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.     

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。     

生物质制氢技术研究进展

氢能以其清洁,来源广泛及用途广等优点成为最有希望的替代能源之一,用可再生能源制氢是氢能发展的必然趋势。由于生物质制氢具有一系列独特的优点,它已成为发展氢经济颇具前景的研究领域之一。生物质制氢技术可以分为两类,一类是以生物质为原料利用热物理化学方法制取氢气,如生物质气化制氢,超临界转化制氢,高温分解制氢等热化学发制氢,以及基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇的化学重整转化制氢等;另一类是利用生物转化途径转换制氢,包括直接生物光解,间接生物光解,光发酵,光合异养细菌水气转移反应合成氢气,暗发酵和微生物燃料电池等技术。本文综述了目前主要的生物质制氢技术及其发展概况,并分析了各技术的发展趋势。     

海藻生物质能源转化研究现状

随着全球化石能源的日益枯竭,寻求可替代传统化石能源的可再生生物质能源刻不容缓,海藻生物质资源越来越受到人们的关注。综述了近年海藻生物质能源转化的研究进展,详细介绍了可替代石油燃料的生物柴油技术,以及利用海藻生物质转化为具有高附加值化学品的研究现状,以期为海藻生物质能源的开发利用提供参考。     

微生物降解木质纤维素类生物质固废的研究进展

自然界中的细菌、真菌、放线菌及某些病毒是降解木质纤维素的主要微生物,它们在生物质固废能源的转化和利用上起桥梁作用,能变废为宝,实现生物质固废的资源化利用。根据生物质固废相关处理技术及生物质固废资源化成果转化,总结微生物降解生物质固废的有关处理技术及应用。在综合国内外现有研究成果的基础上,以木质纤维素类生物质固废为例,从微生物种类和生物质固废资源化成果转化两个方面对微生物降解木质纤维素类生物质固废有关技术进行分析,提出每项技术存在的问题,并展望每项技术的发展前景。     

基因组工程在微生物细胞工厂构建中的应用进展

微生物细胞工厂是以可再生资源为原料,通过微生物细胞转化制备人类所需的能源、药物、化工原料等等,或者利用微生物治理日益恶化的环境。应用基因组工程改造目标微生物可以进一步提升其应用潜力,更好地解决当今所面临的健康、能源和环保等问题。简述了目前主要的基因组改造技术及其在构建大肠杆菌、酵母、链霉菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌细胞工厂中的应用研究进展。     

微生物燃料电池生物质能利用现状与展望

作为一种新概念的废物处理与能源化技术,微生物燃料电池研究在过去10年里取得了长足的进步和技术突破。本文在简要介绍微生物燃料电池研究现状基础上,系统综述了该技术及与其他技术耦合在生物质能利用方面的最新研究进展,重点分析了其中存在的问题,并展望了该技术在生物质能转化和利用方面的研究前景。     

刊首语

<正>生物制造是通过微生物细胞工厂或酶催化,利用可再生生物质资源生产大宗化学品和能源化学品等重要工业品的过程,是解决资源、能源和环境等问题的重要途径,已被各国列为战略发展产业。其中,微生物细胞工厂构建是微生物制造过程的核心。而代谢工程是构建细胞工厂的主要手段,其通过代谢路径设计     

生物能源专刊序言

生物能源作为可再生能源,有望减少能源供给中对石油的依赖程度。近年来,我国生物能源的发展非常迅速,已经成为继巴西和美国后的第三大燃料乙醇生产国和消费国。为促进生物能源相关技术研究的发展,本期“生物能源”专刊收录了我国生物能源专家学者在燃料乙醇、生物柴油、微生物油脂、生物燃料系统分析等领域的最新研究进展。     

微生物发酵产氢的影响因素分析*

随着环保要求的愈益严格和化石能源的日益短缺,氢作为清洁高效的可再生能源日益受到人们的重视。微生物发酵产氢可以利用可再生的生物质,符合可持续发展的要求。针对影响微生物发酵产氢的因素,总结了国内外在该领域的研究成果,重点介绍了产氢微生物、营养物、产物和工艺操作条件等方面对发酵产氢的影响,同时还阐述了以有机废弃物为基质时的发酵产氢影响因素。     

纤维素乙醇高温发酵的研究进展与展望

利用高温细菌发酵,纤维素乙醇生产有望实现“生物质降解-乙醇发酵-乙醇蒸馏”过程的同步化,从而最大限度地降低纤维素乙醇的生产成本;这是一个目标更高、道路更远、科学性更强的可再生能源发展策略.纤维素乙醇高温发酵研究已经取得了重要进展,目前面临的主要挑战包括发酵乙醇的高温细菌的遗传转化系统不够稳定、缺少内源的高活性和耐热性纤维素酶,以及乙醇代谢调控机理有待进一步解析.这些科技难题将会在DNA生物合成和进化技术、细胞生物学技术,以及合成生物学技术的发展中得到解决.     

生物产氢研究进展

氢能是一种清洁高效的能源。氢气可以利用工农业废料通过微生物发酵制取 ,是一种可再生燃料。文中介绍了厌氧菌、兼性厌氧菌、好氧菌、光合细菌和蓝细菌等产氢的微生物种类 ,以及它们的产氢机理。从光合细菌利用废料产氢的效率和产氢设备的研究来看 ,无疑具有很大的潜力。以产氢技术作为下一代能源开发创新的技术已引起国际社会的重视 ,具有广阔的市场前景。     

木质纤维素预处理及高值化技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生生物资源.随着化石能源的消耗及环境的污染,以取代石化燃料为目标的由生物质向生物燃料的转化受到了广泛的关注.木质纤维素有很强的天然抗降解屏障,需先通过物理、化学及微生物等手段进行预处理,进而以更低的成本和更高的效率转化为生物燃料及其他高附加值产品.本文在总结酸碱等传统预处理方法优缺点...     

生物工程强化微生物电合成转化CO_2的研究进展

微生物电合成(Microbial electrosynthesis,MES)可直接利用电能驱动微生物还原固定CO_2合成多碳化合物,为可再生新能源转化、精细化学品制备和生态环境保护提供新机遇。但是,微生物吸收胞外电极电子速率慢、产物合成效率低和产品品位不高,限制了MES实现工业化应用。在概述阴极电活性微生物吸收胞外电子的分子机制的基础上,重点综述近5年应用生物工程的理论和技术强化MES用于CO_2转化的策略与研究进展,包括改造和调控胞外电子传递通路和胞内代谢途径以及定向构建有限微生物混合培养菌群三方面,阐明了生物工程可有效突破MES中电子传递慢和可用代谢途径相对单一等瓶颈。针对目前生物工程在改进MES所面临的主要问题,从胞外电子传递机理研究、基因工具箱开发、组学技术与现代分析技术联用等角度展望了今后的研究方向。     

中国如何突破生物柴油产业的原料瓶颈

因应我国日益严峻的能源资源、能源环境和能源安全形势,国家大力倡导发展可再生能源。生物柴油是最重要的液体可再生燃料之一,在能源性质方面可以完全替代化石柴油,而且还具有安全环保等其它优良特性。当前利用动植物油脂生产生物柴油,原料成本偏高,而且稳定、充足的油脂原料供应体系尚未形成。我国是油脂资源短缺国家,近年来植物油进口量逐年增加。同时,我国耕地资源匮乏,粮食供应形势不容乐观,扩大油料作物种植的潜力非常有限。但是,我国宜林地丰富,农林废弃生物质资源量巨大。综合以上因素,我国应重点发展木本油料植物规模化种植和推广,加快微生物油脂发酵技术创新和产业化进程;同时,利用植物遗传育种技术提高油料作物产量以及选择性发展不与粮争地的油料作物。依靠各方面的进步,发展创新的油脂生产技术,保障我国生物柴油产业和油脂化工行业健康发展。     

发酵过程中微生物利用单糖的差异性*

考察了多种发酵常见微生物对单糖的利用差异(尤其是葡萄糖/果糖利用差异)。并在分子生物学层面,从转运和磷酸化两个角度分析了造成这种差异的原因。通过定位与此相关的特殊操纵子或编码基因,能够帮助实现工业微生物的改造,从而使多种非葡萄糖基生物质能源得到有效利用,对能源模式的转化和可持续发展有着重要意义。     

2013生物能源专刊序言

生物能源作为可再生能源,可以替代部分石化能源,有望缓解能源供给中对石油的依赖程度.本期专刊结合第6届国际生物能源会议,包括综述和研究报告两部分,报道了我国生物能源专家学者在燃料乙醇、生物柴油、微生物油脂、生物燃料标准、航空生物燃料等领域的最新研究进展.     

秸秆的生物降解机理及其功能微生物菌群研究进展

秸秆对人类社会发展具有极其重要的作用, 特别是在当今能源紧缺的背景下, 寻找新型可再生能源显得尤为重要。通过对秸秆生物降解机制的简单介绍, 以及对秸秆降解原理及微生物菌群研究状况的详细阐述, 为今后秸秆的高效降解及工业化大规模降解的研究和利用提供理论基础。     

微生物能源的转化效率和经济可行性研究

生物质能源在中国,尤其是农村地区是一种十分重要的能源,然而,目前和将来油气资源的缺乏不仅影响国民经济的发展,而且危及能源安全。估算了4种最具应用前景的微生物能源包括微生物柴油,生物乙醇,氢气和沼气,并讨论了经济可行性及使用前景。其诣在帮助发展将生物质转化为燃料的技术,而此项技术对中国经济的发展具有重要的意义。     

碳一气体生物利用进展

近年来,随着经济的快速发展和人们对于资源需求的增长,化石燃料的使用越来越多,这一方面加剧了能源的过度消耗,另一方面导致了环境污染和温室效应加重。为了在保护环境的同时有效地利用资源,越来越多的研究集中在通过细胞工厂平台进行能源和化学品的生物合成。利用特定的微生物(如嗜甲烷菌、微藻和梭菌等)可以将温室气体和合成气中的碳一成分通过发酵过程转化为能源和化学品。本文中,笔者详细讨论了不同微生物转化3种碳一气体(CH_4、CO_2和CO)的生物代谢途径、关键合成酶、最终代谢产物和生物转化过程的优化及放大。