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生質能源利用科學 Science and Technology of Biomass

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			9789578189959
			兔束保之
			李錦楓、林志芳、李華楓
			揚智
			2011年5月01日
			83.00 元
			HK$ 74.7

詳
細
資
料

叢書系列：NEO系列叢書
規格：平裝 / 208頁 / 25K / 普級 / 單色印刷 / 初版
出版地：台灣

NEO系列叢書

分
類

專業/教科書/政府出版品 > 生物資源類

同
類
書
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者
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買

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固態燃料電池技術

內
容
簡
介

　　探討21世紀的環境、資源、能源等各種問題。
　　日本的生質能源供需狀況。
　　生質能源是什麼？其生產量由什麼要因決定？
　　植物性生質能源的基本構造與化學特性。
　　木質纖維的化學資源化的趨勢。
　　生物塑膠（bio-plastics）是什麼？
　　非木材紙是什麼？
　　魚類做為生質能源的限制。
　　台灣生質能源的發展與研究。
　　台灣與世界的有關生質能源的相關資料。

　　本書適合做為大專院校通識教育及空中大學的教科書及參考書。
　　本書也適合當成一般讀者對生質能源增加認識的入門書。

作者簡介

兔束保之

　　日本東北大學農學博士
　　日本山梨大學名譽教授
　　中國南陽理工學院名譽教授
　　日本放送大學山梨學院中心所長

編輯協助／中澤勇二

　　日本東北大學農學博士
　　日本共立女子大學名譽教授
　　日本放送大學客員教授

編譯者簡介

李錦楓

　　台灣大學農化系畢業
　　美國猶他大學植物營養與生化系碩士
　　美國維斯康辛大學食品科學系博士

　　曾任／
　　台灣省菸酒公賣局酒廠、菸酒研究室技士
　　美國維斯康辛大學研究員
　　食品工學發展研究所正研究員兼副所長

　　現任／台灣大學食科所兼任教授、名譽教授

李華楓

　　成功大學會計統計系畢業

　　曾任／味全公司會計課經理

　　現任／某民間公司總經理

林志芳

　　台灣大學食品科技研究所博士
　　台灣大學食品科技研究所碩士

　　曾任／致遠管理學院餐旅管理學系助理教授

　　現任／國立金門大學食品科學系助理教授

編譯監修者簡介

鄭水淋

　　台灣大學農化系畢業
　　日本東北大學農化系研究

　　曾任／味全食品公司研究室主任、總廠長、副總經理

　　現任／某民間企業總經理

目
錄

林　序　i
原著者序　iii
編譯者序　vii

第1章　如何處理二十一世紀的環境、資源、能量等問題　1
前　言　2
1-1　地球在物質上為閉鎖系統，但在能量上為開放系　2
1-2　分散的資源要將其凝聚即需要能量（energy）　2
1-3　凝聚者要給予秩序，也要能量　3
1-4　對於確保資源想法的變化　3
1-5　使用太陽能凝聚秩序化的模式（model）就是光合成　4
1-6　以光合成生成有秩序分子的葡萄糖及澱粉　8
1-7　化學工廠的合成反應與生物做成的生體內化學反應有何差異？　9
1-8　生質能源與人類的關係　10
1-9　地球暖化與空氣中的CO2濃度　11
1-10　現在為什麼生質能源被關注？　12
1-11　生物會自發性留下子孫的生質能源，每年可有新收穫　13
1-12　生質能源利用科學的持續發展　14
1-13　引導科學合理性來利用生質能源　14

第2章　日本的生質能源供需狀況　15
前　言　16
2-1　木材的供需狀況　20
2-2　紙張、紙漿（pulp）的供需狀況　26
2-3　生質系衣料資源的需求狀況　27

第3章　生質能源生產量由什麼因素決定　31
前　言　32
3-1　生質能源的生產與能量（energy）　32
3-2　植物的純一次生產力（Net Primary Productivity; NPP）　34
3-3　地球上的生質能源生產量　42
3-4　到將來都可能利用的生質能源是什麼？　44

第4章　植物系生質能源的基本構造與化學特性　49
前　言　50
4-1　構成生質能源的原子與分子　50
4-2　葡萄糖分子的構造　56

第5章　木質纖維素的化學資源化趨勢　69
前　言　70
5-1　將木質纖維素熱流動性化製成塑膠　70
5-2　將木質素分離纖維素、半纖維素　75
5-3　將纖維素化學修飾開發新用途　77
5-4　加水分解纖維素、半纖維素做為糖資源　78
5-5　木質素的新用途　88

第6章　生質塑膠（Bioplastic）　91
前　言　92
6-1　將微生物的貯藏物質做成塑膠使用　93
6-2　乳酸菌廢棄物的乳酸可做成塑膠　96
6-3　如果製造聚乳酸就要借重化學方法　97　

第7章　非木材紙張　101
前　言　102
7-1　稻稈宣紙　102
7-2　可以利用的非木材纖維　103
7-3　廢紙製成再生紙　104
7-4　不能做再生紙的廢紙纖維的利用　107
7-5　竹紙　108
7-6　洋麻（kenaf）紙　110
7-7　以收穫後的香蕉莖部製紙　111
7-8　以蔗渣（bagasse）製紙　113

第8章　做為生質能源受限因素多的海產物　115
前　言　116
8-1　反覆亂捕　116
8-2　海流與海水溫　118
8-3　養育海魚的山上森林　121
8-4　瞭解海洋生態系的重要性　122
8-5　海產魚類可做為永續的生質能源利用嗎？　122

第9章　幾丁質，幾丁聚醣　125
前　言　126
9-1　在生物界的分布　127
9-2　幾丁質、幾丁聚醣製法　128
9-3　幾丁聚醣的應用範圍　128

第10章　世界各國生質能源之研發情形　133
前　言　134
10-1　未來清潔能源　134
10-2　能源多元化，型式，原料與技術　135
10-3　世界各國開發情況　136
10-4　「綠色汽油」的未來趨勢　138
10-5　台灣發展海藻生質能源的意義　139
10-6　生質酒精的研發　152
10-7　生質柴油利用在台灣　155
10-8　其他有關能源問題　156
附錄　有關生質能源的報導　161
參考文獻　189

序

推薦序

　　過去半個世紀，人類毫無節制地大量使用石化燃料，造成地球暖化並導致氣候異常，不但危害地球環境與生態，也帶來了或大或小的災難。近年來，部分有志之士開始投入時間與經費，研究並嘗試開發各種可再生的乾淨替代能源，試圖讓人類對石化能源的依賴減到最低，以期減緩地球環境與氣候的持續惡化。

　　目前較有進展且較為成熟的可再生能源包括風能、太陽能與生質能等，前二者屬於工業技術成果，產出以電能為主，具有可穩定量產的優點，但需要較大的資本與設備投入，且最終仍有廢棄物需要處理是其缺點。至於生質能源，是一種液態燃油，除了需要廣大栽植面積外也需要大量人力，並可能危及糧食供應是其缺點，但它能吸收二氧化碳以減緩地球暖化、並可以增進水土保持功能，而其後續幾乎沒有污染是其優點，值得我們大力投入，做為未來主要的替代能源。

　　台灣地小人稠，能源作物栽植面積有限，因此，生質能源發展仍處於起步階段，比起巴西、美國與歐洲尚差一段距離。多年來，中華生質能源學會不停地鼓吹，我國應在不危及糧食供應的前提下，以成熟的農業生物技術，配合休耕地與廢耕地發展優勢的生質能源技術，做為拓展境外生質能源產業的基礎。據聞，中油公司與味丹等企業已在海外建立灘頭堡，台糖公司、台灣菸酒公司也有意加入生質酒精生產行列，或可帶動更多企業投入，使生質能源產業在不久的將來，成為我國最具有前景的新產業之一。

　　本人忝為中華生質能源學會理事長，除了極力引導我國廠商投入生質能源產業外，也多次呼籲政府支持該產業，雖然效果仍屬有限，但已跨出了一小步。適逢此時，本會對生質能源產業研究頗有心得、國立台灣大學食品科技研究所兼任教授李錦楓博士，欲將其多年蒐集而來的資料，與日本山梨大學、中國南陽理工學院的名譽教授兔束保之博士的大作《生質能源利用科學》編譯為本書，與有志之士分享，是為一大福音。本人相當肯定李教授等的用心，也對他的付出表示感謝，願在此鄭重推薦本書，祈望讀者閱讀後，對地球的關懷及生質能源的發展，懷抱更高的使命。

中華生質能源學會第13屆理事長
林憲秋　博士　謹識
2009年12月 28日

原著者序

　　Bio的意思是生命、生物，而與其他做複合辭使用。例如以生物為對象的科學就是生物科學（Bioscience）。加工生物生產物，或生物表現各種機能，做為加工技能所利用的工學稱為生物技術（Biotechnolegy）。在日本，將生物系全體的科學或工學，都總括簡稱為Bio。

　　自從一九八○年代，將被稱為生命設計圖的基因，以有計畫地給予改變的技術做為中心，生物學上的技術迅速發展。這結果，可將基因的一部分給予改變，以人工方式做出自然界的生物所不具有的嶄新機能的新型生物。

　　做為原料的資源，其產量要豐富到能支持人類的日常生活，才會被考慮到加工技術。對加工對象的資源要具有有關的正確技術，其加工過程才不會有浪費。將生物做為資源利用，處理生質能源時，需要求加工技術的合理性，才會逐漸進步。

　　對生質能源施以加工利用時，不可缺少對全部資源共通的科學的基礎認識。首先要確認身邊的生質能源的利用、需求狀況與以全球性規模來考慮時的生質能源供應量。其次對生質能源所具有的特性要有深入的瞭解，然後才考慮將其永續利用的技術部分。

　　在二○○七年，世界的人口已超過六十七億，光是每天所消費的糧食，就是一筆龐大的數量。其消費的糧食，除了食鹽與少量的食品添加物，其餘都是人類以外的生物。這些生物，以短暫的利益損失為中心做為加工對象時，就直接連結到世界的糧食不足、生態系破壞，以及環境污染。

　　植物只要有二氧化碳（CO2）、含有適當的各種鹽類濃度的水，還有太陽光，就可進行光合成。更甚者，以光合成產物為出發點生成做為所需的所有物質群，並可留住下一世代，以永續其生命。然而動物只能靠直接食用光合成生產物的植物，或吃食用植物的動物才能活下去。人類為動物的一種，也靠植物以及吃植物維生的動物做為主要糧食存活下去。

　　生物由繁多種類的分子（具有固有物質特性的最小單位）所構成。假設以人類的手可合成這些眾多種類的分子，而將其納入一個袋子中，也不能將其變成為生物。構成生物的多種類的分子要按照一定的秩序作用，才能觀察到生命的現象。很遺憾的是將構成生物的多種類分子給予有秩序的結合的技術尚未成熟。因此，生質能源利用科學的根本，要在加工、消費之前，首先要求對生命現象，能夠正確地加以瞭解，並存有謙虛的探究心。

　　在本書中，擬將日常生活中忽略的幾個科學原理，交叉著對於利用生質能源的技術，加以深入淺出地解說。為了遵守這種解說方式，在文中儘量不使用化學符號（有時會覺得難懂）。但是為了讓讀者對文中的內容有明確的瞭解，還是會在圖表中出現幾個化學符號，還請見諒。

　　雖然會出現化學符號，但請不必害怕。就像在日常生活中，將電視寫成TV，符號是內容簡潔化表示的手段，請以輕鬆的心態閱讀即可。考慮對於初次看到化學記號者的立場，在本書中使用對此瞭解所需事例或比喻來加以解說。要說明物質的世界時，也採用擬人的方法加以記述。

　　讀者也可以將難於理解的部分跳過去先繼續閱讀，只將自己有興趣的部分加以閱讀，如此相信可對於利用生質能源的科學知識慢慢加深。

日本山梨大學名譽教授
中國河南南陽理工學院名譽教授
兔束保之
二○○七年十二月二十日

譯者序

　　由於產石油國的惜售，再加上全球的石油蘊藏量有限，預測只剩下四十年的用量，因此以石油為首的能源及以其為原料的化工原料亦跟著調漲，影響所及，所有糧食及日用品均在一片漲價聲中調高了售價，引起了消費者的恐慌與無奈。據有關單位的報告顯示，這七年來國際原油價格已調漲了623.6%之多。

　　另一方面，世界人口在已開發國家，其增加已趨於緩和，然而開發中國家的人口卻持續在增加中。人口的增加以及生活程度的提高帶來了糧食的供應不足，為了彌補這個問題，只有糧食增產一途。隨著森林的砍伐、荒地的開墾、地球上的植物與人類爭地的情形破壞了過去的平衡，以及石化燃料的使用遞增，其所排出的二氧化碳也一直增加，遂促使地球溫室化產生了異常氣候，引起了暴風雨、水災、乾旱等天然災害。

　　面臨這困境我們要如何自處呢？編譯者收到了日本放送大學（空中大學）山梨學習中心所長─兔束保之（Uzuka Yasuyuki）博士原著以及日本共立女子大學大學院教授中澤勇二（Nakazawa Yuzi）博士共同編成的《Bio資源利用科學》一書，經詳讀後，遂引起將此大作編譯以饗台灣讀者的念頭。經原著者及編成者的同意，執筆編譯本書。

　　該書為了讓非理工科背景的讀者也能獲得生質能源的知識，深入淺出地以比喻、簡單的字句將難懂的科學及技術內容加以講解。因此是一本人人都可藉著閱讀而獲得知識的好書。因為編譯者的專長是食品科技，所以花了不少時間尋找有關資料，並請教這方面的專家，儘量將其難解的部分簡化而編譯。如果讀者對某些部分無法瞭解，請查閱有關專業書籍，或把該部分跳過去也無妨。讀者如能將大眾所關心的生質能源問題窺見其一斑，編譯者即心滿意足了。

　　本書前面都是將原著者所著內容加以翻譯，但後面幾章如「幾丁質，幾丁聚醣」是編譯者曾經加以研究的題目，所以特別加述及此。

　　因為原著所討論的都是在日本所發生的問題以及其研究情況，為了讓讀者也能瞭解台灣以及其他國家的情況，所以在後面特別補述這些問題。台灣在生質能源方面的議題也已在多年前就受到大家的關注，並已有產官學合作研發。因為資料有限，僅就所查到的部分加以整理介紹，尤其是由剛當過原子能委員會核能研究所顧問的湯俊彥博士，提供寶貴的資料，在此謹表十二萬分之謝意。因本書涉及的範圍甚廣，大都超出編譯者的專攻範圍，且編譯者菲才學薄，難免有誤謬之處，尚請讀者不吝指教。最後，由衷感謝中華生質能源學會理事長林憲秋博士惠與序文，鼓勵本書出版。

李錦楓、林志芳、李華楓
2009年1月

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評

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