美国国家可再生能源实验室(NREL)将以生物质为原料，将生物质转化工艺和设备相结合，用来生产燃料、电热能和化学产品集成的装置定义为生物炼制。美国国家科学研究委员会的一项研究假定，到2020年时，所有有机化学品中，将会有25%的化学品是用可再生原材料生产的;到2090年时，这一比例会提高到90%。但在石油价格暴跌之前专家们还不敢抱有太大的幻想。但是低廉的页岩气和它所带来的价格暴跌使得散装化学品原材料和裂解产品都成了真正的廉价品。现在，绿色化工承受着巨大的经济压力。

毕竟德国大约10%~15%的有机化学品是利用可再生原材料生产出来的。据VCI协会的副主席Karl-Ludwig Kley先生2014年介绍，到2030年时这一比例就会翻一番。但要真正做到从耕地上的绿色植物实现这一远景还有许多工作要做，“绿色化工”，也就是像糖或者纤维素等化工原材料或者燃料中生物分子的工业化裂解，与传统的裂解工艺过程有着根本的区别。

裂解工艺差异的焦点是整个植物材料的利用，包括难以裂解的纤维素的利用。随着第二代生物有机原材料的问世，不仅可以讨论有关食品或者燃料的问题，而且也有可能讨论像木屑或者稻草等残渣、废料的利用问题了。在利用这些生物原材料时，强酸或者酶可以帮助把那些长分子简单地分解为短链分子。尤其是像己糖或者戊糖等多糖，因为分解为短链分子之后使它们能够更加方便地进行物质代谢。

在流程工艺的过程控制中，微生物有着自己独特的作用，尤其是在反应过程有着快速和准确的选择性要求时，准确的温度控制是必不可少的。除厌氧反应之外，反应过程应随时有足够的供氧，并通过不停地搅拌保证很高均匀程度的氧分布、温度分布和酸碱度pH梯度。生物炼制技术设备在炼制悬浮和沉淀工艺中也有着自己独到的作用，反应容器、搅拌设备和加热元器件的合理组合对生物炼制的成功与失败有着决定性的作用。

无论是纤维素、单糖、多糖或者脂肪、油脂，可再生原材料有着多种不同的面孔和多种不同的用途。酒精、酸、二醇、甘油或者基础化工原材料、精细化工原材料都可以通过多层次的反应过程来获取。有一种非常特殊的生物分子，就是被称之为“木糖”’的木质素。这种大分子存储在植物的细胞壁中，并使植物细胞“木质”化。由于它的干物质总量可达30%，因此属于自然界中最常见的高分子化合物。仅在造纸工业的纸浆生产领域中，每年产生的木质素就有大约50 t。在分解这种非常坚韧的材料时，热解起到了非常重要的作用，在700℃~1000℃的温度间，木质素可以分解为像合成气体、乙烯或者苯之类的化工基础材料。初步的试点生产已经证明了这种工艺技术的潜力。

然而，使绿色生物原材料在原材料领域发生结构性的变化还有待时日。为了更广泛地实现可再生原材料资源利用的突破，还需要在研发和工艺技术开发方面做出更大的努力。如果能够进一步的扩大可再生原材料在化工基础原材料中的应用比例，则不仅能够使其在价格上与传统化工原材料有可比性，而且还能使产品得到全新的属性。专家认为，利用可再生原材料生产的化工产品可以替代大约价值600亿美元的传统石油化工产品。

生物炼制提供了一条过渡到更节能环保和可持续发展的化学能源经济时代的途径。未来生物炼制的成功还需要对将不同的化学组分转化成有用的生物质基化学品最适合的过程的基础了解和研究，因此，随着科学技术的发展未来的生物炼制将会产生怎样的可能性呢，让我们拭目以待!

生物基特殊产品
作为添加剂的可再生原材料

几乎在所有的行业中都可以看到塑料和聚合物的身影，即便是它们不能被人们的肉眼直接看到：纸张生产、纸板生产和建筑材料生产中作为涂料、载体或者粘结剂出现的塑料、聚合物。大多数合成橡胶的基础材料都是苯乙烯-丁二烯(SBR合成材料)，一种共聚物，一种每年生产超过500万t的化工产品。生产这种SBR材料的原材料是1.3-丁二烯和苯乙烯——两种典型的化工裂解产品。当全球大约一半的SBR产品用来生产制造汽车轮胎时，合成橡胶则成了光泽印刷品最佳的纸张和纸板生产用“粘合剂”了。

Eco Synthetix公司就是这一领域中的从业公司，这家加拿大的公司生产多种生物聚合物材料，使SBR合成材料有着更多的用途，无论是在纸张、纸浆生产中作为粘结剂，还是在建筑材料中硬化剂。今天，Eco Synthetix每年生产、销售的生物基塑料材料产值高达2 000万美元。生产这些产品的核心设备是一台反应式挤出机，它能破坏碳氢化合物中的聚合物结晶结构。这种没有化学稀释剂的产品不仅非常清洁而且也能够生物降解。

生物质散装化学品

走出小生态环境的平台技术

相比较，生物质化学品的生产常常比较困难而且代价也较高，这就使它具有小生态环境的属性而吸引了专家们的注意，但却面临散装化学品大众市场的难以突破的问题。如果它能突破这一难关，不再是利用原油生产百万吨的基础化工产品、相反是利用可再生原材料并以具有竞争力的价格生产出这么多的基础化工产品，则“绿色化工”则能成为一种平台技术。
在材料研究中，能够作为聚酰胺原材料的赖氨酸、或者作为聚酯合成和聚酰胺合成重要的前期单体黏康酸等氨基酸都可以利用大肠杆菌对葡萄糖的酶化发酵而获得。最后，但非常重要的一点是：作为像1.4-丁二醇、1.4-丁二胺、四氢呋喃、天冬氨酸、氨基酸或者琥珀酸脂等重要单体和化学品的基础材料，琥珀酸也可以在聚合物生产和药品生产的前级产品中得到应用。专家们相信：当它的生产成本能够得到控制时，多用途的琥珀酸是生物质化工中的一个多面手，并能够帮助绿色化工在许多方面有所突破。事实上，世界各地许多化工企业和研究机构也都在进行从这种原材料中获取生物技术产品的研究。在这一领域中处于领先地位的是Bioamber公司，他们在从糖中提取琥珀酸的研究中处于全球领先的地位。这一工艺技术成功的秘诀就是使用了Cargill公司研发生产的转基因酵母，有着较低酸碱度pH值转基因酵母 ——生产琥珀酸的最佳选择。事实上这一生产过程的最大障碍就是所生产的有机物“过酸”。
Bioamber公司每年在加拿大的萨尼亚市生产厂中生产大约3万t的生物质琥珀酸——客户的订单订满了一年的产量。而且在生产成本、费用方面，这家公司也给出了极具挑战性的价格：“我们不仅仅能够保持生存，而且我们还能够把价格提高到新的水平。”Bioamber公司的执行副总裁Mike Hartman先生说道。专家认为，用石油原材料生产的这种产品成本费用要高50%。

生物质燃料
来自田野的燃料：生物质燃料

在谈到可再生原材料时，大多数情况下会联想到像生物柴油或者生物乙醇这类的生物质能源载体。实际上，很长时间以来，从木材、植物油和糖中获取燃料和能源一直是人们的一大愿望——减少对石油的依赖、减少破坏气候环境的二氧化碳排放。虽然石油价格的下跌以及食品与燃料的争论使得生物质燃料失去了其原来的光辉，但第二代、第三代生物燃料却是未来能源供应解决方案的一个重要组成部分。

这里，乙醇扮演着一个非常重要的角色：它可以很方便地从含糖或者含碳水化合物的生物质中经酶化和蒸馏大量的生产出来，可以相对较好地与汽车燃料混合在一起使用。因此，在欧盟范围内，每年有大约37亿t乙醇作为燃料和汽油的添加成分被生产出来。而且作为有机溶剂，这种材料在化学工业以及药品生产和化妆品生产中受到了人们的追捧。规模化生产的情况如何呢?以Greenfield特种醇公司的实例来说明他们是北美洲最大的、连续生产甲醇、乙醇的生产商之一。这家位于多伦多的加拿大企业每年生产大约6.5亿L酒精，其中有接近5亿L用作燃料。他们用安大略省丰富的农作物玉米作为酒精生产的原材料。据Greenfield公司介绍，所生产出来的酒精可以作为汽油添加剂加入到汽车油箱中使用，最高比例大约为35%。

不仅这种产品是“绿色的”，发酵过程中产生的二氧化碳也在生物炼制过程中被收集起来，用管道输送到邻近的温室、暖房之中，供生长时需要大量碳的番茄类植物生长使用。经典的双赢。