1、1,第三章 生物质能源研究进展,第一节 生物质能源简介 第二节 目前的生物质能源生产技术 第三节 第二代和第三代生物质能源 第四节 生物炼制,农学系生物技术专业课程微生物学研究进展,2,第一节 生物质能源简介,一、生物质能源的定义 二、生物质能源的发展前景 三、生物质能源的分类,3,一、生物质能源的定义,1、生物质,源自动植物的、积累至一定量的有机类资源。不仅包括农作物、木材、海藻等本原型农林水产资源，而且还包括纸浆废物、造纸黑液、酒精发酵残渣等工业有机废弃物，厨房垃圾、纸屑等一般城市垃圾以及污水处理厂剩余污泥等。生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质是太阳
2、能的一种。,2、生物能：以生物为载体的能量。,4,3、生物质能源,由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，通过生物链转化为地球生物物质形态，经过加工为社会生活提供原料的能源。,5,二、生物质能源的发展前景,国际油价自2002下半年年起脱离了美国和OPEC维持了十余年的1022美元的低价区间。全球能源政策调整，生物质、太阳、水、风和地热等可再生能源正在逐步替代矿物能源。,1、国际研究开发的现状与趋势,6,世界各国调整能源政策，都把生物质能源摆在重要位置!,2002年，美国能源部和农业部联合提出生物质技术路线图2020年目标：生物燃油取代全国燃油消费量的10生物基产品取代石化原料制品的25减排CO2
3、 1亿吨,7,巴西和美国是世界上燃料乙醇发展最快的国家，欧盟在生物柴油领域成绩显著！,8,单位：十亿升,9,2、我国生物质能源的发展意义和现状,“缺油少气”是对中国油气资源简要描述！煤炭资源总量丰富，但分布非常不平衡，人均量仍然只有世界平均水平的42.5。,10,能源的快速增长造成环境压力日益增大,煤炭开采累计造成40万公顷的土地塌陷，每年污水排放量约30亿立方米。 能源需求增长，能源利润提高，导致破坏性和掠夺性开采，煤炭采出率低于30，浪费严重。 化石能源特别是煤炭的使用带来大量的二氧化硫和烟尘排放，酸雨面积占国土面积的1/3以上。 机动车尾气污染问题日益严重。 四邻不安：松花江、韩国、日本
4、。,11,生物产业发展“十一五”规划 国家发改委 2007.4.8,能源植物：充分利用荒草地、盐碱地等，培育木薯、甘薯、甜高粱、菊芋等能源专用作物新品种。以黄连木、麻疯树、油桐、文冠果、光皮树、乌桕等为对象，选育新品种；培育与选育高含油率、高产的油脂植物新品种，建立原料林基地。燃料乙醇生物柴油,12,13,14,三、生物质能源的分类,15,第二节 目前的生物质能源生产技术,16,一、燃料乙醇,燃料乙醇：乙醇和汽油按一定比例混配形成的替代能源。,与汽油掺混：减少燃料费用，增加燃料的辛烷值，并减少了汽油的有害排放。,17,燃料乙醇生产企业：,吉林燃料乙醇河南天冠集团安徽丰原生化黑龙江华润酒精,18
5、,19,20,小麦桶仓,21,制粉车间,22,燃料乙醇生产,23,总控中心,24,燃料乙醇成品灌区,25,二、生物柴油,1、简介,以各种油脂(包括植物油、动物油脂、废餐饮油等)为原料，经一系列加工处理过程而生产出的一种液体燃料。 长链脂肪酸的单烷基酯。,26,2、生物柴油制造方法,27,光皮树：野生油料树种，籽实含油高于30，但食用效果不佳。,光皮树油酯化处理生物柴油高尔夫轿车等燃用。,28,三、沼气,29,第三节 第二代和第三代生物质能源,第三代生物燃料：木质素乙醇。,第二代生物燃料：麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料，发展纤维素乙醇。,利用植物秸杆等废料，不会产生与人争粮的情况；有利于发
6、展循环经济。,摆脱利用玉米等粮食作物为原料转化为生物燃料的应用模式！,30,31,（1）物理法：球磨、压缩球磨、爆破粉碎、冷冻粉碎、声波、电子射线。弊端：效果不明显、处理成本高、条件苛刻。,秸秆等原料的处理方法：,（2）化学法：酸、碱、有机溶剂。弊端：污染严重、设备要求高、损失大、收率低。（3）理化法（4）生物法（新方法）,32,木质素降解微生物：白腐真菌为主木质素降解酶类：Lacs、Lips、MnPs等木质素降解条件木质素降解分子生物学,（4）生物法（新方法）,33,34,忘记玉米吧！ 蘑菇也许才是掌握解决能源危机的那把钥匙,诺维信A/S公司实验室种植的一种原产自中国的蘑菇，也许会成为世界能
7、源问题的解决之道。,35,第四节 生物炼制,生物炼制：利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料。,美国国家再生能源实验室（NREL）的定义： 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。,36,分析：生物炼制的核心问题和关键技术！,37,从基因工程到合成生物学！,38,合成生物学发展的技术基础：,基因组测序速率过去10 年增加了500 倍以上，而测序成本下降了3 个数量级以上。,基因工程、蛋白组、代谢组学的迅猛发展。,39,在过去这些年里，科学家一直在尝试从零开始制造全新的生命形式用化学物质造出合成DNA，由
8、DNA组成基因，再由基因形成基因组，最终在实验室造出全新生物体的分子系统，而这种生物体在自然界从未出现过。,40,合成生物学的两条路线: 对现有的、天然的生物系统的重新设计；新的生物零件、组件和系统的设计与建造。,合成生物学发展的利弊分析！,41,合成生物学与生物质能源的生产！,用合成生物学方法创造出一些代谢模块，插入微生物后， 通过不同的组合，这些模块可以诱导微生物生产原油、柴油、汽油或基于烃的化学品。通过计算，设计制造出的微生物能以所希望的方式生产并分泌出长度及分子结构符合公司要求的烃分子。,42,生产的石油烃将浮到发酵罐上层， 因而易于分离提取；而发酵罐下层主要是营养混合物水溶液，因而不需要复杂的培养技术。,LS9公司利用合成生物学创造的微生物生产可再生石油的示意图,
