微藻生物炼制研究现状及发展策略

前言 资源短缺和环境污染问题已成为制约世界经济可持续发展的瓶颈.以可再生且环境友好的生物质资源替代化石资源已成为解决资源和环境问题的主要途径之一①,Henry R.Bungay②在1982年针对生物质资源开发与利用提出了生物炼制(Bio-Refinery)这一概念.美国国家可再生能源实验室(U.S.NREL)将生物炼制定义为将生物质原料转化为燃料、电热能和化学产品的生物质转化工艺与设备的集成.生物炼制的原料主要有:含纤维素的生物质和废弃物、谷类或玉米、青草、苜蓿、微藻等.其中微藻是一类在海洋、湖泊等水体中广泛分布的微型植物,能够利用光能固定CO2实现自养,其细胞中含有丰富的油脂、色素、蛋白质、维生素等成分.微藻生物炼制是以微藻为原料,生产各种化学品、燃料、生物基材料和食品等产品的工艺与设备的集成.     

生物炼制

<正>世界各国对生物质资源日益重视,生物炼制被认为是解决环境、能源问题、实现人类可持续发展和生态文明的有效途径,如何保持原料特质、利用其结构实现原料的拆分与炼制并使之经济适用,需要从本质出发突破生物炼制的关键过程。     

生物炼制技术及其产业发展

由于过度消耗化石资源引发的石油紧缺和温室效应问题,巳逐步影响到人类社会可持续发展的宗旨,开发能替代化石能源需求的新能源日渐急迫.生物质能源是化石能源的替代能源之一,对生物质能源炼制的研究成为很多人的关注热点.生物炼制产品的工业化,是形成可持续性的生物炼制品产业经济的关键.我国政府已经把发展生物质能源作为国家发展战略的一部分,确定了具体的发展目标,制定了相应的研发计划,出台了一系列法规以促进生物质能产业的健康发展.我国生物炼制技术在生物燃料、生物柴油、生物基化学品等领域取得了明显进步.本文主要综述生物炼制技术的研究进展及其产业发展情况.     

生物炼制与可再生资源

分析了化石经济时代走入末路而将被生物炼制产业经济取代的必然性,生物炼制在原料来源和产品上显示了比石油炼制工艺的优越性,介绍了世界各国生物炼制产业发展状况及我国的现状,总结了生物炼制的基本过程,指出了我国生物炼制产业发展中存在的问题和对策,对全球生物炼制产业做了展望,阐述了生物炼制利用可再生资源是走可持续性经济发展道路的唯一实现途径,它必将引发全球性的技术变革。     

乙烯的生物炼制技术应用推广前景广阔

乙烯是重要的化工原料,目前基本来源于石油炼制。我国乙烯年消费量已超过2000万t,其中50％以上依赖进口。伴随着石油资源的枯竭和油价的高涨,以生物可再生资源替代石油资源开发基于生物制造的化学产品成为当今世界的研究热点。国家“十一五”863计划在生物和医药领域将“生物乙烯的生物炼制技术”作为重点项目,由南京工业大学牵头,联合中国石化、安徽丰原集团等国内优势企业和科研单位进行联合攻关,目前取得了可喜的进展,展示广阔的应用前景。     

微藻生物炼制技术

积极发展以生物质原料为基础的生物炼制产业,对于解决能源危机、改善能源结构具有重大意义。微藻作为一种重要的生物质资源,具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应性强、生长周期短和产量高等突出特点,是进行生物炼制的优良材料,它在生产微藻燃料、开发微藻生物制剂和提取生物活性物质等方面具有广阔的开发前景。综述了微藻的培养特点和功能,介绍了微藻生物炼制技术的内容和领域,并对其发展前景作出展望。     

木质素生物炼制研究进展

木质素为天然的芳香族聚合物,是自然界第二大丰富的可再生碳源,占木质纤维素干重的15%~30%。因木质素富含芳香族结构,故其具有极高的应用价值。生物法转化利用木质素具有专一性强和环境友好等特点,使得木质素生物炼制成为研究热点。本文根据国内外研究进展,从木质素降解酶的研究现状、芳香族化合物胞内代谢途径及木质素生物基化学品研究进展等几个方面做了综述。     

生物炼制技术的发展

随着石油资源的日益枯竭,化石经济面临严峻的挑战,而以町再生生物质资源为基础的生物炼制正展现出其广阔的前景。通过石油炼制与生物炼制的对比,分析了生物炼制任各个方面所具有的优势。并以生物乙烯为例,阐述了其发展现状、存在问题及解决途径、未来发展趋势等。     

生物炼制技术的发展

随着石油资源的日益枯竭,化石经济面临严峻的挑战,而以町再生生物质资源为基础的生物炼制正展现出其广阔的前景。通过石油炼制与生物炼制的对比,分析了生物炼制任各个方面所具有的优势。并以生物乙烯为例,阐述了其发展现状、存在问题及解决途径、未来发展趋势等。[编者按]     

日本神户大学设立生物炼制中心 力求吸引外部资金

2007年10月,日本神户大学在校内设立了“综合生物炼制中心”。 校内的工程学、理学、农学等多方面研究人员聚焦在一起,以生物工艺和化学全面工艺的结合应用为宗旨,力争把该中心发展成为日本生物质（biomass）研究基地。 为吸引外部资金,该中心计划与日本非营利组织近變生物工业振兴会议建立合作关系。     

生物炼制技术用于生物石油开发

几年前美国一家国家实验室研究人员发明生物炼制石油技术,即用一种极端纤细细菌的催化作用炼制优质的石油产品,该菌能在高温（60℃）下分离重油（注：重油指非常规石油的统称。包括重质油、高粘油、油沙、天然沥青等）中的硫氢、重金属物,使这些杂质含量降低20％～50％左右。这种生物炼油技术不仅提高“生物石油”的质量,而且更有利于环保。在炼制生物石油方面除细菌外,有些微藻也值得注意,一种叫丛粒藻（Botryococcus braunii,又称葡萄藻）的单胞藻,它产生的碳氢化合物占其干物质重量的15％～75％,最高达到90％,其组成与原油极为类似,经过加工处理后达到真正石油的指标。除了该藻藻体有“储能库”之称以外,微藻中还有小球藻、盐藻（均系绿藻类）等均有“储能”的潜力,都可用透明玻璃管作为“生物反应器”,通入含1％CO2的空气,对数增殖期测定其产烃量,已达到占细胞干重的16％-44％,每天可从藻体生物量中索取大量油烃化合物,完全有可能利用“环型玻璃管生物反应器”按需求量扩大再生产,从其生物量炼制生物石油。在美国,哈佛大学和斯坦福大学有关专家组建了一家公司想从生物炼油开辟新径：     

生物炼制技术及其应用于生物能源开发

生物炼制技术（Biorefinery techniques）涉及面很广,既有传统性,又有现代性,应用面非常广泛,传统的生物制酒、制酱油、制豆腐乳等在我国已有悠久的历史。现代的生物炼制技术这些年有较快的发展,如经基因技术改造或重组的“运动发酵单胞菌”用于生产乙醇;又如经基因工程技术重组受体菌即“工程毕赤酵母”高效生产某些酶制剂产品用于发展饲料产业、乳品产业等     

生物炼制国际学术研讨会通知

北京化工大学拟于2007年10月20日至23日在北京友谊宾馆承办“生物炼制国际学术研讨会”,英文名称“International Conference on Biorefinery”。该学术研讨会由中国化工学会和中国生物工程学会主办。本次会议将针对以下主题和范围进行研讨:1生物基化学品;2生物能源;3生物材料;     

丁醇的生物炼制及研究进展

丁醇因其优越的燃烧性能成为目前最具研发前景的生物燃料之一,它通常以可再生资源为原料,经丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵获得。尽管ABE发酵曾是最古老的大规模发酵工艺之一,但由于原料成本高,发酵液中丁醇浓度低以及较高浓度的丙酮、乙醇和有机酸等副产物积累等问题,导致丁醇的生物炼制仍然不具有经济竞争力。本文中,笔者从原料选择、原料预处理、纤维素酶酶解和丁醇发酵4个方面介绍丁醇生物炼制的基本流程以及相关研究,以进一步分析丁醇生产的主要瓶颈,并从生产菌株改造和丁醇分离2个方面总结近年来的相关研究进展。最后,讨论了未来丁醇生产研究的重点并指出菌株改造的方向。     

生物炼制国际学术研讨会

北京化工大学拟于2007年10月20日～23日在北京友谊宾馆承办“生物炼制国际学术研讨会”，英文名称“International Conference on Biorefinery”。该学术研讨会由中国化工学会和中国生物工程学会主办。     

能源危机日益突出 生物炼制备受关注——生物炼制国际学术研讨会

石油价格持续高位,化石资源日趋枯竭,生态环境不断恶化带来的生存危机,使得人们的目光再一次聚焦到可再生资源,而生物炼制作为开发可再生资源的核心技术下段已经成为世界各国研究的热点。     

Primafuel推出国际藻类生物炼制项目

美国Primafuel公司于2009年初宣布将开展国际藻类生物炼制项目,通过整合上游的藻类生产和下游的生物精炼系统,开发创新性的商业化藻类利用技术。该公司的专有过程将有效降低成本,实现藻类利用经济潜力的最大化,生产出一系列高价值产品和可再生燃料。     

生物炼制是一个多学科交叉的前沿技术方向

1982年,生物炼制的概念在上首次被提出.生物炼制,就是说以生物质为基础的化学工业也必须打破原来用生物质单纯生产单一产品的传统观念,充分利用原料中的每一种组分,将其分别转化为不同的产品,实现原料充分利用、产品价值最大化和土地利用效率最大化.     

生物炼制的简要回顾与发展前景

生物炼制是许多生物过程的整合．通过生物炼制过程能够制造出食品、衣服、燃料,化学品以及其他能为人类所用的产品。近年来,由于世界性的能源危机．将自然产物向生物燃料的转换已成了焦点话题。但是人们对自然产物的炼制并不属于一项创新．而是历史上第二古老的行业,这一行业涉及生物质向乙醇的转换。笔者在发言中介绍了生物材料向人类有用产品转换的进展情况。     

木质纤维素生物炼制的研究进展

木质纤维素是一种广泛存在的可再生生物质资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。如何更有效地综合利用木质纤维素是当前面临的世界性难题。本文中,笔者梳理了木质纤维素生物化学法转化生产以燃料乙醇为代表的生物基产品,特别是转化过程中关键技术环节的研究现状及难点,深入探讨了木质素的生物转化利用趋势,并综述了合成生物学在这些领域的研究趋势和最新成果。本文力图描绘出木质纤维素生物炼制研究全景,为后续研究提供潜在思路。