微生物初级产物的代谢工程.ppt

微生物初级产物的代谢工 ; 初级产物的代谢工程; 1乙醇; 目前在生物能源产品产业规模方面，发展最快的是燃料乙醇，其中以美国和巴西最为突出。 美国是近年来燃料乙醇发展速度最快的国家。2000年，美国通过了《生物质研究开发法案》，启动了生物质能源研究计划，吹响了进军生物能源的号角。美国总统布什在2007年的《国情咨文》中提出了“10年减20%”的目标，即用10年的时间使汽油消费下降20%，要达到这个目标，其生物燃料的产量在现有的基础上再增加七倍，达到350亿加仑（1.05亿吨）。目前，美国在生物能源的研发投入已超过10亿美元，白宫在2007年农业议案中提议为纤维素乙醇开发提供12亿美元的拨款和21亿美元的贷款。 ; 2004年，巴西的燃料乙醇产量达到1200万吨，生产原料为甘蔗，消耗巴西甘蔗总产量的50%，对甘蔗种植业的贡献巨大。 德国、英国、日本等国政府都大幅度增加对生物能源的研发投入，并提出了中长期发展的具体目标。不少国家在加快生物能源产业发展上推出了免税或补贴政策，如美国对燃料乙醇每升补贴51美分，德国通过税收调控，使生物柴油售价比普通柴油便宜15欧分。;表6-1 2005-2007世界燃料乙醇发酵情况;国家 ; 2006年全球燃料乙醇和生物柴油产量分别达到4050万吨和540万吨，比2001年增长了2倍和3倍。根据2007年3月CleanEdge资讯公司的研究报告，今后十年清洁能源的投资将增长三倍，使全球清洁能源技术市场达到2260亿美元。在矿物质燃料替代品市场中，生物燃料占很大市场份额，2006年全球生物燃料销售额达到205亿美元，预计2016年将增长到800亿美元以上。国际上对生物燃料的风险投资从2005年的6.47亿美元上升到2006年的28亿美元，大量资金流入美国的燃料乙醇产业。 ;我国燃料乙醇生产情况; 吉林燃料乙醇有限责任公司一期工程——引进奥地利技术建设的30万吨/年燃料乙醇装置，于2003年底建成投产。安徽丰原集团2002年开工建设了两套6万吨/年酒精装置，也于2003年底建成投产，形成了12万吨/年燃料乙醇的生产能力。 2005年丰原集团新建20万吨/年燃料乙醇装置和天冠集团新建30万吨/年燃料乙醇装置建成投产，我国燃料乙醇的生产能力可以达到102万吨/年。 ; 2006年我国进口原油1.45亿吨，对外依存度44%，其中车用燃油占石油消费总量的35%，并以每年15-16%的速度增长。 满足国内车用燃油的需要必须发展燃料乙醇。国家燃料乙醇发展规划确定到2010年燃料乙醇使用量达到300万吨，到2020年突破1000万吨，可见生物燃料在我国有巨大的市场需求。 我国虽人多地少，但荒地面积约2.12亿公顷，若开发种植适宜的能源植物，每种植开发1000万公顷能源植物，相当于增加4500万吨石油（一个大庆油田）的年生产能力，潜力巨大。 ; 我国可以用于生物质能源生产的植物和原料很多，如糖质原料(甘蔗、甜菜等)、淀粉(玉米、小麦、薯类等)，目前已用于燃料乙醇的生产，以这些原料生产的燃料乙醇能力已达300万吨左右。 充分利用现有土地与技术，生产的生物质可转化5000万吨酒精，接近两个大庆的能源当量。燃料乙醇原料生产既可使用玉米、小麦、薯类、秸秆等现成的农产品，又可专门种植一些原料。; 我国能源植物具有很好基础，如甜高粱的农艺性状和工业性能处于世界先进水平，其光合效率(60～80 mg CO2 /dm2·h)是大豆、甜菜、小麦等作物(10～34 mg CO2 /dm2·h)的2～3倍。甜高粱产酒精能力为6106kg/公顷，而号称太阳能转化器的甘蔗仅为4900kg/公顷。按国家标准生产同样质量的燃料乙醇，用甜高粱茎秆为原料比用粮食为原料吨成本可降低500元，已在辽宁朝阳天江老龙口酿造有限公司、新疆绿之能科技开发有限公司等地建成5个规模为年产1万吨酒精的示范工程。;表6-3 我国宜农荒地种植能源作物生产燃料乙醇的潜力;6.1.1 发酵生产乙醇的战略;图6-1 以丙酮酸为中心的乙醇发酵途径 ; 微生物菌种利用广谱碳源和能源能力的拓展是设计和改进发酵过程的一项基本内容，这对于那些底物成本在生产总成本中占有重大比例的大规模生产过程尤为重要。例如，乙醇生产的底物成本为60％～65％，赖氨酸为40％～45％，抗生素和工业用酶为25％～35％。由于大多数微生物共享种类齐全的公共代谢途径，因此底物范围的拓展操作通常只需加入有限的几