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科技 科技 — PAGE 8 — — PAGE 3 — 生物能源科学研究动态 （2016年第3期，总第7期） 农业部沼气科学研究所 2016年9月13日 本 期 要 目 本 期 要 目 合成酿酒酵母稳定生产油脂化学品和生物燃料 美国科学家发现农业生产氨排放增加农产品隐性成本 猪场粪污沼气发酵产气过程动力学模型建立 美国政府推出微生物组计划 吉林省与杜邦合作拟建全国最大纤维素乙醇生产项目 拉丁美洲清洁能源发展迅速促商机 国家能源局完善《促进生物天然气产业化发展的指导意见》 全国政协双周座谈会关注秸秆综合利用 科技 科技 产业 产业 政策 政策 — PAGE 3 — 科技 科技 合成酿酒酵母稳定生产油脂化学品和生物燃料 面对世界人口和经济的增长，稳定经济地生产短碳足迹的可再生化学品和燃料成为关注热点。油脂化学品产于植物油和动物脂肪，是石油化学品的替代品。利用微生物进行油脂化学品的生物合成已得到广泛关注和研究。据报道，通过遗传改良大肠杆菌，可令其生产烷烃等多种油脂化学品。酿酒酵母被广泛用来生产面包以及酒精，其优异性能将有利于真正大规模工业化生产，但是其油脂合成能力较低。 瑞典科学家近期报道了一种新型酿酒酵母菌株，能实现长链脂肪酸及其衍生物烷烃和脂肪醇的高效合成，成果近期发表于《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。首先，研究人员系统性重建了酿酒酵母的初级代谢途径，增加前体底物供给，实现了长链脂肪酸的高效合成，产量达到10.4 g/L。研究人员还引入异源代谢途径，平衡代谢流，合成了烷烃和脂肪醇等油脂化学品，其中脂肪醇产量达到1.5g/L。这是目前报道的酿酒酵母最高产量，为将来实现从生物质到生物化学品打下基础。该研究结果很好了展示了酵母合成油脂化学品的潜力，但是离产业化还有一定的距离，但相信继续进行代谢改造，提高生产强度，有望成为将来油脂化学品生产的有力补充。 来源：Nature Communications 编译：朱 颢 /ncomms/2016/160525/ncomms11709/abs/ncomms11709.html 美国科学家发现农业生产氨排放增加农产品隐性成本 施用氮素化肥极大提高农产品产量的同时，也以氨气 (NH3)形式将氮素释放到大气中。据估计，50年期间，美国施用氮肥总量约25%的氮素流失到大气中，造成每英亩耕地约60亿美元直接经济损失。除经济损失以外，氨排放还会对人体健康、生态系统和气候变化产生影响。氨分子和氮氧化物或硫氧化物（NOx和SOx）发生反应后生成当量直径小于2.5 微米的微粒物质（PM2.5）。PM2.5是公认的污染物，随呼吸进入人体并沉积在肺部，引发哮喘、支气管炎和心脏病，诱发过早死亡。虽然美国农产品出口为其带来巨大经济利润，但其隐性成本未得到关注。 近期，美国哈佛大学科学家对美国农产品出口和PM2.5浓度关系进行了研究，结果发表在《环境科技》（Environmental Science Technology）杂志上。研究人员使用农源氨排放与化学物质运输模型耦联的一个模型来推测农产品出口和PM2.5浓度的关系，发现农产品出口氨排放贡献占美国氨排放的11%，增加全美人口接触PM2.5平均量0.36微克每立方。随后，进一步研究发现消除农业氨排放能达到比国家空气安全标准更好的空气质量。根据该模型估算，美国每年农产品出口造成氨排放的健康成本约为360亿美元，而出口净值仅为235亿美元。文章最后指出，在人口聚集区域开展畜牧养殖有较大健康成本，将粪污集中处理以产沼气发电或是减少氨排放污染的有效手段。 来源：Environmental Science Technology 编译：朱 颢 http：///doi/ipdf/10.1021/es4034793 猪场粪污沼气发酵产气过程动力学模型建立 沼气发酵操作简便，可回收能源，是处理猪场粪污有效手段之一。虽然沼气发酵技术已经被广泛应用，但容积产气率在不同发酵温度和负荷条件下的设计仍依赖于工程经验，缺乏定量化的依据和全面的科学理论支撑。反应动力学是研究各种物理、化学和生物因素对反应速率定量影响的科学，能为工程设计和过程优化提供定量化的理论依据。沼气发酵过程动力学模型的描述得到广泛关注，现有的沼气发酵动力学模型，或结构复杂，或拟合效果差，难以用于容积产气率的计算和发酵装置的设计中。 农业部沼气科学研究所畜禽粪污沼气化处理利用创新团队的科研人员研究了发酵温度为15、20、25、30和35℃下不同负荷对猪场粪污沼气发酵产气性能的影响，获得各温度下的最大容积产气率，同时建立新的描述容积产气率与进料负荷之间关系的动力学模型。新模型结构简单、应用方便、拟合效果好，比以往报道