依靠生物催化剂的作用将物料进行加工，以生产有用物质或为社会服务的一门多学科综合性的科学技术。 现代科学技术的三大支柱：生物技术、新材料技术、电子信息技术。 生物技术的最大特点：能充分利用各种自然资源；节省能源；减少污染；易于实现清洁生产；而且可以实现一般化工技术难以制备的产品。生物技术的分类：基因工程是主导。细胞工程是基础。酶工程是条件。微生物发酵工程是关键。

3.2.1.1.弃生物质转化为动物饲料

将木质纤维素废物如作物秸秆、甘蔗渣等用石灰水作高温处理，使之转化为饲料；生物材料经石灰水处理再厌氧发酵得脂肪酸钙盐；脂肪酸盐热转化为酮类化工原料。

3.2.1.2.制取燃料 （1）.制造酒精

我国：研制了玉米芯酶法糖化发酵生产乙醇的技术。由山东大学生命科学学院和山东龙力生物科技有限公司共同完成的“酶解工业纤维废渣生产乙醇技术”已通过了鉴定，打破了传统酒精发酵以粮食为原料的格局，为纤维质原料低成本大规模生产汽油醇奠定了良好的基础。玉米芯加工残渣生产乙醇的产率可达24％以上。每吨酒精生产成本降低到4000元以下，低于粮食生产酒精的成本，为工业化打下了基础。 （2）.生产木质石油

美国Shell公司利用生物工程技术以木材碎屑为原料生产液体燃料——生物粗油。该产品热效率达70% ～90%。美国俄勒冈州以木材为原料生产石油，每吨木材可产出300㎏木质石油。英国采用液化技术，每吨木材可产出240㎏木质石油、160㎏沥青和159㎏气态燃料。

（3）. 生产生物柴油

美国俄亥俄州一个名叫奥柏林的高中生，成功地用氢氧化钠和甲醇作为催化剂，将植物油分离成甘油和甲酯（甲脂就是生物柴油） 。前南联盟的PIB工程公司与多家研究所合作开发的用油菜籽制取生物柴油的技术已经通过了欧洲环保机构的多项测试，并正式投入商业性生产。

生物柴油的好处主要有:生物柴油的燃点是柴油的两倍，因此使用、处理、运输和储藏都极其安全；在所有的燃油中，生物柴油的发热量最高；在各种替代燃油中，只有生物柴油全部达到美国＂清洁空气法＂所规定的健康影响检测的要求。检测表明，使用生物柴油可降低90％的空气毒性。美国加利福尼亚一个大学所作的研究表明，与使用柴油相比，使用生物柴油可降低94％的患癌率。生物柴油可生物降解，无毒性，对环境无害，并可以从可再生资源中提取。适用于任何柴油引擎。

（4）.制取沼气

美国俄克拉荷马州一家工厂每天将10万头牛的粪便 转化成5万m3的沼气，可满足当地近3万个家庭使用。

我国农村将猪粪、有机垃圾发酵制取沼气。家庭沼气池一般为10立方米左右，每天产沼气约1立方米，沼气中甲烷的含量约占60％，每立方米沼气的热值可高达23000千焦左右，相当于1千克原煤完全燃烧产生的热量，可保证一个4～5口人之家每天的炊事用燃料。

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3.2.1.3 气化处理有机废弃物

有机固体废弃物具有松散、低密度、地热植、高挥发性等特点,带来了收集、贮藏、使用的困难。传统有机能源利用方法利用率低。如炉灶直接的能源利用率只有10 % - 25 %。用能过程费时费力,并排放出大量烟尘。为此,利用热解气化技术可将固体有机原料转变成气体燃料,使用更加清洁方便,且能量转换效率比直接燃烧有较大提高,是一种有发展前途的可再生能源利用方式。目前,该技术还在实验当中。这种技术就是将气体和有机物料混合向气化炉流动通过高温区,发生气化反应产生可燃气体。有关专家采用了木块、谷壳、混合生活垃圾气化得到了可燃气,将这些气体样品作气谱分析获得主要可燃气体成分为H2 ,CO ,CH4 ,C2H4 ,C2H6 等。热解气化技术处理农林业和生活废气物,既回收能量,也减少环境污染。

3.2.1.4有机废弃物为原料的生物产氢技术

生物制氢具有清洁、节能和不消费矿物资源特点,与光合产氢相比,具有更高的产氢效率,易于实现工业化,已成为制氢领域的研究热点。生物制氢所用的原料是城市污水、生活垃圾、动物粪便等有机废物，通过发酵细菌的处理可获得氢气。中国科技大学提出两步生物产氢新思路,探讨通过一步厌氧发酵反应器酸化有机废弃物并部分产生氢气,再利用光合细菌在二步反应器中将厌氧发酵的产物进一步转化为氢气的新方法,以克服厌氧发酵法产氢效率低和光合细菌法无法直接利用有机废弃物连续产氢的缺点,为利用有机废弃物生产清洁能源提供新技术。该项技术不仅可以生产清洁的能源,而且可去除有机污染物,达到环境保护和资源回收利用的多重目的,属于环境友好的绿色工艺。有机废水资源的微生物发酵产氢技术。哈尔滨工业大学教授任南琪及其课题组1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料的有机废水发酵法制氢技术,利用碳水化合物为原料的发酵法生物制氢技术。 2005年, 由任南琪承担的国家“863”计划“有机废水发酵法生物制氢技术生产性示范工程”, 在哈尔滨国际科技城启动。该项目日产氢气1200立方米, 成为国际上第一条发酵法生物制氢生产线, 并且在规模上创造了世界之最。2008年初, 任南琪及其课题组完成的“ 乙醇型发酵生物制氢技术”荣获国家技术发明奖二等奖,比国外利用丁酸型性发酵的产氢率高几十倍。

3.2.1.5生产有机化学品

（1）、有机废物发酵生产乳酸和聚乳酸

农业废弃物、造纸污泥、食品工业废渣等作为基质发酵产生乳酸,进一步生产聚乳酸。不仅大幅度降低了聚乳酸的生产成本,而且可以达到废物资源化之目的。

（2）、用玉米制塑料

美国：用玉米生产聚脂乳酸塑料的研究已取得了成功。用玉米制成的

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聚合物可以做成布料纤维，也可以做成杯子、瓶子、食品容器、包装纸或地毯。用聚脂乳酸做成的面料有丝绸质感，耐用程度可与涤纶媲美。此外，这种新材料能百分之百地生物降解，其原料玉米又是一种可再生生物质资源。

（3）、用纤维素类原料生产单细胞蛋白( SCP)

生物质资源的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是地球上最丰富的天然物质，约占生物物质总量的50%，年产量约为50×109 吨。发酵法生产单细胞蛋白成本低廉,工艺简单,是缓解目前蛋白饲料危机的捷径,并且能对多种废弃资源进行再利用。利用桔皮做发酵基质,采用适当的真菌发酵,发酵60h后单细胞蛋白浓度达到30%。通过木薯淀粉工业废水发酵制取单细胞蛋白,同时大大降低了废水的有机负荷。以龙眼核水解液为碳源,经合适的酵母摇床发酵制取单细胞蛋白，蛋白质含量为36% ～39% 。我国：用玉米芯生产单细胞蛋白取得了可喜的进展。湖南采用循环式二级稀酸水解糖化工艺和混合菌株，用稻壳生产单细胞蛋白已取得成功。

农业废弃物的生物纤维制造复合材料的优点：低成本、低密度、高韧性，对皮肤、呼吸系统的刺激性较低，容易分离，抗疲劳性强，可生物降解。与玻璃等脆性纤维比起来，天然纤维除了可重复利用外，还能提高合成物的强度和耐性，而且生物纤维即使被弯成锐角也不容易折断。与玻璃、云母等普通纤维相比，生物纤维在承重的强度方面也有优势。由生物纤维制成的合成物还可应用于机动车辆、家具、机械设备以及绝缘材料等。用甘蔗渣为原料生产的建筑用预制板混以水泥可增强建筑物的抗震性。

除去有害物质的方法：利用微生物直接发酵经过脱毒处理的半纤维素生产木糖醇,具有：工艺条件温和、能耗低、环境污染低、产品质量安全可靠等优势。但是半纤维素水解物中含有一些抑制酵母生长和代谢的有害物质,如糠醛、乙酸等。

除去有害物质的方法：采用离子交换树脂处理可以有效地去除发酵抑制物,但成本太高。用石灰乳中和水解液,能去除其中的单宁、重金属离子以及硫酸根离子,是一种经济实用的脱毒方法。

木质素的利用：由农业废弃物中木质素加工合成的粘合剂可用于合成材料、包装材料、胶木、硬化剂和塑料固化剂。在水稻秸秆和小麦秸秆制浆过程中所回收到的硅石还可以用来生产建筑用砖、陶瓷制品以及玻璃制品等。对木质素进行适当的修饰可制备新的聚合物 ,而后把它们与纤维素等其他聚合物进行共混 ,可得到优良机械性能的复合材料.利用造纸废液回收的木质素为原材料 ,与聚氧化乙烯进行共混 ,通过热纺及炭化工艺 ,成功地制造出了碳纤维.

3.2.2催化技术

催化剂是化学工艺的基础,是使许多化学反应实现工业应用的关键,目前大多数化工产品的生产均采用了催化反应技术。

绿色化学中的催化技术采用安全的固体催化剂如分子筛、杂多酸等，替代有害的液体催化剂（如HF、HNO3、H2SO4），简化工艺过程，减少三废的排放量。合成化学中采用择型的大孔分子筛作催化剂。在精细化工生产中，采用不对称催化合成技术，得到光学纯手性产品，减少有害原料和有毒产物。采用茂金属催化剂合成具有设计者所要求的物理特性的高分子烯烃聚合物。

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药物合成中采用超分子催化剂，并进行分子记忆和模式识别。用生物催化法除去石油馏分中的硫、氮和金属盐类。有机合成中采用生物催化法，减少三废的产生。在合成化学中，更多采用环境相容性的电催化过程。在固定和移动能源中采用催化燃烧法，作为无污染动力。合成酶应用与燃料和化工过程。在同一体系中，采用酶、无机和金属有机催化剂，进行增效的多功能催化反应。在环境-经济更密切结合的反应和产品的分离中，广泛应用膜技术与多功能催化反应器。

3.2.3膜技术

膜技术通常包括膜分离技术和膜催化技术。

膜的分类：按化学组成可分为：无机膜和有机高分子膜；按结构可分为对称膜（单层膜）和不对称膜（多层复合膜）；按用途可分为分离膜和膜反应器。

膜分离技术优点：成本低、能耗少、效率高、无污染、可回收有用物质等;膜催化反应优点：可以“超平衡”地进行,提高反应的选择性和原料的转化率 ,节省资源,减少污染。

膜分离技术包含：微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED) 、纳滤(NF)和反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、液膜(LM)等。 膜分离过程的主要型式是:渗析式膜分离 、过滤式膜分离、液膜分离 膜分离技术的主要特点：a.膜分离工艺都是纯物理的分离，即被分离的组分既不会有热学性的变化也不会有学性和生物性的变化。 b.膜分离工艺是以组件形式构成的，因此不同的组件可以适应不同的生产能力的需要。 膜分离技术在食品中的应用 a.植物提取（茶叶、菊粉、绞股蓝、板兰根、罗汉果、中药等深加工）. b.生物发酵液的分离、纯化、浓缩（L-乳酸、1，3丙二醇，赖氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、抗生素等）. c.牛奶深加工（乳清蛋白分离、脱盐、纯化、浓缩，乳蛋白肽分离、纯化，乳制品的除菌等） d.大豆深加工（大豆低聚糖、大豆多肽的分离、脱盐、纯化、浓缩，大豆乳的除菌、除杂等） e.果汁的分离、浓缩（苹果汁、梨汁、大枣汁、山楂汁、芦荟、仙人掌等） f.酶解低聚糖的分离、脱盐、浓缩（如高级低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖的纯化） g.乳化油废水、机械加工行业废水 h.RO水处理、工艺纯水设备等 i.化工行业（化工染料的脱盐和浓缩，液体荧光增白剂的澄清过滤、脱盐和浓缩等）

3.2.4高级氧化技术

AOPs主要包括 O3/UV(紫外线)法、UV 固相催化剂法、H2O2/ Fe2+ 法、O3/ H2O2法等。其原理是反应中产生氧化能力极强的·OH,·OH能够无选择性地氧化水中的有机污染物,使之完全矿化为CO2和H2O。 优点：通过反应产生羟基自由基（?OH），该自由基具有极强的氧化性，能够将有机污染物有效地分解，甚至彻底地转化为无害的小分子无机物，如CO2、N2、O2和H2O等。反应时间短、反应过程可以控制、对多种有机污染物能全部降解等。 缺点：主要是处理过程有的过于复杂、处理费用普遍偏高、氧化剂消耗大，一般难以广泛推广，仅适应于高浓度、小流量的废水的处理。 化学氧化法是利用化学氧化剂的强氧化性，将废水中的无机物和有机物彻底氧化成无毒

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