生物技术与能源.ppt

在提取过程中，华中农业大学油菜籽深加工研究专家吴谋成教授吴教授又创造性地加入了一种高活性的“酯交换固体催化剂”，使原来不易分离的油物质变得容易分离，从而把生产过程中的废水和废酸液降到最低，避免了环境污染，同时得到高质量的生物柴油和甘油产品。01提取生物柴油后形成的生产“废料”——饼粕，还有着极高的营养价值和经济价值，根据吴谋成进一步研发的成果，这种饼粕可以大量提取饲用浓缩蛋白，回收和制备菜籽多糖、菜籽多酚、植酸，其产值和利润比饼粕高几十倍。目前，饼粕综合提取程序已经在华农投产并产生巨大效益。02三、藻类产油藻类能产生大量的脂类，可用来制造柴油及汽油。国际上制造生物柴油的主要技术有三种：化学合成法、生物酶解法、工程藻类技术0102早期，英国《新科学家》曾报道，美国设在科罗拉多州的太阳能研究所用一个直径20m的池塘养殖藻类，年产藻4吨多，可产油3000多升。目前，这个研究组正从分子生物学角度，开发能产更多的油脂类的藻类，研究目标是想在2010年前，用藻类生产的汽油能提供美国机动车所用燃料总量的8％一10％。硅藻扇形藻（硅藻）各种各样的小环藻“工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。厌氧微生物可通过厌氧发酵途径生产甲烷。整个发酵过程分为三个主要步骤：初步反应：利用芽孢杆菌属、假单胞菌属及变形杆菌属等微生物把纤维素、脂肪和蛋白质等很粗糙的有机物转化成可溶性的混合组分。微生物发酵过程：低相对分子质量的可溶性组分通过微生物厌氧发酵作用转化成有机酸。甲烷形成：通过甲烷菌把这些有机酸转化为甲烷及CO2传统可再生能源—甲烷我国是沼气生产量最大的国家，生产量高达7×106生物气单位，相当于2.2×106吨煤的能量。据报道国内农村正在使用的厌氧发酵反应器（沼气池）超过500万个。此外，工厂和大型畜牧场还有10000个大中型沼气池。发酵池结构学习目的了解生物技术在能源生产中的应用。领会生物能源的概念及种类。掌握生物制备能源的各种方法。10生物技术与能源本章概要生物技术在能源生产中的应用生物能源的概念及种类什么是能源？生命的能源机械的能源不可再生能源：石油、煤炭、天然气可再生能源：太阳能、风能、地热能、水能、生物质能一、生物技术在能源生产中的应用微生物技术与石油开采1.1勘探石油的方法地震法、地球物理法和地球化学法微生物法油区底土中的重烃含量与季节变化存在一1定联系，这种联系与微生物相关。抗血清筛选土壤中利用烃的微生物。21.2微生物石油勘探技术的实验依据微生物二次采油技术1采油基本原理：油层自身（一次）或外在的压力(二次）强化注水，增加压力（由30%增加到40-50%）微生物产气，增加压力（由30%增加到50-65%）采用效率和成本2微生物三次采油原理与效率原理：利用微生物分子生物学技术构建能产生大量CO2和甲烷等气体的基因工程菌株或选育能提高产气量的高活性菌株。目的：目的是让这些工程菌能在油层中不仅产生气体增加井压,而且还能分泌高聚物,糖酯等表面活性剂,降低油层表面张力,使原油从岩石中、沙土中松开,黏度减低,从而提高采油量。效率：进一步提高采油量15%～30%。植物单体小分子燃料光能光合微生物乙醇燃料汽车乙醇作为燃料的益处不含有毒物质不生成一氧化碳未来石油的替代物——乙醇1.1生产乙醇燃料的生化原理糖代谢与乙醇生成葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O无氧分解或酵解途径（有氧、无氧）有氧分解（有氧）乳酸乙醇1.3传统的乙醇发酵常用原材料:蔗糖或淀粉微生物:酵母菌关键酶:糖水解酶和酒化酶酵母菌巴西太阳能转化为化学能的化学材料中最理想的是甘蔗。它产能有效系数高达2.6%（理论值6%）。据有关资料报道，每公顷耕地平均可产甘蔗干物质35到40吨，所产生的能量相当于14.5吨石油或24到26吨煤所产生的热值。乙醇替代石油的案例0102巴西早期乙醇生产情况产量（10亿升）A.用于化学工业的乙醇产量;