美国生物能与生物材发展路线图.docVIP

美国生物能与生物材料发展路线图 （2007年版） 表1 原料系统研究开发到终端产品 近期（2007-2012） 中期（2012-2020） 长期（2020年以后） 生物燃料及附加产品 现有作物 糖/粮食乙醇和生物柴油 废弃物（农业、林业和城市） 农业 GIS和远程传感技术在土地利用总量、监测和控制方面的应用 中水/水处理 西部特色 保证西部生物质的评估（可持续性） 全年原料；西部不同区域错时收获技术的研发 根据降雨和气候区域发展油菜种植农艺 用水和施肥最小化的西部原料研发 西部独特的多样化条件下生物质作物系统研发 改变原料以降低产品对环境的影响 西部能源作物发展研究 发展和推进西部独特的耐盐耐旱作物 大幅度增加作物产量并降低化石能源的投入 竞争性水资源利用和竞争性能源作物评估 经济/纤维乙醇和绿色柴油 低成本碳水化合物生产的研究 缺水或无水环境条件下增加单位土地的产出和价值的最大化 作物改良品种和遗传学 原料的研发（增加产量、收获、降低投入、致密成型） 低水量消耗生物燃料生产方案的研发 促进作物废弃物的利用 发展新型作物 高级原料/产品 微藻原料（crosscut fuel and products） 氢气生产 含有纤维素酶的植物的研究（crosscut fuel and products） 生物基产品 生物化学 原料长期可持续生产研究（土壤健康，废物去除） 确定利用动物废弃物作为生物基材料原来的机会 森林资源，油料和废弃物，木质纤维产品和动物油的生物化学研究 鱼和海产品废弃物的利用 具有高级产油特性和产量的植物研究 修改植物的碳水化合物成分以促进其利用 研究输送水到适合生物生长和积累的流域的机制 研究基因改造生物的控制和应用方法以及提高公众对它的接收程度 通过添加C-60碳优化土壤化学 发展适合制取生物能源和生物材料的多性能作物 发展具有双用途（粮食和纤维素利用）的植物 生物电力及附加产品 研发生产优质沼气和生物能源的污水处理厂；便于沼气生产和收集的垃圾填埋场设计研发 自然植被 木材和沼气 发展低Si原料 植物修复与能源作物联产 交叉研究 现有作物 区域特性原料生产研究（例如白杨和柳树等） 农学 利用EPA模型进行标准化的田间试验（产量，影响）；特殊土壤生物作物投入产出比的比较 东部特色 新的农艺实践（两季种植），增加土地利用效率，东部地区耐寒植物 发展增加小地块产量的方法 研究具有区域特性原料的生产以确定出在当地特定的条件性能够提供最好的生物燃料/能源的品种和作物；东部地区原料（南方松树，柳树，柳枝稷，能源甘蔗，榨制糖甘蔗，杂交白杨，芒草） 农学 显著提升对水的利用效率 建立标准以应对利用新的原料物种面临的入侵物种和虫害问题的挑战 土壤生态系统 研究废弃物移去对土壤营养和生产力的影响 增加不同类型生物质去除对土壤/生态系统影响的理解。建立模型并进行田间试验 收获和设备 开发小块森林和玉米秸秆一体化（one-pass）收获的新型设备 更多的收获经济分析 开发利于原料下游处理的收获技术 收获和设备（适应东部特性） 增强/支持对东部“生物”物种的评价 研究不在东部的“生物”物种 表2 热化学和生物化学转化研究与开发需求 近期（2007-2012） 中期（2012-2020） 热化学转化 合成气 前沿合成气技术示范 气化：加压反应器输料；降低焦油产生；小规模条件下的经济性 气化：气体净化；更好的合成催化剂 商业化规模的生物质气化技术示范 净化及生物发电应用示范 对催化转化合成气生产优化的交通燃料的理解 以适宜规模将合成气转化为燃料和产品 商业化规模的生物质和煤联合气化技术的示范 裂解液 提高生物燃料的质量 裂解过程或裂解后的分离 裂解油的改质和提取 最大限度发展厌氧降解生产燃料和电力 在裂化器中使用裂解液体的方法 解决裂解液运输过程中的环境、安全和健康问题 混燃——研究污染控制设备的产期应用 开发利于木质素生产柴油的方法 电/热——利用生物炼制厂的废弃物进行热电联产 合成气 合成气发酵 商业化规模的具有碳捕获和储存功能的生物质和煤联合气化技术示范 裂解液 表征环境特性、可运输性和储存问题 生产高产率 利用更多多样化的原料 改质成运输燃料 直接燃烧应用 开发高强度小规模设备适用的工艺 研制具有高选择性的热化学催化剂 研制先进的混合醇催化剂 续表2 热化学和生物化学转化研究与开发需求 近期（2007-2012） 中期（2012-2020） 长期（2020年以后） 交叉需求 将现有的基础设施用于： 在石油炼制设备中进行生物质联合处理（甘油三酸酯，生物油，应用和发展） 纸浆和造纸厂联合处理（增加产品） 面粉加工厂 利用木材废弃物生产乙醇 设立关注造纸制浆工业的研发小组 综合生物炼制示范 建