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     

不同二氧化碳浓度培养对两株栅藻碳固定速率及油脂积累的影响

正人类在利用化石燃料的过程中会导致大量有害温室气体CO_2的排放,促进全球气候变暖。微藻可通过光合作用固定CO_2,同时大量的微藻生物质还能作为生物能源的原料[1],因此,越来越多的研究关注于微藻生物固碳以达到降低碳排放的目的。利用微藻光合作用进行CO_2固定是一种能量节约型和环境友好型技术手段[2]。在利用微藻进行CO_2生物固定以及生物燃料生产时,研究微藻的CO_2固定能力、CO_2对微藻的生长以及油脂积累的影响等都是十分重要的。国内外利用微藻进行生     

生物航煤生产技术的发展现状

由于温室气体的大量排放和对化石燃料的高度依赖,航空业的可持续发展得到了全世界的关注。生物航煤被认为是一种有前景的传统航空燃料替代品。本文概述了制备生物航煤的代表性工艺技术路线、发展现状以及生物航煤产业发展所面临的机遇和挑战。迄今为止,已经有多种生物航煤制备工艺得到美国材料实验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)认证。其中,酯和脂肪酸加氢是目前最为成熟、可以实现完全商业化的路径。考虑到技术经济性和成熟度,短期内,费托合成是比较有发展前景的工艺。     

国内外生物航煤产业回顾与展望

回顾了近年来国内外生物航煤产业进展,重点综述了通过ASTM D7566(美国材料与试验协会标准)认可的生物航煤生产路线及相应航煤产品性质、油脂原料来源及"十二五"期间国内外生物航煤产业现状,结合笔者自身的研究工作,对未来生物航煤产业发展进行了展望并提出发展建议。     

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。     

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.     

农地利用碳强度及可持续性动态变化——以山东省平度市为例

以中国东部山东省平度市为案例区,通过识别重要的农地利用碳排放源和构建碳排放测算体系,包括农用化学物质投入间接碳排放、耗能碳排放、氮肥施用后导致的土壤直接N_2O释放、秸秆燃烧碳排放和牲畜养殖CH_4和N_2O排放,测算了1995—2013年农地利用的碳排放量;结合农产品产值分析了农地利用碳强度变化特征,结合农作物碳吸收分析了农地利用的碳可持续指数的变化规律。研究得出:(1)1995—2013年平度年均碳排放量的次序是:农资投入22.50万t牲畜养殖17.41万t秸秆燃烧6.62万t,其中秸秆燃烧碳排放呈逐年增加态势,而农资投入和畜牧养殖均呈逐年减少趋势。(2)平度农地利用碳强度变化结果表明,农产品产值增加速度超过农地利用碳排放速度,单位产值碳排放已从1995年的1.24 t/元降至2013年的0.35 t/元。(3)碳可持续性指数变化特征表明,平度农地利用过程中碳吸收大于碳排放,且碳可持续性指数以年均7.12%速率增长,故平度农作物生产期的碳吸收能够完全消纳农地利用过程中所产生碳排放。该研究不仅为中小尺度以及我国东部区域的农地利用碳排放及可持续发展提供科学依据,而且有益于推进我国农业的碳减排,并为国际全球环境变化人文因素计划中LUCC、碳循环等重大问题的研究提供基本素材。     

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。     

微藻生物技术在碳中和的应用与展望

碳中和是指CO2"零排放",在一段时间内通过节能减排、增加碳汇等途径,抵消各类活动所产生的CO2的排放.微藻是含有叶绿素a的原生生物,可以利用太阳能通过浓缩机制(CCM)进行光合作用高效固定CO2、通过异养同化作用转化固定有机碳.微藻生物质可转化为生物燃料、生物材料及生物肥料等,实现对传统化石燃料、塑料及化肥等的替代....     

合成生物制造2022

本文对2022年《生物工程学报》发表的与合成生物制造相关的综述和研究论文进行了评述,重点讨论了DNA测序、DNA合成、DNA编辑、基因表达调控和数学细胞模型等底层技术,酶的设计、改造和应用技术,化学品生物催化、氨基酸及其衍生物、有机酸、天然化合物、抗生素与活性肽、功能多糖、功能蛋白质等重要产品的生物制造技术,一碳化合物和生物质原料利用技术以及合成微生物组技术,以帮助读者从一个侧面了解合成生物制造相关技术和产业的发展情况。