生物炼制或生物精炼（Biorefinery）是一种将生物质转化过程和设备集成在一起的设施，用于从生物质中生产燃料，电力，热量和增值化学品。 生物精炼概念类似于今天的石油精炼厂，后者从石油中生产多种燃料和产品。
生物精炼原理类似于炼油厂，其中复合化合物原油被分离成单独的馏分或组分。 其中一些通过化学过程转化为其他更好的可沉降化合物。
除其他外，生物精炼厂旨在补充和替代原油作为化学工业中的重要原料。 此外，生物质中各种不同的化合物也可以创造新的应用。 其他重要因素是气候和环境保护工作。
生物精炼的整体和高质量使用的概念目前仍在开发中。 在方法中，这个概念已经实现，例如。 与糖，生物乙醇和生物柴油的生产一样，它试图使用高质量的副产品或副产品。 沼气植物有时也被称为生物精炼厂。
生物精炼厂的国际能源机构生物能源任务42将生物精炼定义为生物质可持续加工成一系列生物基产品（食品，饲料，化学品，材料）和生物能源（生物燃料，电力和/或热）。
通过生产多种产品，生物精炼厂利用生物质及其中间体中的各种组分，从而最大化源自生物质原料的价值。 一些研究人员已经考虑将生物精炼厂作为一种提高独立生物质到生物能源系统的经济性能的实用方法，因为生物化学品是生产的。生物精炼厂可以生产一种或几种低产量但高价值的产品。化学品或营养品以及低价值但高产量的液体运输燃料，如生物柴油或生物乙醇。 同时通过热电联产（CHP）技术发电和加热，供自己使用，也许足以向当地电力公司出售电力。 高价值产品提高了盈利能力，大批量燃料有助于满足能源需求，电力生产有助于降低能源成本并减少传统电厂设施的温室气体排放。 尽管存在一些可称为生物炼油厂的设施，但生物炼油厂尚未完全实现。 未来的生物精炼厂可能在生产传统上由石油生产的化学品和材料方面发挥重要作用。
原料生物质
生物精炼的概念主要取决于可用的原料。 最重要的是，讨论了包括木材，淀粉植物和其他新鲜或青贮植物作为原料基础的概念。
生物质非常复杂，由许多不同的有机化合物组成，比例非常不同。 大部分化合物是属于脂肪，碳水化合物或蛋白质（蛋白质）的化合物。 此外，还有许多其他化合物，但通常以较低的比例存在，例如。 B.次级代谢产物（或次级植物物质）。
根据生物量，这些比例会有所不同。 例如，与淀粉植物（例如小麦，玉米），油料植物（油菜，草，大豆）或植物废物相比，木材具有明显不同的组成。
植物概念
在生物精炼厂中，尝试从生物质中分离出某些高质量的化合物。 在这样做的过程中，大自然的综合优势被用于取代昂贵的人工制造工艺或获得复杂的，非人工合成的化合物。
你可以用于制药目的和作为基本化学品。 由于它们通常只占很小比例，因此大部分生物质仍然落后。 这可以反过来。 由于获得食品，饲料或较低质量的化学品。 一旦从生物质中提取了这些可回收的馏分，剩余的馏分仍可用于能源目的。 它可以z。 作为工厂运营或销售的电力和热量，或生成生物燃料或合成燃料（BtL，甲醇，生物甲烷等）。
除了提取生物质中存在的化合物之外，从原料中生产新化合物是生物精炼厂中的另一个活性领域。 在此，可以使用化学方法，例如已经提到的合成燃料的生产，但特别是生物技术方法，用于生产更高价值的化合物。
三个常见的，讨论过的工厂概念以相应的原材料命名：
类型学
有时会区分几种类型的生物精炼厂：
取决于原材料或其来源（例如海洋，蔬菜，动物，真菌或林业，农业，有机废物等），
取决于所使用的工艺：生物精炼厂绿色（增强化合物通常不稳定的高湿度），谷物，油籽，微藻或大型藻类，木质纤维素材料或整个植物。
根据由转化产生的最终产物，特别是通过将所有生产一种产品（例如合成气）的生物精炼厂归于同一类别。
木质纤维素生物精炼厂
木质纤维素生物精炼厂使用原料木材，其主要由木质纤维素（木质素和纤维素结构）和半纤维素组成。 还有类似的复合生物质，例如稻草和草，以及来自造纸工业的废物，例如。 由于可以使用大量富含木质素的黑液。
木质素主要由芳族化合物苯酚的衍生物组成，其可用于化学工业。 纤维素是来自单体葡萄糖（己糖）的多糖（多元糖）。 这可能导致各种基本化学品，例如。 以乙醇和乙烯为原料，用于生产聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）或以羟甲基糠醛为原料生产尼龙，进一步加工。 此外，葡萄糖是通过发酵生物技术生产过程的基质。 半纤维素也是多糖，但是来自不同的戊糖作为单体。 这也可以是特定的糠醛 – 衍生物加工或尼龙等产品。
全植物生物精炼
全植物生物精炼厂使用完整的作物，例如B.玉米，小麦，黑麦，黑小麦等。植物基本上由谷物和木质纤维素稻草组成，其通常在收获时已经用联合收割机分离。 秸秆可以在木质纤维素生物精炼厂中进一步加工或通过热解转化成合成气（合成气）。 这形成了合成燃料的基础，例如生物质 – 液体（BtL）或甲醇。谷物主要由葡萄糖聚合物淀粉组成，其可以以许多方式进一步加工。 你可以z。 B.可直接用作食品或化学工业的原料。 生物塑料的生产，如。 作为热塑性淀粉并且可以用作发酵底物。
绿色生物精炼厂
绿色生物精炼厂使用植物材料，例如来自农业的As草，三叶草，苜蓿或未成熟（绿色）谷物。 与其他两个概念的主要区别在于使用了新鲜植物，其成分与木材或不同的植物显着不同。 第一个处理步骤是挤压植物汁。 压滤饼主要含有纤维（纤维素），以及淀粉，染料和颜料。 压榨汁中含有蛋白质，氨基酸，有机酸等。 B.可以分离出乳酸，氨基酸，乙醇等产品。 压滤饼可用作饲料，用于生产合成气和沼气或用于提取化学化合物。
程序和产品
在生物精炼厂，需要采取各种程序来制备原料，分离某些馏分，并与化学，化学 – 物理和生物技术过程进一步联系：
准备z。 通过：
按
通过研磨，切碎等进行破碎
分离和分离（参见分离过程（过程工程））：
筛分和过滤
萃取
色谱
等等。
利用这些方法，可以获得已经存在于生物质中的物质和化合物。 通过化学变化，产品范围仍然可以显着扩大：
化学和物理过程处理：
用于生产合成气的热解
使用合成气来合成新化合物，例如。 B. Ftcher-Tropsch合成的BtL和其他碳氢化合物
燃烧产生电和热
使用生物技术过程进行化学修饰（另见生物技术和白色生物技术）：
原料或馏分用于发酵的用途，例如。 B.用于生产基础和精细化学品，乙醇，沼气，生物塑料，维生素，氨基酸等的生产原料。
用分离的酶进行生物催化以修饰某些化合物，例如。 B.用淀粉酶将淀粉水解裂解成葡萄糖
例子
全面运营的Blue Marble Energy公司在华盛顿州的敖德萨和密苏里州的米苏拉设有多家生物精炼厂。
加拿大第一个由Himark BioGas采用厌氧消化技术开发的综合生物炼油厂位于阿尔伯塔省的毛利山。 Biorefinery利用埃德蒙顿地区的Source Separated Organics，Open Pen Feedlot Manure和Food Processing Waste。
已经提出了几种潜在的生物精炼实例，从原料如烟草，亚麻秸秆和来自生物乙醇生产的残余物开始。 还提出了生物精炼厂尽可能多地从树木（即纤维素，半纤维素，木质素，脂质）中收集材料。
Chemrec的黑液气化技术和生物甲醇或BioDME等第二代生物燃料的生产与主机纸浆厂相结合，并利用主要的硫酸盐或亚硫酸盐工艺废料作为原料。
在奥地利，2009年5月开放了一个绿色生物炼油厂作为示范设施。 草青贮用来源于氨基酸和乳酸。 在沼气厂中能量利用固定馏分。 它每小时可处理4吨青贮饲料或每小时处理100升压榨汁。 每吨青贮干物质可以获得150至210千克的乳酸和80至120千克的粗蛋白质（氨基酸）。 目的是获得支持工业设备设计的见解。
在其中一个可再生资源机构中。自2007年以来，已开发出协调项目，用于木质纤维素生物精炼厂的工艺概念。 在一个后续项目中，将在Leuna（萨克森 – 安哈尔特）建立第一个试验工厂，每天处理1.25吨木材。 从长远来看，加工能力为400,000吨/年的工厂被认为是可能的。
Biowert工厂的工作原理类似于Green Biorefinery。 原料是草或青贮饲料。 这被压制并且沼气厂中的液体部分也提供过程能量或工艺热，发酵。 压滤饼含有高比例的纤维，从中生产出用于塑料（天然纤维增强塑料）的绝缘材料或纤维添加剂。
健康意义
在所有精制植物油中都有3-MCPD-脂肪酸酯，其中含量差别很大。 2011年，国际癌症研究机构（IARC）将3-MCPD列为“候选人类致癌物”。
透视
根据Festel在2001年进行的一项市场研究，生物技术制造化学品的份额为300亿美元，约占总市场的2.5％。 到2010年，预计增长约20％（3100亿美元，总营业额为1600亿美元）。 2007年，这一比例为480亿美元，占3.5％。 2010年，生物技术生产药物的比例为17％。
近年来，美国一直在大力推广生物精炼厂的发展。 每年大约投入3.6亿美元用于生物质生产（2003年：约4.2亿美元，2005年：约3.1亿美元）。 在那里，专家预计，到2020年，四分之一的化石基有机材料和10％的油和燃料将使用生物精炼技术生产。
在欧盟，从2002年中期到2006年，第六研究框架计划共投入了7,400万欧元用于生物质利用的研究。在第7研究框架计划（2007-2013）中，年度预算总额已经达到增加了40％，因此预计生物质利用研究也将增加。