第1章能源微生物学绪论.pptVIP

能源微生物学;课程编号课程名称：能源微生物学 课程类型：专业选修课（限选） 总 学 时：32学时 学 分：2学分 先修课程：微生物学、生物化学、发酵工程 ;课程的目的与任务 ;课程简介;教学安排与学时分配（共32学时）; 采用讲授与课堂讨论相结合的教学方式。课外学生完成课程作业，阅读与本课程相关的期刊论文5-10篇。 ;教 材：;; 在20世纪的社会发展史中，以石油为主的化石能源占据着举足轻重的地位。即，石油的供应与一个国家的外交、军事和经济等领域息息相关；石油中断供应时，外交和军事手段是解决经济问题的根本途径。; 过去的200多年，建立在石油、煤炭、天然气等化石燃料基础的能源体系极大地推动了人类社会的发展。人类所需的能量80%以上来源仍然是石油、煤和天然气。 化石燃料消费的增加，有两个突出问题摆在我们面前： 造成环境污染日益严重； 地球上现存的化石燃料总有一天要枯竭。; 目前，世界能源发展已经步入一个崭新的时期，能源结构将呈现多元化的发展趋势：; 生物质资源主要包括农作物秸秆、能源作物、畜禽粪便和农产品加工业副产品等，且取之不尽、用之不竭，具有广阔的发展空间和潜力。; 2006年，我国进口原油已达到1.4亿吨，石油的对外依存度到达到47%。 进口石油耗去中国大量的外汇。 ; 21世纪的今天，随着经济的迅猛发展，中国已跃升为世界第二大能源消费国，已经成为全球进程中的一个重要支点，其经济循环也日益融入世界经济体系中。 中国每年石油开采总量基本增幅很小，完全不能满足社会发展的需要（见图1.1）；而每年的石油净进口总量却在迅猛递增（见图1.2）。与此同时，以化石燃料为主的能源结构也带来日益严重的环境问题。 ;1.2 微生物能源转化技术; 目前最有效的途径是能源供给多元化，而利用生物技术开发的可再生能源是多元化能源体系中的关键部分。; 随着生物酶技术的应用，生物柴油的转化可以不通过碱法皂化，也可以不通过化学催化剂转酯化而可直接通过脂肪酶的生产和应用来进行酶法转化。 燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化成电能的电化学装置。生物燃料包括氢气、甲醇、甲烷可以通过生物技术的方法生产供应给燃料电池系统，也可在燃料电池系统中直接配套生物燃料的发酵装置，将生物燃料的制取与电能的获得偶联起来。 石油工业与生物技术之间有着密切的联系。微生物活动与石油地质学和地球化学之间有很强的相关关系：;—— 可以通过微生物的种类、数量来勘探石油； —— 微生物的存在与活动对石油的开采有很强的推动作用，可以通过微生物的生长、代谢产生一系列的物质来提高石油的开采率； —— 抑制有害于石油工业的微生物的活动对提升油的品质、提高油的产量有很重要的作用。 利用生物技术手段将煤炭变成高附加值的化工品或油类物质，尤其是对低级的褐煤、风化煤的转化更为重要，这是一项重要的矿业生物工程，更是一项生物技术能源领域的应用体现。 ;1.2.3 开发利用可再生生物能源的意义; 与汽油和柴油相比，乙醇和生物柴油可显著减少温室气体的排放。使用从谷物生产的乙醇可降低温室气体排放量30%左右，使用从甜菜和甘蔗生产的乙醇可分别降低温室气体排放量42%和80%左右，使用从纤维素原料生产的乙醇可降低温室气体排放量60%—65%，使用从油菜获得的生物柴油可降低温室气体排放量55%—60%。特别是用纤维素来生产乙醇是世界各国看好的重要可再生能源利用方法之一，甚至有人认为这种乙醇的使用可实现碳的全部封闭循环，实现温室气体的零排放，同时使用可再生能源可以降低空气中CO、SO2和颗粒物的含量。; 改善车辆使用性能。乙醇的辛烷值很高，可以用来提高汽油的辛烷值，这样就可以减少过去传统提高辛烷值的物质甲基叔丁基醚的使用，从而降低了铅的排放，减少环境污染。 有利于农业的发展。利用农作物，如玉米、小麦（用于生产乙醇）、大豆和油菜（用于生产生物柴油），为农民增加了额外的农产品市场，对农村经济发展起到了积极作用。利用农林废弃物、农村和城市垃圾来生产沼气、乙醇等可以在减少环境污染的同时补充能源的供应。