То́пливо в широком смысле слова — это вещество, способное выделять энергию в ходе определённых процессов, которую можно использовать для технических целей. Химическое топливо выделяет энергию в ходе экзотермических химических реакций при горении, ядерное топливо — в ходе ядерных реакций. Некоторые топлива способны к самостоятельному горению в отсутствие окислителя. Однако большинство топлив, используемых в быту и в промышленности, требует для сжигания наличия кислорода, и такие топлива также могут называться горючими. Наиболее распространёнными горючими материалами являются органические топлива, в составе которых есть углерод и водород. Топлива подразделяются по агрегатному состоянию вещества на твёрдые, жидкие и газообразные, а по способу получения — на природные и искусственные. Ископаемые природные топлива служат основным источником энергии для современного общества. В 2010 году примерно 90 % всей энергии, производимой человечеством на Земле, добывалось сжиганием ископаемого топлива или биотоплива, и, по прогнозам Управления энергетических исследований и разработок (США), эта доля не упадёт ниже 80 % до 2040 года при одновременном росте энергопотребления на 56 % в период с 2010 по 2040 годы. С этим связаны такие глобальные проблемы современной цивилизации, как истощение невозобновляемых энергоресурсов, загрязнение окружающей среды и глобальное потепление.
Глюконеогене́з — метаболический путь, приводящий к образованию глюкозы из неуглеводных соединений. Наряду с гликогенолизом, этот путь поддерживает в крови уровень глюкозы, необходимый для работы многих тканей и органов, в первую очередь, нервной ткани и эритроцитов. Он служит важным источником глюкозы в условиях недостаточного количества гликогена, например, после длительного голодания или тяжёлой физической работы. Глюконеогенез является обязательной частью цикла Кори, кроме того, этот процесс может быть использован для превращения пирувата, образованного при дезаминировании аминокислот аланина и серина.
Углево́ды (глици́ды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Название этого класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было предложено Карлом Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой Cx(H2O)y, формально являясь соединениями углерода и воды.
Сахаро́за — дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из остатков двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы.
Биодизель, или биодизельное топливо — жидкое моторное биотопливо, представляющее из себя смесь моноалкильных эфиров жирных кислот. Биодизель получают из триглицеридов реакцией переэтерификации (этерификации) одноатомными спиртами. Источником триглицеридов могут служить различные растительные масла или животные жиры.
Биото́пливо — топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.
Сорби́т, (сорбито́л), устаревшие названия — глюци́т, глюцито́л — органическое соединение, шестиатомный спирт. Имеет сладкий вкус.
Гидро́лизный спи́рт — этанол, получаемый дрожжевым брожением сахароподобных веществ, полученных гидролизом целлюлозы, содержащейся в отходах лесной промышленности.
Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 году составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.
Энергетические культуры — сельскохозяйственные культуры, выращиваемые для энергетических нужд.
Синтетическое топливо — углеводородное топливо, отличающееся от обычного топлива процессом производства, то есть получаемое путём переработки исходного материала, который до переработки имел неподходящие для потребителя характеристики.
Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива различных видов. Название данной отрасли произошло от английского слова bioenergy, которое давно используется как энергетический термин. Биоэнергетикой считается производство энергии как из твердых видов биотоплива, так и биогаза, и жидкого биотоплива различного происхождения.
Углеводный обмен, или метаболизм углеводов в организмах животных и человека. Метаболизм углеводов в организме человека состоит из следующих процессов:
- Расщепление в пищеварительном тракте поступающих с пищей поли- и дисахаридов до моносахаридов, дальнейшее всасывание моносахаридов из кишечника в кровь.
- Синтез и распад гликогена в тканях, прежде всего в печени.
- Гликолиз — распад глюкозы. Первоначально под этим термином обозначали только анаэробное брожение, которое завершается образованием молочной кислоты (лактата) или этанола и углекислого газа. В настоящее время понятие «гликолиз» используется более широко для описания распада глюкозы, проходящего через образование глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1,6-дифосфата и пирувата как в отсутствие, так и в присутствии кислорода. В последнем случае употребляется термин «аэробный гликолиз», в отличие от «анаэробного гликолиза», завершающегося образованием молочной кислоты или лактата.
- Анаэробный путь прямого окисления глюкозы или, как его называют, пентозофосфатный путь.
- Взаимопревращение гексоз.
- Анаэробный метаболизм пирувата. Этот процесс выходит за рамки углеводного обмена, однако может рассматриваться как завершающая его стадия: окисление продукта гликолиза — пирувата.
- Глюконеогенез — образование углеводов из неуглеводных продуктов.
Гемицеллюлозы (ГМЦ) — растительные гомо- и гетерополисахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10000—40000), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз. Основные компоненты гемицеллюлоз — глюканы, ксиланы, маннаны, галактаны, фруктозаны, арабиногалактаны и т. д. Больше всего в растениях содержится ксиланов. Много ГМЦ в семенах, косточках, соломе, подсолнечной лузге, шелухе семян хлопчатника, кукурузной кочерыжке. В среднем гемицеллюлозами представлено около 25 % органического вещества однолетних растений.
Эффективность фотосинтеза — доля световой энергии, преобразуемая организмами в химическую в процессе фотосинтеза. Фотосинтез можно упрощённо описать с помощью химической реакции
- 6Н2О + 6CO2 + энергия → C6H12O6 + 6О2
Альтернативное автомобильное топливо — виды моторного топлива, которые обеспечивают мощность автомобильного двигателя и исключают использование топлива на основе нефти полностью или в определенной степени, — когда технология питания двигателя не связана исключительно с нефтепродуктами. В более широком смысле это топливо, отличное от традиционного нефтяного топлива ; и также относится к любой технологии питания двигателя, которая не использует исключительно бензин. Из-за сочетания таких факторов, как экологические проблемы с добычей и использованием нефтепродуктов, высокие цены на нефть и потенциал истощения запасов нефти, разработка более чистых альтернативных видов топлива и передовых систем питания для транспортных средств стала приоритетной задачей для многих правительств и производителей транспортных средств во всем мире. К видам автомобильного транспорта на альтернативных видах топлива включают: электрические транспортные средства, гибридные электромобили, транспортные средства с гибким выбором топлива, транспортные средства на сжатом природном газе, электромобили на солнечных батареях, автомобили, работающие на биодизеле и водородное авто. В ту же категорию можно включить экспериментальные и малораспространенные наземные транспортные средства. такие как паровой автомобиль или автомобиль работающий за счёт компактного ядерного реактора.
Завод биорафинирования — это предприятие, использующее процессы и оборудование преобразования биомассы для производства из биомассы топлива, тепловой и электрической энергии, а также продукции с большой добавочной стоимостью, такой как химикаты, целлюлоза, ее производные и бумага. Биорафинирование — устойчивый процесс, который позволяет выделить из биомассы химические компоненты, увеличить их ценность и сократить выбросы парниковых газов.
Лигноцеллюлоза – это растительное сухое вещество (биомасса), также называемое лигноцеллюлозная биомасса. Это самое доступное сырье на Земле для производства биотоплива, в основном этанола. Она состоит из углеводных полимеров и ароматического полимера (лигнин). Эти углеводные полимеры содержат различные моносахариды и тесно связаны с лигнином. Лигноцеллюлозная биомасса разделяется на первичную биомассу, переработанную биомассу и энергетические культуры. В чистую биомассу входят все природные наземные растения, такие как деревья, кустарники и трава. Переработанная биомасса является малоценным побочным продуктом различных отраслей промышленности, таких как сельское хозяйство и лесное хозяйство. Энергетические культуры — это культуры с высокой выработкой лигноцеллюлозной биомассы, получаемой в качестве сырья для производства биотоплива второго поколения; примерами могут служить просо и слоновая трава.
Возобновляемое топливо — это топливо, произведенное из возобновляемых ресурсов. Примеры включают: биотопливо и водородное топливо. Это отличается от невозобновляемых видов топлива, таких как природный газ, сжиженный нефтяной газ (пропан), нефть и другие виды ископаемого топлива, а также ядерная энергия.. Возобновляемые виды топлива могут включать виды топлива, синтезированные из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Возобновляемые виды топлива приобрели популярность благодаря своей устойчивости, низкому вкладу в углеродный цикл и, в некоторых случаях, меньшему количеству парниковых газов. Геополитические разветвления этих видов топлива также представляют интерес, особенно для промышленно развитых стран, которые хотят независимости от ближневосточной нефти.