生物技术与能源.ppt

植物“石油”?产“石油”的灌木牛奶树三角大戟兰桉树可比巴银合欢树第30页，共48页，星期日，2025年，2月5日油料植物?向日葵、棕榈、椰子、花生、油菜子和巴巴苏坚果第31页，共48页，星期日，2025年，2月5日藻类产油?藻类能产生大量的脂类，可用来制造柴油及汽油。 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％～10％。第32页，共48页，星期日，2025年，2月5日甲烷与燃料源?甲烷气可产生机械能，电能及热能。目前甲烷已作为一种 燃料源，并可通过管道进行输送，供给家庭及工业使用或 转化成为甲醇作为内燃机的辅助性燃料。?天然气气源是由远古时代的生物群体衍变而来，通过钻井 开采获得的，是一种不可再生的能源。在地表也存在甲 烷，它主要来自于天然的湿地、稻根及动物的肠道内发酵 而释放的，其相对总量大约分别为20％、20％及15％。家 养的牲畜是动物释放甲烷的主要来源，大约占所有动物释 放甲烷量的75％。而人类仅占0．4％。?甲烷被认为是起着温室效应的主要气体之一。它很有可能对未来温室效应起着总效应的18％～20％的作用。第33页，共48页，星期日，2025年，2月5日生产甲烷的生化机制?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：①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。②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。③甲烷形成：通过甲烷菌把这些有机酸转化为甲烷及CO2。显然，甲烷生产是一个复杂的过程，有若干种厌氧菌参与该反应过程。第34页，共48页，星期日，2025年，2月5日关于生物技术与能源第1页，共48页，星期日，2025年，2月5日煤炭 石油不可再生 能源天然气第2页，共48页，星期日，2025年，2月5日太阳能 风能水电能可再生 能源 生物能海洋能 地热能第3页，共48页，星期日，2025年，2月5日生物技术与能源微生物与石油开采未来石油的替代物—乙醇植物“石油”甲烷与燃料源未来新能源第4页，共48页，星期日，2025年，2月5日微生物与石油开采?微生物勘探石油?微生物二次采油?微生物三次采油第5页，共48页，星期日，2025年，2月5日微生物勘探石油1937年，地质科学工作者在进行直接分析底土(原生风化土)中的烃含量(气测法)，并用于判断地下油气的储存量时，发现油区底土中的重烃含量与季节变化存在一定联系。这种依季节而变的起因是由于微生物活动引起的。因而提出了油气田中的气态烃可借扩散方式抵达地面，及地表底土中存在能利用气态烃为碳源的微生物等看法。此外，这些菌在土壤中的含量与底土中的烃浓度存在对应的关系，所以可作为勘探地下油气田的指示菌。从20世纪40年代到60年代期间，随着微生物培养技术及菌数测定方法的不断改进，利用微生物勘探石油这项技术得到迅速发展。第6页，共48页，星期日，2025年，2月5日 石油中的甲烷、乙烷和丙烷组成了石油中的气相成分。在石油蕴藏地区，这些气体可以冒到地表，并能为专一的烃利用细菌的生长提供营养。所以，当一些地方发现有这类细菌大量生长时，就提示着这些地区附近可能有石油沉积。但甲烷分解细菌并不是一个良好的指示菌，因为在生物学的许多代谢过程中，均能产生甲烷，故甲烷的存在并不提示着一定有石油存在。而乙烷由于生物学上并不大量产生，因此，乙烷的出现就指示着有石油蕴藏在附近地区。所以乙烷分解细菌常作为探明石油矿藏的一个指标。微生物勘探石油第7页，共48页，星期日，2025年，2月5日微生物二次采油基本原理：利用微生物能在油层中发酵并产生大量的酸性物质及H2、CO2及CH4等气体的生理特点。微生物产气可增加地层压力，提高采油率。而且微生物产生的酸性物质可溶于原油中，降低原油的黏度，使原油能从岩层缝隙中流出而聚集，便于开采。此外，微生物还可产生表面活性剂，降低油水的表面张力，把高分子碳氢化合物分解成短链化合物，使之更加容易流动，避免堵住油井输油通道。第8页，共48页，星期日，2025年，2