从生物能源到能源合成生物学——创新合成生物技术,助力能源安全体系建设

能源是人类社会发展的基础和动力,能源供应关系到国家安全和社会稳定,建立能源安全体系对保证国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。化石能源在过去200年间支撑了人类文明的巨大发展,然而其资源储量有限、不可再生,且利用过程中伴随着大量温室气体排放和其他环境污染,难以满足未来可持续型能源结构体系的建设需求。可再生能源是指自然界中能够循环再生、不随人类利用而减少的能源,具有清洁、低碳的特点,是能源供应技术的重要发展方向。

应对全球气候变化背景下的生物能源发展趋势

生物能源是由农作物、木质生物质和其他有机废物等生物材料产生的能源,广泛应用于烹饪、供暖、工业、发电和运输等领域。生物能源是目前最大的可再生能源类型,约占全球能源终端需求量的12%,是能源系统的重要组成部分。近年来,巴西、中国、欧盟和美国等国家/地区的生物能源用量显著增长。在应对全球气候变化背景下,生物能源发展将有效推动全球能源结构低碳化转型。

种子小蜂和空壳果实对生物能源树种黄连木果实和油产量的影响(英文)

黄连木Pistacia chinensis Bunge因果实含油量高,被作为生物能源树种在我国进行大面积栽培推广和能源开发利用。然而,专性寄生害虫(主要为黄连木广肩小蜂Eurytoma plotnikovi Nikolskaya)的危害及由单性结实和败育所造成的空壳果实可能影响黄连木的果实产量和质量。为了评价种子害虫和空壳果实对黄连木果实产量和质量的影响,我们测定了河南省济源市3个黄连木种群40株结果雌树的果实产量和油产量,同时测定了完好果实、空壳果实和虫蛀果实等3类果实的干重和含油量。结果表明:(1)虫害率和空壳率分别达22.6%和53.0%,且不同个体和种群间均存在显著差异(P<0.05)。(2)空壳果实(30.7mg/果)和虫蛀果实(33.1mg/果)的干重均不到完好果实(67.4mg/果)的一半;空壳果实(3.9%)和虫蛀果实(3.8%)的含油量均显著低于完好果实(39.9%)。(3)实测的果实产量(2.9kg/树)和油产量(0.6kg/树)分别仅为期望产量的50%(4.7kg/树)和33%(1.9kg/树),但在3个种群之间无显著差异。本研究显示小蜂危害和空壳果实对黄连木果实产量和质量能造成严重影响,在将其作为生物能源树种利用时对此应加以克服。

面向21世纪的生物能源

在概述国内外发展生物能源现状的基础上 ,提出了 3种有潜力的生物能源———燃料酒精、氢气和生物柴油的发展策略。指出适应新世纪的生物能源发展必须符合可持续发展原则 ,从而进一步提出了中国生物能源发展的建议 ,重点关注了化学工程技术在生物能源开发中的应用。

生物能源的研究现状及展望

综述了常见的生物能源如燃料酒精、生物柴油和生物制氢的应用和开发现状。对以淀粉和纤维素为原料的发酵制燃料酒精技术进行了比较,对木糖基因工程菌的构建及发酵工艺的国外新进展进行了讨论。分析了生物柴油的各种制备方法包括化学法和酶法的特点,特别是对酶法制备生物柴油进行了全面总结。对微生物制氢的菌种和不同制备工艺进行了技术经济评价。指出以纤维素为原料通过基因工程菌发酵制备燃料酒精,酶法制备生物柴油及利用有机废水进行微生物制氢可能成为新型生物能源的发展方向。

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生物能源利用的研究进展

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)适应性强、生物质产量高,茎可用于生产酒精,叶片可用于家畜饲料,是最具开发潜力的能源植物之一。本文从紫花苜蓿生物能源利用角度出发,系统回顾了近年来紫花苜蓿作为能源植物在种质资源评价、细胞壁主要成分(纤维素、半纤维素、木质素)合成途径及其遗传调控以及栽培管理对酒精生产效率的影响等方面的研究进展,重点讨论了苜蓿细胞壁发育和木质素生物合成基因及其调控效应,并对紫花苜蓿作为能源植物的研发前景进行了展望。

生物能源植物柳枝稷简介

概述了柳枝稷Panicum virgatum作为生物能源的研究现状,柳枝稷是分布于中美洲和北美洲的一种多年生草本植物,20世纪90年代后国际上将其作为一种新型能源模式作物进行了深入研究,用于火力发电,或以木质纤维素生产乙醇。其种植成本低,生长迅速,植株可高达2 m,最高产量可达74 t/hm2,高产期可持续15年,对环境适应性强。柳枝稷木质纤维素含量极高,其乙醇转化率可达到57%。火力发电废气排放量少,燃烧充分。种植柳枝稷可给种植户带来巨大的经济效益。在我国推广柳枝稷,既可作为饲草,也可作为水土保持和风障植物,同时也是很好的生物燃料和生产替代能源的原材料。

不同紫花苜蓿栽培品种生物能源性状评价

选取了54个苜蓿品种,采用温室盆栽方法进行两次刈割,对产草量、细胞壁成分(纤维素、半纤维素和木质素)质量分数、株高、分枝数和叶茎比等生物学性状进行了方差分析和聚类分析.结果表明:苜蓿品种间产草量和细胞壁各成分质量分数存在显著差异(P<0.01),且品种内变异大于品种间变异;产草量和细胞壁成分变异系数由大到小的顺序为:产草量(42.42%)>木质素质量分数(17.22%)>纤维素质量分数(12.74%)>半纤维素质量分数(10.04%);刈割处理显著降低了半纤维素质量分数(P<0.01),但产草量、纤维素和木质素没有显著变化;根据产量、株高、细胞壁成分等性状将供试苜蓿品种分为五个大类,其中第Ⅱ类群和第V类群生产性能最高,且第V类群表现出良好的再生性能;综合评价提出甘农3号、黄羊镇、和阗、WL903、三得利、大郁山、平凉和意大利作为进一步开展生物质能源性状选育的优良种质材料.

重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用

作为一种新型的辐射诱变源,重离子束在辐射诱变育种中的优越性已经显现。在此基础上综述了重离子束用于微生物诱变育种的基本原理、独特优点、所取得的成果及研究进展,并对其在新型生物能源开发中的潜力进行了展望。

从中国玉米生物乙醇发展分析生物能源对粮食安全的影响

本文以玉米生物乙醇为例,采用情景分析法定量分析"生物能源"与"吃饭"的关系。研究表明:(1)设定2020年生物乙醇的产量为1000万吨、1500万吨和2300万吨,玉米生物乙醇占生物乙醇的60%、40%和20%,则9个子情景所需玉米量最多3864万吨,最少560万吨;(2)结合其他玉米需求分析其供需关系,发现9个子情景均未达均衡,最大和最小缺口分别为4249万吨和945万吨,说明玉米生物乙醇的发展对玉米需求造成了影响。如对口粮和其他工业用粮进行更切合实际的预测,则供求情况会有所缓解,所以玉米生物乙醇的发展不会对"吃饭"问题造成太大影响。但若考虑库存和出口则会显得供求紧张。发展粮食能源是一场技术与战略的考验,积极引导技术创新,并保证最基本的粮食需求是未来的出路。

国际生物能源研究开发现状和趋势

通过对国际可再生能源研发的重点,第二、三代生物乙醇的研发动向,以及对生物天然气和生物质颗粒燃料异军突起的背景分析,反映出生物能源研发的总体状况和发展趋势。

生物能源发展对中国消费者福利的影响

为了保障能源供给安全和实现经济与环境的可持续发展,全球生物能源发展迅速,生物能源发展对不同消费者福利的影响也受到了社会各界的广泛的关注。本文综合采用"全球贸易分析模型"(GTAP)和"中国农业可持续发展决策支持系统"(CHINAGRO)模型,分析了不同情景下,生物能源发展对我国不同消费者福利的可能影响。研究结果表明,生物能源发展将引起农产品市场价格较大幅度上涨。如果美国、欧盟、巴西和中国等按照计划目标发展生物能源,将导致大米、小麦、玉米和大豆等主要粮食作物的市场价格分别增加3.5%,2.9%,12.3%和11%,油菜籽等油料作物价格上涨22.6%,蔬菜价格增加2.7%,猪禽产品价格增加2.2%。生物能源发展导致的农产品价格上涨不仅会导致消费者农产品消费量减少,还会导致消费者用于食品消费的支出显著上升。研究表明,生物能源将导致我国不同收入水平居民的大米和小麦消费量下降0.26%-1.17%,植物油消费下降0.78%-3.61%,水果、蔬菜以及畜禽产品的消费量也将出现不同程度的下降。研究结果也表明,生物能源发展将导致我国农村和城市居民的食物消费支出分别增加1.78%和1.05%左右。在不考虑农产品价格上升对收入影响的条件下,发展生物能源对消费者福利具有负面影响,低收入者尤其是贫困者的福利损失更大,这将加重贫困人群的生活负担。因此,建议政府积极采取措施减轻因发展生物能源对贫困消费者产生的负面影响。

生物能源发展与粮食安全及其对中国的启示

文章借助文献分析法和比较分析法,对生物能源发展与粮食安全问题的缘起和演化进行了初步梳理,并对中国生物能源发展与粮食安全问题现状进行了分析。研究发现,能源危机和气候/环境变化是生物能源发展的两大重要的推动力,但随着生物能源的发展必然地产生与粮食生产争夺有限农业资源的问题,进而引发生物能源与粮食安全,乃至贫困问题。根据世界发展经验,中国生物能源发展战略应注重真实福利效果考虑,正确理顺能源安全、气候/环境变化、粮食安全三大目标约束,加快技术创新和制度创新。

生物能源与循环农业协调发展探析

生物能源与循环农业是当前研究探讨的热点,是未来农业与农业发展的主要方向。在研究生物能源和循环农业关系的基础上,分析了生物能源与循环农业协调发展存在的问题,从政策、技术、宣传等方面探讨了生物能源和循环农业协调发展的措施。这有助于解决中国能源短缺、农村经济发展滞后、环境污染等问题。

柳枝稷的生物学研究现状及其生物能源转化前景

柳枝稷(Panicum virgatum,L.)是起源于北美的一种热带草原高秆草,具有优良的草料特性和水土保持功能。因其有很大的能源利用前景,而目前全球能源紧缺,因此全世界范围内已有许多国家把研究柳枝稷转化生物能源这一利国利民的项目提到议事日程,展开了全方位的研究。这篇论文综述了柳枝稷的生物学研究现状以及其生物能源转化前景。

全球生物能源政策比较及启示

本文从产业发展角度,探讨了生物质能源发展的一般规律,描述了全球生物能源产业现状和发展困境,比较了国外生物质能源大国的政策沿革、内容及其特点,提出了中国发展生物质能源的原则和重点。通过比较与借鉴,本文认为,在生物质能源发展问题上,中国同时具有"资源劣势"和"政策优势"双重特征,未来生物质能源的政策框架应该综合考虑保障国家能源安全、保障粮食安全、保护农业和维护经济稳定等更多的因素,形成一个均衡发展的新能源产业体系。

关于发展生物能源化解能源危机的思考

在全球能源危机不断加剧的情况下,生物能源作为一种理想的可再生能源,越来越受到世界各国的关注。通过对自然界不同的演化态下能量守恒定律表现形式的分析,提出生物演化状态下生物能量守恒遵循动态能量循环守恒,认为能源危机的实质是在地表状态下能量循环非平衡态。根据生物能源兼具能源与生物的二重性特点,对发展生物能源化解能源危机进行了多角度深入的思考,在此基础上,对如何有效解决生物能源的高效转化和产业化问题提出了新的理念和相应的对策建议。

我国生物能源产业发展的现状、问题及对策

随着经济的发展和技术的进步,各国对能源的需求日益增大,而传统的化石能源日益枯竭,因此开发新的可再生能源成为当今世界各国关注的焦点。生物能源作为可再生能源的一个重要子类,具有可替代性、能大规模开发等特征,发展生物能源产业还有利于解决能源危机、保护环境以及带动相关产业的发展。本文在文献回顾的基础上,选取国外生物能源产业发展较成熟的欧盟、美国、巴西等国家和地区,系统梳理了各国生物能源产业的结构和相关政策;通过横向比较,系统分析了我国生物能源产业发展过程中存在的问题,并提出了相应的对策和建议。

利用农作物秸秆开发生物能源和有机肥初探

阐述了利用农作秸秆开发生物能源和有机肥的意义,介绍了白腐菌降解纤维素和木质素的机理及农作物秸秆制沼气和有机肥的方法,并讨论了预期效益和应用前景。