生物燃料的生命周期合集 Biotechnology for Biofuels

论文标题：Life Cycle Analysis

期刊：Biotechnology for Biofuels

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生物燃料技术当今持续得到研究和改进，生物燃料政策也在争论中变革。大规模生物燃料部署的最终成功取决于市场上生物燃料经济以及生物燃料在政治和社会背景下真正的可持续性。Biotechnology for Biofuels 这一特别专题介绍了用于公路和航空运输的生物燃料技术的经济分析、可持续性分析和生命周期分析。这些文章涵盖整个生物燃料供应链上的各种生物质原料、转化技术和生物燃料的最终用途。文章讨论了多种关键问题，诸如生物燃料成本的经济驱动因素、温室气体排放、水资源使用的影响和间接土地使用的变化。对这些问题的最新研究成果将帮助生物燃料研究者们确定生物燃料研发的机遇和挑战，帮助决策者制定健全、统一的生物燃料政策，使生物燃料在实现全球运输行业的长期可持续性方面发挥重要作用。

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Xylan epitope profiling: an enhanced approach to study organ development-dependent changes in xylan structure, biosynthesis, and deposition in plant cell walls

木聚糖表位分析：研究木聚糖结构、生物合成和植物细胞壁中沉积的器官发育依赖性变化的一种高级方法

木聚糖是高等植物细胞壁的主要半纤维素成分。它特别是在植物的生理过程和整体机械强度中起着重要作用的导管细胞的次生细胞壁的主要半纤维素成分。木聚糖是仅次于纤维素的第二大细胞壁化合物，是植物生物量中含量丰富的非纤维素碳水化合物。木聚糖结构已被证明是在生物能源应用中重要的生物质降解的阻碍。对植物茎发育中的木聚糖成分、结构和生物合成的批判性理解，将加深人们对细胞壁如何形成这一基础研究问题的理解，并在应用研究中改进木聚糖工程的策略，减少生物质降解的阻碍，从而实现经济上可行的生物燃料生产。本文描述了一种研究方法，能够在拟南芥茎的成熟过程中，监测细胞壁中的木聚糖的表面结构。该技术集成了糖组学分析、体外免疫分析平台和原位免疫定位，提供有关各种木聚糖表面结构在整个茎成熟过程中集成到细胞壁的存在、相对丰度和动力学的全面细节。

作者的实验结果和计算机模拟分析表明，茎中木聚糖的沉积发生在茎发育的早期；然而，由β-(1,4)连接的木聚糖残基构成的木聚糖骨架上替换和未替换区域表现的不同的木聚糖的表型， 在茎成熟期间整合进入最终细胞壁结构的强度也有所不同。因此，作者提供了一种全面研究茎发育中木聚糖表面结构和沉积差异的新方法，从而为描述在不同植物在茎成熟过程中，细胞壁合成突变体对木聚糖整合进入细胞壁的影响提供了强有力的工具。研究还发现，这种方法可以快速可靠地描述不同植物类植物细胞壁的木聚糖沉积模式，从而对木聚糖在植物整体生长发育中的作用提供新的见解。

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Techno-economic and resource analysis of hydroprocessed renewable jet fuel

水处理可再生航空燃油的技术经济评估与资源分析

生物质衍生航空燃油是一种替代喷气燃料（AJF），有望减少我们对化石燃料的依赖与温室气体的排放。对水处理酯和脂肪酸 （HEFA）的认识是导向生产生物航空燃油的途径之一。HEFA燃料于2011年获得美国测试和材料学会的批准，与传统喷气燃料的混合比重可达到50%。自那时以来，一些HEFA经济和生命周期评估已在文献中发表。然而，对原料可用性、成分及其对碳氢化合物， 特别是航空混合原料，产量的影响和整体工艺经济性的分析还比较少。

本研究检验了超过20种燃油原料的其地理分布和生产水平，燃料产量，价格以及化学成分。本文的成分分析结果表明，大多数燃料种主要含有C16和C18脂肪酸。小叶油、回锅油和芥末是例外，它们含有较高的值，因此需要加氢裂解来提高航空燃油的产量。椰子油富含较短的碳酸脂肪酸，与其作为喷气燃料替代品的原材料，它更适合成为再生汽油的生产。本研究还使用HEFA工艺概念对五种选定的燃料原料，山茶、百叶花、麻风树、麻黄豆和回锅油，进行了技术经济分析 （TEA）。

资源分析表明，与棕榈、椰子和麻风树等种植在世界其他地区的燃料作物相比，目前在美国种植的燃料作物，例如大豆，产量相对较低。此外，非陆地燃料来源，如动物脂肪和油脂的价格比陆地油料作物低。以上五种资源的最低航空燃油销售价格在每加仑是在3.8美元至11.0美元之间。TEA和资源研究结果表明，生物精炼厂将石油转化为喷气碳氢化合物的主要成本驱动因素如下：油价、转化工厂的容量、脂肪酸类型、加氢裂解器和水处理催化剂类型。

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The impact of considering land intensification and updated data on biofuels land use change and emissions estimates

考虑土地集约化和更新数据对生物燃料土地使用变化和排放量估计的影响

十多年来，GTAP模型一直被用来估计生物燃料政策引起的土地使用变化和随后的温室气体排放。本文回顾了该模型的历史以及在此期间发生的数据库变化和改进。本文特地更详细地介绍了从使用2004年数据库到使用2011年数据库的过渡，以及将耕地集约化纳入建模结构。

结果表明，全球经济和农业部门的所有变化都导致生物燃料引起的土地使用的变化，而使用2011年数据库与2004年数据库计算相关的排放得到的结果大不相同。研究结果还表明在分析中纳入土地集约化的重要性。之前版本的GTAP和其他类似模型假定收获面积的变化等于耕地面积的变化。然而，粮农组织的数据表明，对于几个重要的世界区域来说，这是不正确的。该模型现在包括土地集约化，由此产生的土地利用变化和排放值低于预期。

专用能源作物与第一代原料并不相似，因为它们没有产生我们在第一代原料中看到的市场介导的反应水平。市场介导的主要对策是减少消费、作物转换、贸易变化、集约化变化以及森林或牧场转换。这些基本上不适用于专门的能源作物。纤维素原料的土地利用排放，取决于我们在排放因子模型中假设的土壤碳在将土地转化为这些原料时获得或损失的情况。本文研究了从芒草生产生物燃料的这一要点。许多文献表明，如果芒草生长在现有活跃的农田或退化的土地上，它实际上会封存碳。文章为可能的假设提供了一些说明性的预测。最后，我们必须指出新成果对监管进程的重要性。目前加州空气资源委员会采用包括灌溉在内的模型版本，对玉米乙醇和大豆生物柴油的碳评分分别为19.8和29.1。根据新模型和数据库的分析，玉米乙醇和大豆生物柴油的碳含量分别为12和18。因此，当前估计值大大低于当前用于监管目的的值。

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期刊介绍

图2

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期刊指数及信息

· IF(2019): 4.815

· JCR分区：

Q1 BIOTECHNOLOGY & APPLIED MICROBIOLOGY -- SCIE

Q2 ENERGY & FUELS -- SCIE

· 排名：

23/156  BIOTECHNOLOGY & APPLIED MICROBIOLOGY -- SCIE

32/112  ENERGY & FUELS -- SCIE

· 发文速度：

First decision for reviewed manuscripts only：52 天
First decision for all manuscripts：43 天
From submission to acceptance：109 天
From acceptance to publication：13 天

Biotechnology for Biofuels是一本开放获取的同行评议期刊，内容包括与生物燃料、生物化学和生物材料生产相关的基本认识、技术能力、技术经济和生命周期评估方面的进展。

该期刊强调理解和推进生物技术、生物工程和遗传学在改善植物、藻类和其他碳质原料中的应用，以及设计的转化系统。它们的改进对于从植物或水生生物质中提取的生物燃料、生物化学品和生物材料，以及从生物质或二氧化碳中提取的中间体的生物生产具有重要意义。

Biotechnology for Biofuels 侧重于以下领域：

• 废物的厌氧消化

• 细菌和真菌、酵母的遗传学、生理学和代谢工程。

• 生物氢和生物电（燃料电池）

• 生物质糖和木质素及其他生物质衍生中间体的生物和化学升级；

• 生物质的预处理、分馏和提炼

• 生物工艺集成、生物杂交工艺和技术经济分析

• 无细胞和固定化酶过程

• 开发陆生植物和藻类原料；

• 酶工程、生产和分析

• 发酵、生物催化转化和反应动力学。

• 生命周期评估和环境影响分析

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