопродуктов (также называемая инженерией биопроцессов) относится к разработке биопродуктов из возобновляемых биоресурсов. Это относится к проектированию, разработке и внедрению процессов, технологий для устойчивого производства материалов, химикатов и энергии из возобновляемых биологических ресурсов.
Также называется биопроцессной инженерией: биопроцессная инженерия - это специализация биотехнологии, химической инженерии, биологической инженерии или сельскохозяйственной инженерии. Он занимается проектированием и разработкой оборудования и процессов для производства продуктов питания, кормов, фармацевтических препаратов, нутрицевтиков, химикатов, полимеров и бумаги из биологических материалов. Bioprocees engineering - это конгломерат математики, биологии и промышленного дизайна, который состоит из различных спектров, таких как проектирование ферментеров, изучение ферментеров (режим работы и т. Д.). Он также занимается изучением различных биотехнологических процессов, используемых в промышленности для крупномасштабного производства биопрепаратов для оптимизации выхода конечного продукта и качества конечного продукта. Инженерия биотехнологий может включать в себя работу инженеров-механиков, электриков и промышленных инженеров по применению принципов их дисциплин к процессам, основанным на использовании живых клеток или субкомпонентов таких клеток [11]
Также называется биоресурсной инженерией: биоресурсная инженерия связана с приложениями биологической инженерии, химической инженерии и сельскохозяйственной инженерии, обычно основанной на биологическом и / или сельскохозяйственном сырье. Биоресурсная инженерия является более общей и охватывает более широкий спектр технологий и различных элементов, таких как биомасса, биологическая обработка отходов, биоэнергетика, биотрансформации и анализ систем биоресурсов, а также технологии, связанные с технологиями термохимического преобразования: сжигание, пиролиз, газификация, катализ и т. Д. конверсионные технологии: аэробные методы, анаэробное сбраживание, процессы роста микробов, ферментативные методы, компостирование. Продукты: волокна, топливо, сырье, удобрения, строительные материалы, полимеры и другие промышленные продукты. Управление: моделирование, системный анализ, решения, системы поддержки. Воздействие урбанизации и растущий спрос на землю, продукты питания и воду ставит инженеров перед миром, стоящим перед серьезными проблемами. В прошлом мало внимания уделялось взаимодействию между биологическим миром и традиционной инженерией. Задача инженеров по биоресурсам - восполнить этот пробел. Инженеры в области сельского хозяйства и биоресурсов разрабатывают эффективные и экологически безопасные методы производства продуктов питания, волокна, древесины, биопродуктов и возобновляемых источников энергии для постоянно растущего населения мира.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Сингх, С.П., Эканем, Э., Уэйкфилд, Т. младший, и Комер С. (2003) «Растущее значение биопродуктов и биоэнергетики в экономике США: распространение информации и обучение студентов». Международный обзор управления пищевыми продуктами и агробизнесом, том. 5 (3)
- ^ Инициатива по исследованию и развитию биомассы, 2006: Видение биоэнергетики и биопродуктов в Соединенных Штатах - Биоэкономика для устойчивого будущего 2006 « Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 декабря 2009 года . Проверено 2 января 2009 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Национальный исследовательский совет, 2000. Промышленные продукты на биологической основе: приоритеты исследований и коммерциализации. Национальная академия прессы, Вашингтон, округ Колумбия
- ^ Чен, Гуанцюнь; Везелаке, Рэндалл; Певица, Стейси, ред. (2018). Растительные биопродукты . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-1-4939-8614-9.
- ^ Гомес Миллан, Херардо; Хеллстен, Санна; Льорка, Хорди; Луке, Рафаэль; Сикста, Герберт; Балу, Алина (21 февраля 2019). «Последние достижения в каталитическом производстве платформенных химикатов из холоцеллюлозной биомассы». ChemCatChem . 11 (8): 2022–2042. DOI : 10.1002 / cctc.201801843 . hdl : 2117/172794 .
- ↑ Bowyer, JL, Ramaswamy, S., 2005: «Переосмысление высшего образования в 21 веке: Миннесота активно продвигается к укреплению программы» Forest Products Journal, июль-август 2005 г., 55 (7-8): 4-10)
- ^ Ramaswamy, S., Tschirner, У., Chen Y., 2007: «трансформирующий Academic Биографические: ЦБК биоматериалов продукции - обеспечение образования и подготовки научных кадров для обычных и Emerging биоматериалов продукты промышленности и биоэкономики» ACS Symposium Series Глава 4, Раздел 1, Материалы, химические вещества и энергия из лесной биомассы Под ред. пользователя Argyropoulos.
- ↑ Bowyer, JL, Ramaswamy, S., 2005: «Переосмысление высшего образования в 21 веке: Миннесота активно продвигается к укреплению программы» Forest Products Journal, июль-август 2005 г., 55 (7-8): 4-10)
- ^ Ramaswamy, S., Tschirner, У., Chen Y., 2007: «трансформирующий Academic Биографические: ЦБК биоматериалов продукции - обеспечение образования и подготовки научных кадров для обычных и Emerging биоматериалов продукты промышленности и биоэкономики» ACS Symposium Series Глава 4, Раздел 1, Материалы, химические вещества и энергия из лесной биомассы Под ред. пользователя Argyropoulos.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2009-08-26 . Проверено 2 января 2009 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Биопроцессная инженерия - Основные понятия; Шулар, Майкл А., Карги, Фикрет, Prentice Hall of India, 2005
дальнейшее чтение
- Бауэр, Дж. Л., Рамасвами, С. Развитие биоэнергетики: выравнивание необходимо, Часть 1, Публикация Биоэнергетики Таппи, январь 2009 г., стр. 14-17
- Бойер, Дж. Л., Рамасвами, С. Развитие биоэнергетики: Согласование необходимо для развития биоэнергетики, Часть II, Изучение возможных сценариев, возникающих в результате дефицита предложения, и возможных последствий развития биоэнергетики для качества окружающей среды Публикация Tappi, март 2009 г., стр. 16-19
Внешние ссылки
- Программа USDA BioPreferred
- Содействие биоэкономической революции в биопродуктах и биоэнергетике , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии
- Программа по биомассе Министерства энергетики США