生物质工程前沿与关键技术.docVIP

生物质工程前沿与关键技术(一) 现代生物质产业是利用农作物、树木和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等可再生或循环的有机物质为原料,通过工业性加工转化生产化工产品、生物燃料和生物能源以及生物基产品的一个格外引人关注的新兴产业. 循环经济的典范 ???? 太阳能、风能、水能等可再生能源可以提供能量,但不能形成物质性生产. 而生物质既是可再生能源,也能生产出上千种的化工产品,且因其主成分为碳水化合物,在生产及使用过程中与环境友好,又胜化石能源一筹.另外,它以作物秸秆、畜禽粪便、林产废弃物、有机垃圾等农林废弃物和环境污染物为原料,使之无害化和资源化,将植物蓄存的光能与物质资源深度开发和循环利用,堪称循环经济之典范. ???? 我国每年产生7亿多吨作物秸秆,其中2亿吨被就地焚烧,污染大气;每年有2亿多万吨林地废弃物未被利用;每年有25余亿吨畜禽粪便及大量有机废弃物,相当于3亿吨标煤未能利用和成为水体的污染源;每年有1000多万公顷农田因覆盖石油基塑料地膜而导致土壤肥力衰退.此外,尚有1亿多公顷的边际性土地,这些边际性土地虽不宜垦田,但如种植能源植物可年产出或替代6亿吨燃油. 种出个绿色大庆 ??? ?我国生物质能源产业刚刚起步,但势头很好.豫、吉、皖三省4套年产30万吨燃料乙醇装置已建成投产,乙醇汽油销售开始封闭运行;我国自行培育的具有高抗逆性和可全国种植的甜高粱,每公顷能产燃料乙醇6吨,比甘蔗高30%,比玉米高3倍,在新疆、内蒙等地已有可喜进展.麻疯树籽粒含油率50%以上,可直接生产生物柴油,西南地区已种植10万亩,计划2010年发展到1000万亩.此外,淀粉基热塑性和聚乳酸树脂技术正酝酿突破,固化成型燃烧技术开始应用. ???? 根据我国生物质资源特点和技术潜在优势,可以将燃料乙醇、生物柴油、生物塑料,以及沼气发电和固化成型燃烧作为主产品.如能利用全国每年50%的作物秸秆、40%的畜禽粪便、30%的林业废弃物,以及开发5%、约550万公顷边际性土地种植能源植物,同时建设约1000个生物质转化工厂,其生产能力可相当于年产石油5000万吨,相当于一个大庆(年产石油4800万吨). ??? ?根据我国农业生态区资源特点,可建设以甜高粱和林区废弃物为主体的东北绿色油田、以旱生灌草和甜高粱为主体的西北绿色油田、以甜高粱为主体的华北绿色油田、以麻疯树和甜高粱为主体的西南绿色油田,以及以多种木本和草本能源植物为主体的东南绿色油田. 期待成本突破 ?? ? ?虽说生物质产业是世界发展之大势和新兴的朝阳产业,但其当前成本与价格尚难与石油基产品竞争. ?? ??煤与石油化工的烃技术体系形成已有近百年历史,而糖技术发展晚得多还不成熟,但也因此具有巨大的技术改进与成本降低的空间.巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年吨价849美元,1998年降到300美元以下.我国的陈化粮基乙醇吨价3800元,而甜高粱基乙醇可降到2800元以下;油料作物基生物柴油吨价4000元上下,麻疯树等木本油料基和垃圾油脂基生物柴油吨价可降到3000元以下.新能源植物资源的发现和应用生物技术等进行能源植物的遗传改良,原料成本还会有较大降低. ??? 工业转化技改的潜力也很大,如将普通酵母间歇发酵改进为基因工程菌连续发酵生产燃料乙醇、酶法和非催化法合成生物柴油、在线产物分离连续发酵、木质纤维素水解技术等的突破都将大幅度降低转化成本. ???? 成熟技术、改进技术和高新技术的联合运用是共同的策略.根据对几个主产品的综合分析,仅靠技术改进即可获25%-40%的成本降幅,使生物质基产品成本低于现石油基产品. ???? 生物质产业的工艺、设备和产业化方面,我国与发达国家有较大差距,但在资源和某些技术研究方面是有优势的.抓住机遇,努力发展,在此项各国几乎在同一起跑线上的国际竞赛中,我国有可能跑在最前面. 降低原料成本我国有优势技术——生物质工程前沿与关键技术 ?（二） 生物质产业的发展将使人类不再过分依赖化石能源,但目前以生物质为原料的糖经济尚缺乏与石油经济竞争的实力.虽然生物质原料成本低,但加工转化成本高,只有实现技术上的突破,才能形成完整的生物质技术工程体系. ??? ?在生物质生物利用过程中,国际公认的3个需要解决的重大技术问题是:1、克服木质纤维素分子对生物转化的抗性,将大分子多糖降解为可发酵糖;2、通过微生物代谢工程和基因工程研究,由可发酵糖进行生物转化;3、简捷、高效的下游过程技术产物分离.其中,将大分子多糖降解为可生物利用的还原糖是目前最大的技术屏障.尽管我国生物质技术整体水平较低,但恰恰在以上有关植物生物质生物利用关键技术难题方面有独到的技术优势.上述三方面的技术突破,将使我国有望率先较经济地生产燃料乙醇,降低聚乳酸前体乳酸的生产成