生物炼制与工业生物技术——访马延和研究员

作为“生物炼制细胞工厂的科学基础”这一国家“973”项目的首席专家中科院微生物所所长助理、中国生物工程学会副秘书长马延和老师的工作可称得上是日理万机,但她仍千百忙中抽出时间接受了我们的采访,令我们感动;谈到请他为广大读者介绍近来来备受关注的我国生物炼制技术,他态度谦逊,思维敏捷,从丰厚的科研经验中加以归纳和总结,令我们欣佩,也使我们获益匪浅。[编者按]     

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。     

生物炼制是一个多学科交叉的前沿方向

1982年．生物炼制的概念在《science》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。目前．生物炼制已经成为世界各国研究的热点．主要内容包括生物材料、生物基化学品、生物能源、生物基原料、生物炼制平台技术等。     

木质纤维素乙醇预处理技术研究进展

<正>生物炼制是非粮生物质利用大规模产业化成败的关键,也是工业生物技术研究和产业化开发的重点领域,受到了广泛的关注和重视。为此,我们特别邀请了山东大学曲音波教授的科研团队,以连载的形式,对非粮生物质生物炼制过程工程的相关技术和产品开发进行解读,主要从生物质原料的预处理、过程相关的酶水解技术以及发酵菌种改良等方面展开,以期读者对非粮生物质生物炼制技术开发及其产业化发展有一个更深入的了解。     

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]     

2014生物质炼制专刊序言

生物质是自然界最丰富的含碳有机大分子功能体,它有望通过"生物炼制"实现"石油炼制"的辉煌。但是由于生物质资源本身及其转化过程的复杂性,生物质产业虽备受关注,却被认为是遥远的未来产业。传统的生物质资源化利用思路都是先耗费一定的能量破坏生物质结构,然后再进行转化,不仅没有考虑到产品的功能需求,而且过程的原子经济性不高。如何实现化学键更加复杂的固相木质纤维素生物质炼制是实现生物质产业的关键和难点。理想的生物质炼制的目的是以最大得率分离木质纤维原料中各个组分,以尽可能地保持分子的完整性,最大可能地优化利用和最终实现最大价值。这就要求生物质炼制应当是基于原料结构、过程转化和产品特点三者的关联,面向原料、面向过程、面向产品的炼制过程。本期专刊报道了我国生物质炼制技术领域专家学者在原料炼制、炼制技术、组分转化等领域取得的最新研究进展。     

中国工业生物技术的历史、现状和未来

生物经济需要构建可再生生物质资源的新型工业模式,即以生物炼制替代化石资源炼制,形成新的生产方式。生物炼制是开拓创新型技术,即采用多联产技术．实现生物质的高效综合利用。是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。工业生物技术是生物炼制的核心技术,是人类生物技术发展史上继医药生物技术、农业生物技术之后的第三次浪潮．     

中国工业生物技术的历史、现状和未来

生物经济需要构建可再生生物质资源的新型工业模式,即以生物炼制替代化石资源炼制,形成新的生产方式。生物炼制是开拓创新型技术,即采用多联产技术．实现生物质的高效综合利用。是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。工业生物技术是生物炼制的核心技术,是人类生物技术发展史上继医药生物技术、农业生物技术之后的第三次浪潮．     

菊芋全植株生产燃料乙醇的工艺探讨

<正>菊芋具有耐寒和耐旱等优点,可在非耕地种植,是重要的非粮能源植物,也是生物炼制研究的主要果糖基原料来源。利用菊芋的生物炼制生产生物燃料和生物基化学品具有广阔的发展前景。文章讨论了如何利用菊芋全植株的生物转化进行生物炼制,并重点对利用菊芋生产燃料乙醇的技术路线进行了论述。     

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

<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。     

过程工程在木质纤维素发酵抑制物解除中的应用

发酵抑制物对宿主细胞产生毒害作用,是木质纤维素生物炼制的主要瓶颈之一。减少抑制物含量、解除抑制作用是提高发酵效率的重要环节。本文讨论了木质纤维素发酵抑制物的来源、组成、特点以及相应的解除方法,提出了"源头降低抑制物—纤维素木质素分级转化"炼制模式和"发酵促进剂设计技术",为木质纤维素发酵抑制物的解除及木质纤维素开发利用提供了全新的技术路线。     

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。     

通向自然选择学说之路

达尔文完成贝格尔号之航后不久,他就变成了一名彻底的进化论者。至迟在1837年7月,他已创建了共同祖先学说。虽然此后他仍继续在为共同祖先学说收集证据,但是对"生物是进化的"这个事实的正确性就再也没有怀疑过。令他疑惑不解的是"生物是如何进化的"这个问题。按达尔文本人的回忆,他在1838年9月28日这一天,有了突破。他在自传中写道:"在我已开始从事有系统的探     

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。     

生物炼制——实现可持续发展的新型工业模式

当前社会经济的可持续发展正面临着能源资源短缺、生态环境恶化的空前挑战。以可再生的生物质资源替代不可再生的化石资源、实现工业模式从石油炼制向生物炼制的根本转变,是转变经济增长模式、保障社会经济可持续发展的重大战略需求。对生物炼制这一新型工业模式进行了简单介绍。     

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.     

能源微藻及其生物炼制的现状与趋势

微藻能源是最有发展潜力的生物能源之一。围绕微藻生物能源的产业化技术开发,全世界众多研究机构与公司进行了大量的研究工作,在藻种技术、规模培养技术、生物炼制技术方面取得了很多重要进展。文章对近些年国内外对能源微藻及其生物炼制技术研发的进展进行了综述,提出加强高产油、耐污染、易采收等工程应用性状的藻种选育,重点发展高光效、低水耗和少占地的创新微藻培养方法与装备技术,并通过微藻高值产品产业化,逐步推动以平衡系统经济性为原则的微藻能源和高值品联产的生物炼制体系的建立,对于解决目前微藻能源产业化的经济竞争性问题具有重要意义。