国家重点实验室推动企业技术创新作用及其发展建议

为了营造自主创新的科技发展环境,促进以企业为主体,市场为导向,产学研相结合的技术创新体系建设,2006年底,国家科技部有重点有步骤的在转制院所和企业建设一批国家重点实验室,目前,已建成96个依托企业运行的国家重点实验室。本文在对建设企业国家重点实验室,对国家、行业、企业的作用进行了论述后,并就目前存在的问题提出了意见和建议。

燃料乙醇炼制系统优化与碳减排研究进展

生物质是丰富可再生的碳源,以糖、淀粉、秸秆纤维素或其他生物质原料高效生产燃料乙醇,可减少化石能源的需求,其中以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇具有广阔的发展前景。与化石能源相比,燃料乙醇具有环保、经济、可再生的优势,但其在生产工艺技术、经济效益和环境影响等方面仍需要深入研究。近年来,通过开展燃料乙醇炼制系统优化及全生命周期分析研究,有力地促进了燃料乙醇技术进步,推动了燃料乙醇碳减排相关研究。文章主要论述了近年来燃料乙醇生产技术的发展,重点对燃料乙醇系统的模拟优化和碳减排研究进展进行了总结,并对燃料乙醇发展趋势进行了展望,以期为燃料乙醇的可持续发展提供参考。

基于水合物技术的酶溶液浓缩实验系统研究

溶液的水合物浓缩技术是水合物分离技术的一个重要分支。水合物法浓缩过程类似于冷冻浓缩过程,但比冷冻浓缩更加经济。目前国内外对水合物法浓缩溶液的尝试性研究多集中于浓缩果汁,而很少对于浓缩酶溶液的研究。文章介绍了一套水合物法浓缩酶溶液的实验系统,包括供气、温控、反应、动力和数据采集五个系统,并做了初步的实验研究以验证这套系统的可靠性。实验结果表明,水合物在-3℃时大量生成,说明该套实验系统设计合理,能够满足实验要求。

木质纤维素基平台化合物催化转化制备液体燃料及燃料添加剂

随着不可再生的石化资源的不断消耗以及生态环境的不断恶化,可再生资源和能源的开发和利用受到越来越多的重视。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,蕴藏量和产量巨大,具有广阔的开发利用前景。本文在介绍国内外木质纤维素资源开发利用研究的基础上,结合当今世界生物质能领域的研发现状,分别概述了经由呋喃类化合物及乙酰丙酸等木质纤维素基平台化合物分子,制备液体燃料和燃料添加剂的最新研究进展。在总结归纳合成途径的同时,分析了现阶段面临的主要问题及可能的解决办法,以期能为木质纤维素类生物质能源化利用的研究提供有益的参考与借鉴。

玉米秸秆水解液燃料乙醇发酵条件优化

以实验室前期构建的工业酿酒酵母HN-1-24为出发菌株,研究利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料乙醇的培养条件。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman设计,进行主要影响因子筛选;利用Box-Behnken设计和响应面优化分析,得到主要影响因子的最优组合。结果表明,影响乙醇产量的显著因子是蛋白胨浓度、MgSO4·7H2O浓度和初始pH值;三因子最优组合为蛋白胨浓度1.0 g/L、MgSO4·7H2O浓度0.6 g/L和初始pH值5.5,确定最适发酵条件。在此条件下,乙醇产量为43 g/L,与模型预测值一致;乙醇产率达到理论值的83%,比优化前提高5%。

利用基因组DNA诱变技术选育高抑制物耐受性工业酵母菌

通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术,对乙醇工业酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的抑制物耐受性进行改造,获得了重组酿酒酵母HN-1-24,其抑制物耐受性能和发酵性能均得到了提高。重组菌株在含7 g/L乙酸和1 g/L糠醛的抑制物耐受性发酵培养基中,具有良好的糖转化率和乙醇产量,发酵100 g/L葡萄糖能够产生38 g/L乙醇。在纤维素水解液发酵培养中进行乙醇发酵,发现重组菌株的乙醇发酵效率明显快于原始菌株,发酵时间提前6 h,且发酵终点乙醇产量为37 g/L,比原始菌株HN-1提高了8.8%。

甘蔗生产燃料乙醇工艺探索与应用

以固定化酵母作为发酵菌株,研究了甘蔗生产燃料乙醇的预处理、发酵工艺。获得了最适工艺参数:甘蔗经切断、撕裂、压榨机压榨和板框过滤后得到甘蔗汁,在甘蔗汁中加入1 U/mL的青霉素,发酵及酒母培养的pH值为3.5～4.0,添加0.01%的硫酸镁。32～35℃,发酵21 h,乙醇浓度达到9.5%vol左右,糖醇转化率在96%左右。采用单浓度双流加连续发酵工艺进行生产试验,与淀粉质及纤维质燃料乙醇工艺进行对比,结果表明,甘蔗生产燃料乙醇的连续发酵工艺在生产上是完全可行的,工艺路线简单,生产成本低,是目前最适于大规模推广的燃料乙醇生产工艺。

世界生物燃料乙醇发展现状及预测

介绍了世界上主要国家燃料乙醇产业的发展现状,重点介绍了美国燃料乙醇的生产、应用、相关环保法规、补贴政策等。根据各国的生物质能产业规划情况进行了趋势分析,分析认为先进生物燃料将成为下一步各国生物质能产业发展的重点。并对2030年前全球燃料乙醇产能需求做出预测。

我国生物丁醇分离提取技术研究进展

本文概述了目前国内外生物丁醇生产体系中的分离提取技术,包括液液萃取、气提、吸附、精馏和渗透汽化技术等的应用研究现状,详细阐述了上述几种方法在分离提取生物丁醇方面的优势与不足,对各类方法的分离特性和效果进行了比较,并展望了生物丁醇分离提取技术的发展前景。

糠醛渣增强粗甘油基聚氨酯泡沫性能的研究

采用一锅法将生物柴油副产物粗甘油(CG)转化为生物基多元醇(CG-polyol),并以糠醛渣(FR)为增强填料,共混发泡制备出一种FR增强生物基聚氨酯(PU/FR)泡沫复合材料。通过对PU/FR泡沫的结构形貌、热稳定性、发泡时间、密度和压缩强度进行表征,探究了糠醛渣粒径(0.25 mm、 0.09 mm样品分别标记为FR60和FR180)和添加量对PU/FR泡沫性能的影响。结果表明:通过热转化法合成的CG-polyol酸值为1.9 mg/g、羟值为406 mg/g、黏度为1 092 mPa·s,该多元醇适合用于制备PU泡沫。FR的加入延长了发泡时间,最大上升时间和不粘时间分别由未添加时的29和31 s提高到37和39 s,泡孔结构更加完整,泡孔尺寸减少,破碎现象明显减少。FR添加量≤5%时,可有效提高泡沫的密度和压缩强度;当添加量相同时,FR180填料对泡沫的性能提升更显著;当FR180添加量为5%时制备的PU/FR180-5泡沫复合材料的压缩强度达到最大为0.153 3 MPa,相比未添加FR的泡沫提高了28.1%,此时密度为0.051 0 g/cm~3,导热系数为0.032 8 W/(m·K),复合材料的综合性能较好。同时FR的添加可适当提高PU泡沫材料的热稳定性,相比未添加FR的泡沫的最大热解速率温度(T_(max))453℃,PU/FR180-5泡沫的T_(max)达到463℃。

一种酒精复合酶在燃料乙醇发酵中的应用效果

考察了酒精复合酶KDN401在木薯粉、玉米粉和混合原料(70%小麦面浆加30%玉米)3种底物中的降残糖效果,并运用Mood中位数检验对发酵结果进行统计分析,结果表明,木薯原料乙醇发酵过程中添加酒精复合酶KDN401,对降低残糖、提高酒精度效果不显著(P<0.05),而玉米粉和混合原料乙醇发酵过程中,添加酒精复合酶KDN401,其降糖和提高酒精度均显著(P<0.05)。对于柔性燃料乙醇企业来说,灵活选择添加酒精复合酶,能够提高发酵质量,降低成本,从而提高企业效益。

无机渗透汽化膜乙醇脱水的中试实验研究

渗透汽化作为一种新型膜分离技术,其突出优势是能够实现精馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务,具有高效、节能、环保、不引入第三组分等优点。选用无机渗透汽化膜中试装置对镇平生产的纤维乙醇进行浓缩脱水实验,考察用该装置乙醇的脱水效果,为工业放大提供参考依据。

中国燃料乙醇发展面临的困难及建议

中国燃料乙醇产业规模已居世界第三位,相关技术基本达到世界先进水平,推广使用方面也成熟可靠、安全可行。但是目前在全国更大范围推广应用还面临规划目标、发展路径、财税政策、法律制度保证等方面的障碍。分析了中国燃料乙醇发展的现状和进一步扩大应用存在的障碍,并提出了全国范围内推广使用车用乙醇汽油的建议,希望对中国燃料乙醇的发展有所借鉴。

燃料乙醇在我国油品升级中的替代研究

随着国内环境的日益恶化,政府针对治理空气污染PM2.5的政策频频出台,油品标准升级也越来越受到国家关注。近年来,我国油品质量升级步伐很快,但市场上高低标准油品并行现象较为普遍,油品升级困难重重。燃料乙醇既可以替代汽油,同时又是一种优良的汽油添加剂和油品高辛烷值组分,对于降低机动车排放、改善空气质量、消除雾霾天气起到了很好的作用。世界各国燃料乙醇的推广实践已经证明,汽油中添加乙醇是低成本且简单有效的油品升级之路。

汽爆甘蔗渣转化乙醇的实验研究

研究了甘蔗渣的汽爆条件,并利用高效液相色谱(HPLC)对甘蔗渣汽爆产物进行了分析。在相同汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵性能,在实验室小试的基础上,进一步利用50 L发酵罐进行放大的酶解和发酵实验,在酶解液固形物浓度27.09%(ω)条件下,48 h发酵液乙醇浓度6.17%(φ),显示汽爆甘蔗渣能够较好地被转化用于生产乙醇。

利用甘蔗渣生产乙醇的工艺放大实验研究

采用高效液相色谱对甘蔗渣汽爆产物进行了分析,在相同的汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵,在实验室800g体系酶解和发酵实验研究的基础上进行了工艺放大实验,利用20m3发酵罐进行酶解和发酵实验,在25.25%(w/w)底物浓度条件下,发酵产乙醇浓度5.36%vol,达到了蒸馏能耗经济性指标发酵醪乙醇浓度不低于4%vol的要求。

动碳、静碳与减排新技术路线研究

大气温室效应的动碳与静碳理论,是对全球碳循环规律的高度概括和总结,是解决全球气候变暖和减排难题的重要理论。本文研究分析了湖南省长沙"零碳县"项目的基本经验,得出速生碳汇草实际上就是提高动碳向静碳转化速度的技术路线,探讨了通过实施速生碳汇植物减排示范工程,实现区域零碳排放的可行模式。通过零碳模式的实施带动作物秸秆利用,以解决秸秆的田间燃烧问题。

秸秆类生物质预处理技术的研究进展

秸秆类生物质是一种廉价、可持续、丰富的可再生原料,其高值化利用是当今世界的研究热点,其预处理过程是生物质向糖类、生物燃料等附加值产品转化的关键步骤。对近年来秸秆类生物质预处理技术进行了综述,介绍了物理法、化学法以及生物法等预处理方法,为有效分离半纤维素、纤维素和木质素提供参考,并总结了各种预处理方法的优缺点,对未来预处理的研究方向进行了展望。

Cd^(2+)在大米燃料乙醇联产沼气发酵中的流向分析

"镉大米"(Cd2+含量0.45 mg/kg)乙醇联产沼气发酵试验结果显示:在液化、糖化、发酵和蒸馏各阶段Cd2+没有发生显著的迁移;经酒精蒸馏后Cd2+非均一分布于糟液和糟米查中,3%~9%的绝干糟米查中积累了10%~27%的Cd2+,剩余73%~90%的Cd2+随糟液进入厌氧发酵产沼气系统中;在沼气发酵中Cd2+出现了明显的迁移,糟液Cd2+含量的约90%以上富集于泥中,而污水Cd2+含量则降至最高镉允许排放浓度以下。以上试验结果为"镉大米"的安全增值转化奠定了理论基础。

秸秆沼气化发电技术生命周期评估及经济分析

该研究基于生命周期评价方法和时间价值动态分析方法对沼气直燃发电技术、沼气燃料电池发电技术作可行性分析,并与燃煤发电技术相比,旨在综合评估三种发电技术在环境和经济上的特点,为发电方式选择提供参考依据。结果表明:沼气燃料电池发电技术环境效益最佳,总环境影响负荷为8.55×10^(-4),沼气直燃发电技术总环境影响负荷为2.15×10^(-2),两者相较于燃煤发电(2.97×10^(-1))的减排量分别为99.71%和92.76%。在经济上,沼气直燃发电技术的投资回收期最短(12.03 a),运营期净现值可达1361246 Yuan/MW;其次是燃煤发电技术(14.5 a),净现值为423933 Yuan/MW;沼气燃料电池发电技术动态回收期>20 a且未实现盈余。说明沼气直燃发电技术在近期内将仍是替代燃煤发电的最佳发电技术之一。