利用木质纤维素生产丁醇的研究进展

随着化石燃料的逐年减少,以生物质为原料的生物能源研究近年来成为能源领域的研究热点,充分利用可再生生物质为发展经济的生物燃料生产工艺提供了一个极好的机会。与燃料乙醇和生物柴油相比,生物丁醇更具有优越性,以可再生木质纤维素生物质为原料进行发酵生产丁醇在近年来被广泛的研究。对于利用可再生生物质为原料生产丁醇,需要解决原料的选择、产品收率低、抑制物对生产菌株毒性等问题。本文对以木质纤维素生物质为原料进行生物丁醇发酵过程中的原料预处理、抑制物对丁醇生产菌的影响,以及水解液的脱毒和耐抑制物菌株的选育等方面进行综述,并对以木质纤维素生产燃料丁醇所面临的机遇与问题进行了简要评述。     

秸秆真菌降解转化与可再生化工

秸秆生物质是储量巨大的碳资源,我国每年可用的生物质资源接近10亿t,如果可以转化为燃料乙醇等生物基化学品,有望减少至少2亿t的原油进口量,因此发展秸秆生物转化生产燃料乙醇和大宗化学品是生物制造的核心组成。中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称“天津工业生物所”)自建所之初,便提出了“两个替代一个提升”,其中包括以可再生碳资源替代不可再生石化资源生产大宗化学品。发展秸秆生物转化是研究所的长期战略,建所10年来,在这一领域进行了持续系统地研究,取得了显著进展。本文重点综述真菌系统的生物质降解与转化,包括丝状真菌纤维素降解机理,生物质炼制整合路线研发等,实现了生物质一步转化燃料乙醇、苹果酸等多种大宗能源材料化学品。在可再生化工研究方面,重点介绍了丁二酸、乳酸等一批大宗有机酸,以可再生碳资源为原料进行生产的工业化进展,展示了生物制造替代石化路线生产大宗化学品的潜力。天津工业生物所在秸秆生物转化和可再生化工方面的研究,为我国建设发展低碳经济社会提供了有效参考路径,有望为我国实现双碳战略目标作出自己的独特贡献。     

能源作物发展现状和商业化前景

生物质是植物通过光合作用而固定于地球上的太阳能,通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料替代矿物燃料,以减少人类对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费对环境造成的污染。其中,能源作物是指经专门种植,用以提供能源原料的草本和木本植物。利用山地、荒地等未利用土地,     

生物质能源四十年

为应对1973年全球石油危机而发展起来的现代生物质能源已渐趋成熟,在对化石能源的替代中发挥着越来越突出的作用。回顾了生物质能源40年的发展历程,对液体生物燃料、生物天然气和固体生物燃料与发电作了专门叙述。就生物质能源与中国,以及中国发展生物质能源方略发表了自己的见解。     

生物质热裂解生产生物燃料的研究进展

生物质能源是一种绿色的可以替代化石能源的一种可再生的能源。尽管高温分解生物质处于发展阶段,但在目前水平,高温裂解因其可以在氧存在下热分解将生物材料直接转化为固态,液态和气态能源产品而受到广泛关注。本文介绍了生物质的热裂解,包括慢速热裂解、快速热裂解、闪解、催化热裂解等过程,重点讨论了在各种生物质材料的热裂解过程中各种操作参数如温度和生物粒子大小等对生物燃料收率的影响。     

第六届国际生物能源会议在北京成功召开

由清华大学主办的第六届国际生物能源会议(World Bioenergy Symposium)于2012年9月13~14日在北京成功召开。会议的议题包括生物燃料产业发展、生物能源生产技术、原料供应及原材料生产技术、生物能源的应用、生物丁醇和生物质发电等。本次会议旨在总结交流世界各地生物能源应     

生物质能源植物种植对生物多样性的影响

随着化石燃料资源的减少和全球环境问题的加剧, 全球生物质能源的生产增长迅速, 生物质能源植物种植面积不断增长。全球生物质能源植物的大面积种植对生物多样性造成了严重影响: 不但直接或间接侵占了大片自然或半自然生态系统, 造成生物原生栖息地的退化和消失, 而且还易造成生态系统单一并改变生态系统结构与功能, 加剧面源污染, 引起外来种入侵, 甚至增加了转基因生物安全风险。为减少生物质能源植物种植对生物多样性的影响, 政府或相关单位需制订可持续发展的生物质能源生产管理规范, 合理规划以避免在生物多样性丰富或脆弱区种植生物质能源植物, 积极开发新技术并改变生物质能源原料的利用效益, 加强生产方式管理并改变传统种植模式。     

国外动态

财政部拟订生物质能源替代石油发展目标,国家电网拟投资瑞典生物能源产业,麻疯树林木生物质能源开发迈出实质性步伐,美国能源部发布生物燃料路线图,大豆生物柴油比玉米乙醇汽油更环保.[编者按]     

我国农作物秸秆能源化利用产业现状与展望

<正>过度依赖化石能源使我国同时遭遇了能源安全、生态环境以及气候变化问题。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的可再生能源,是唯一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源。作为较易获得的生物质能原料——农作物秸秆资源丰富,能源化利用方式     

加快推动生物制造创新研究

<正>生物制造作为生物产业的重要组成部分,是生物基产品实现产业化的基础平台,也是合成生物学等基础科学创新在具体过程中的应用。生物质是自然界唯一含碳的可再生能源,发展绿色生物制造生产燃料乙醇、生物柴油、生物航煤、生物甲烷以及各种化学品和可降解生物材料是其最佳利用途径。生物制造将从原料源头上降低碳排放、通过工业生物技术实现绿色清洁的生产工艺,将从根本上改变我国经济社会发展"高能耗、高排放"的现有模式。重大化工产品(化学品、能     

利用微藻生产可再生能源研究概况

能源是现代工业的支柱,是国民经济可持续发展的动力。生物质能源作为一种来源广泛的可再生能源,其开发利用不仅有助于缓解化石燃料日益枯竭给全球经济发展带来的危机,还可避免对环境的污染。微藻中很多种类富含油脂,可以用来生产生物柴油（脂肪酸甲酯）;另一些藻类中含有极丰富的烃类物质,化学结构与矿物油相似,提取后可加工成汽油、柴油使用;在特定条件下,绿藻和蓝藻在光合作用的同时可以产生氢气。微藻易培养,生长快,单位面积生物量大,油、烃含量高,是一类重要的生物质能源,已引起各国政府、科学家和企业家的高度关注。文中概述了利用微藻生产油脂、烃类、氢气的研究现状,探讨了利用微藻生产可再生能源存在的问题和对策,并展望了我国微藻可再生能源研究开发的发展前景。     

关于微生物燃料电池底物的研究进展

近年来,微生物燃料电池已引起了广泛关注,它将低能量废水和木质纤维素生物质等有机废物转化为电能。在将来,微生物电能将成为一种重要的生物能源,因为微生物燃料电池提供了一种复合有机物和可再生生物能源中提取电能的可行性。人们研究了许多物质,以考察其是否能作为微生物电能转化的底物。这些物质包括人工的和天然废物,以及木质纤维素生物质。尽管现在微生物燃料电池提供的电流和功率较低,但是随着技术的发展和对微生物燃料电池系统的深入了解,微生物燃料电池转化的电流和电力将极大增加,从而向世人提供了一种可以将纤维素生物质和废水直接转化为有用能源的有效方法。本文介绍了迄今为止在微生物燃料电池中用到的各种反应底物,并对它们的应用效率和存在的不足进行了分析。     

系统生物学和合成生物学研究在生物燃料生产菌株改造中的应用

基于生物质资源生产环境友好的生物燃料,对经济和社会的可持续发展具有重要意义,但其生产成本高的问题十分突出,而高效生产菌株的获得是解决这一问题的根本出路。以下综述了利用系统生物学研究所获得的信息进行菌种改造的过程,重点论述了生产菌株胁迫耐受性方面的研究进展,并讨论了系统生物学、合成生物学和代谢工程技术在改造生物燃料生产菌株中的应用,展望了合成生物学在构建高效生物能源生产菌株方面应用的前景。     

微生物在生物能源生产中的应用(英文)

生物可再生能源是最有前景的石油替代品之一.生物能源的生产原料包括:植物、有机废弃物和微生物.微生物在生物能源生产上有着广泛的应用,利用微生物制备的主要生物能源包括:生物柴油、生物乙醇、生物甲烷等.某些微生物如微藻和真菌可以生产大量油脂,这些油脂可以转化为生物柴油;有些微生物如酵母可以将糖类、淀粉以及纤维素转化为燃料乙醇,添加乙醇的汽油或柴油燃烧排放明显降低;还有些厌氧微生物可以将有机废弃物转化为甲烷,可用做家用燃气、车用燃气或发电.除此之外微生物还具有在生产能源的同时治理环境污染的优势.总之研究开发微生物在生物能源生产中的应用有利于世界可持续发展.     

生物燃料发展概况

近几年来,国际油价不断上涨,不可再生能源资源日益减少,石油能源危机即将来到。面对即将到来的能源危机,全世界都认识到必须采取开源节流的战略,即一方面节约能源,另一方面开发新能源。全球正在大力开发生物质能,太阳能、水能、风能和地热能等可再生能源并开始逐步替代矿物能源。其中,以生物质能发展最为迅速,将成为发展的重点。生物质能源的开发与利用主要包括两方面：生物质能源发电和制备生物液体燃料如生物乙醇,生物丁醇、生物柴油等。生物质液体燃料作为液体交通燃料的唯一可再生替代能源,得到了迅猛发展。[编者按]     

运动发酵单胞菌在生物炼制中的研究进展

以木质纤维素生物质为原料的生物炼制技术已成为全球研发的热点和难点。欧盟国家和美国的中长期生物质能源发展路线图中均将木质纤维素生物炼制技术作为重要目标,但是目前整体水平尚处于中试阶段。我国的纤维素类生物质原料非常丰富,将其转化成燃料乙醇及生物基础化学品等具有较大的潜力,但当前要想实现商业化生产,还面临着很多瓶颈问题亟待解决。缺乏能够同时高效利用纤维素类水解物的发酵菌株,已成为纤维素生物质高效与高值转化的关键制约因素。运动发酵单胞菌是目前唯一一种通过ED途径兼性厌氧发酵葡萄糖的微生物,其独特的代谢途径使其成为构建产乙醇工程菌的优选宿主之一;同时由于该菌具有较高的糖利用效率等优点,也是其他生物基化学品生产的重要候选平台微生物,如山梨醇、葡萄糖酸、丁二酸和异丁醇等。本文从该菌的研究历程、分子生物学基础、菌种改良及该菌在生物能源及生物基化学品等生物炼制体系中的应用研究角度进行了综述,并提出该菌可作为纤维素生物质生物炼制系统的新的重要平台微生物。     

蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展回顾和未来展望

面对全球性的能源危机和环境污染,发展生物燃料是实现社会经济可持续发展的必然选择。生物乙醇是最具代表性和应用潜力的生物燃料产品之一,而以蓝藻为平台,利用太阳能和二氧化碳进行乙醇的直接合成可以同时达到固碳减排和生产可再生能源的效果。从技术角度,回顾了蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展历程,从途径、底盘、改造策略等角度对其现阶段进展和遇到的问题进行了总结,进而对该技术的未来发展方向进行了展望。     

寡糖类能源植物菊芋及其综合利用研究进展

菊芋作为我国最具发展前景的非粮寡糖类能源植物之一,具有宜于边际地生长、生物质产量高、抗逆性强、易转化等优点。综合国内外菊芋研究现状,以菊芋生物质原料生产为核心,从能源植物分类、菊芋生长特性、种质资源、遗传改良、丰产栽培、采后贮藏、生物燃料研发等方面对其研究现状进行了详细阐述,并展望了菊芋在生物质原料生产方面的未来研究趋势和重点,为我国寡糖类能源植物的长远发展和科学研究提供参考。     

渗透汽化膜分离技术及其在生物燃料生产中的应用

生物燃料作为重要的可再生能源已引起各国的重视,目前生物燃料占全球运输燃油的比例不到2％．预计到2020年生物燃油的比例将增长到30％．总需求量将达到870亿加仑。生物燃料作为一种绿色能源．不仅可以减少对大气和环境的污染．还可促进农村经济的发展．提高农民的生活水平,保护农民的利益。因此,生物燃料的开发具有非常重大的现实意义和广阔的应用前景。     

航空生物燃料制备技术及其应用研究进展

随着各国对温室气体排放要求的日益严格,以及化石能源的日益枯竭,近些年来航空生物燃料得到了快速发展.文中综述了航空生物燃料的发展背景、制备工艺、实际应用现状及存在的问题,重点介绍了合成气经费托合成、生物质油经催化加氢和催化裂解制备航空生物燃料的工艺路线,以及航空生物燃料的试飞和商业运营状况,论述了航空生物燃料存在的问题,并对发展航空生物燃料提出了建议.