第7讲生物技术概论2.pptVIP

第七讲 生 物 技 术 概 论 第三节 资源环境与生物技术;本 讲 要 点;一、资源 自然资源:存在于自然界并能为人类所利用以满足其生活和生产需要的物质和能量。 ;可枯竭性自然资源又可根据能否自我更新而分为： ●可再生性自然资源（如生物资源、地区性水资源） ●非再生性自然资源（如各种矿物资源）;;;;;;高油价促使人们加大对化石燃料的开发;;;;;;;;;;;;　　如何解决资源及环境问题？;;;;化石经济时代;“后化石经济时代”即将到来！;瑞典——欧洲重要石油消费国 　The environmentally progressive Scandinavian nation has announced one of its most ambitious goals yet: to completely end its dependency on fossil fuels -- and do it in the next 15 years. 　“Our dependency on oil should be broken by 2020”，said Mona Sahlin, the minister of Sustainable Development. 　“We want to be both mentally and technically prepared for a world without oil”, said Martin Larsson ;化石资源的替代;地球上所有的生命依赖于植物和藻类，它们可以通过光合作用固定太阳能与CO2，提供能量，是生物资源和化石资源的基础。;;;生物经济的发展模式;石油精炼;（二）生物能源 生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的 能源,包括生物质能、生物液体燃料及利用生物质 生产的能源。 如燃料乙醇、生物柴油、生物质气化及液化燃料、 生物制氢等。 ;1、燃料乙醇 乙醇汽油是在汽油中填加乙醇（5~22%），其排放污染仅为汽油的1/3。采用专用乙醇发动机，几乎无污染。 生物乙醇就是利用酵母等微生物将葡萄糖降解为乙醇;目前美国、欧洲、拉美、日本、中国均开始大规模生产生物乙醇用作燃料乙醇。 2003年美国燃料乙醇的总装置能力达到约840万吨/年。 日本在巴西投资生产燃料乙醇。 欧盟提出,到2020年,运输燃料的20%将用燃料乙醇替代 ;中国燃料乙醇生产规模139万吨;目前生物乙醇的生产方法根据原料区分有: （1）糖类：如糖蜜生产乙醇是工艺最为简单、南美洲如巴西、阿根廷。 （2）谷物淀粉类：北美和欧洲、中国广泛使用我国2005年玉米酒精占总产量的50％，消耗玉米600万吨;（3）纤维素类：以植物秸秆等纤维素为原料生产乙醇是最具挑战性的课题。;用纤维素制造乙醇的关键问题是：纤维素原料的预处理和高效的发酵工艺。;2、生物柴油;生物柴油各国的生产状况 （2000年）;目前生物柴油主要用化学法生产, 即油脂与甲醇或乙醇等，在酸或碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。但工艺复杂, 能耗高；脂肪中不饱和脂肪酸在高温下易变质。 超临界法合成生物柴油, 在超临界甲醇中直接对脂肪酸进行酯化，不需要催化剂，反应速度快，后处理简单，但设备要求高压，能耗大。;　　;生物柴油的原料来源; 美国主要原料是大豆油，西欧则是菜籽油 成本太高，我国食用油尚需部分进口，不符合国情 选择废食用油作为原料可以降低成本 我国地沟油300万吨/年，废油脂200万吨/年 ，北京市的饭馆一天就可产生废食用油1000吨。如利用可生产数百万吨生物柴油。 一举两得：即获得能源，又可避免重复使用而发生食品安全问题; 发展高产非食用油料植物是提供原料的重点 (1)黄连木种子含油量35.05%,种仁含油量56.5% ，种子产量50~80kg生长4年即可结实，分布范围广，现有面积400多万亩。 我国有黄连木取油的传统，但其食用不佳，已退出食用领域，种子1元/kg，2.5吨黄连木种子可生产1吨生物柴油。; （2）麻疯树种仁含油率50-80%，麻疯树林3年可挂果投产、5年进入盛果期。栽培麻疯树的干果产量为600-800kg/亩。 适合在热带、亚热带种植，在我国适宜种植面积约有3000万亩。目前，四川、云南已人工栽培达30多万亩。四川已经建立相关的生物柴油生产装置。 ;3、沼气 ;沼气发酵是一个复杂的生理生化过程，需要经过水解、产酸、产甲烷三个阶段。 （1）水解阶段，微生物把纤维素、脂肪等有机物转为可溶性组分， （2）产酸阶段，微生物通过厌氧发酵将这些组分转化为有机酸， （3）产甲烷阶段