《生物技术导论》.doc

《生物技术导论》.doc《生物技术导论》
学生姓名： 史轩 学 号： 133140317
学 院： 环境与安全工程学院
专 业： 女全工程
班 级： 13级研究生
论中国生物能源发展的根本出路
摘要：资源短缺、能源危机和工态环境恶化已成为全球所而临的严重经济和社会问题，寻求
可部分替代化石能源且污染较少的生物能源，已成为世界许多国家未来经济发展的主要动力 2—。迄今为止，以粮食为原料的第一代生物能源已在许多国家产业化生产。然而基于粮食 安全，开发木质纤维素是当前国内外最需发展的第二代生物能源，而在我国利用作物秸秆等 废弃物制取生物燃料更有其必要性。虽然过去几I-年国内外已经大力开展了相关新技术的研 发，但至今未能成功进行大规模产业化生产。木文通过分析目前屮国生物能源发展的困境与 缘由，提出了从源头或从根本上解决问题的方法与途径，即大力发展能源作物、能源农业和 能源经济，并探讨了我国生物能源与“三农”齐头发展的重要性以及相关政策与策略。
关键词：生物能源；木质纤维素；能源作物；能源农业；能源经济
随着18世纪屮叶蒸汽机的发明，西方国家开始了以煤炭、钢铁、石油、化 工、电力等工业技术为标志的产业革命。产业革命迅速提高了人类利用和改造自 然的能力，将人类社会的文明推进到一个前所未有的高度，但同吋亦带来了一系 列棘手的社会问题，如资源减少、温室效应、环境污染等。20世纪60年代已将 其归纳为五大全球性问题：人口、粮食、口然资源和能源、生态环境和核战争的 威胁⑴。
伴随着工业革命，农业领域开展了第一次绿色革命。例如以采用矮秆、耐肥、 抗逆的高产水稻、小麦、玉米等新品种为主要内容的生产技术活动，极大地解决 了许多国家粮食安全问题。然而，在全球范围内，化肥、农药以及水的大量使用, 造成严重环境污染和资源消耗。为此，近些年来一些发达国家已开始在农业领域 应用现代生物技术和微电子技术。我国科学家也提出：通过对具有新的优良性状 的詁种培育和技术推广，达到资源节约，环境友好，实现农业生产方式的根本转 变。如提出了 “绿色农业”的战略构想，即少投入、多产出、环境友好等⑵。
化石资源是现代工业和人类生活文明的物质基础，石油、煤炭、天然气不仅
提供了基本能源，而且还提供了 99%的有机工业原料。进入到20世纪末叶，世 界范围内的能源危机H益严重，为维持人类文明高水平持续发展，势必需要寻求 一种新的能源利用方式。这种新的能源及其利用方式，在提供可再生清洁能源和 资源的同时，可减少环境污染且不影响粮食安全。其屮，生物质能源是最理想的 可再生能源之一，其清洁转化利用技术开发是未来经济发展的希望与方向。
一、生物质能的定义和特点
生物质能是绿色生物将太阳能转化为化学能而贮存于生物体内的能量。据估 算，地球每年可产生的生物质是人类能源消耗总量的5〜10倍。生物能源是指从 生物质屮所获得的可再生能源，它包括热能、电能和燃料以及各种副产品⑶。牛 物燃料按产品可分为生物柴油、生物乙醇、生物气体、生物制氢等。此外，通过 微生物转化和微生物采油等手段获得的能源也归属于生物能源的范畴。除生物能 源外，可再生能源还包括太阳能、风能、水能、地热能和海洋能等。可再生能源 是自然界屮取之不尽、用之不竭的资源，具有对环境影响较小，而II资源分布广 泛，适宜就地开发利用等优点。太阳能、水能和风能主要用于发电，但难于贮存, 且明显受区域和气候限制，而生物能源则具备其它可再生能源不可替代之特点： 可储藏、可运输、资源丰富和少二次污染。此外，由于生物能源与化石能源本质 上来源于生物质，二者皆可转化为三种形态（固、液、气）能源，还可生产一系列 生物基化工产詁。在此意义上，正如尹伟伦院士所说的，生物质能是唯一一种可 再牛的碳源，牛物能源是真正可替代石油的可再牛能源。另外，生物能源来源广 泛，原料多样化，儿乎所有有机物均可用作原料。其屮包插糖质原料（菊芋、廿 蔗、甜菜、甜高粱等），淀粉原料（玉米、甘薯、木薯），木质纤维素原料（柳枝稷、 芒草、木本植物、农作物秸秆、林木废弃物），非食用油脂原料（油菜、向H葵、 棕桐、花生、麻疯树、油楠、续随子、绿玉树、古巴香胶）和其他有机废弃物（动 物废弃物、城市垃圾等）l4'8Jo
基于糖质和淀粉原料被称为传统生物能源，即第一代生物能源。正在研发的 木质纤维素被称为第二代生物能源，其生产主耍分为前处理、糖化（水解）和发酵 3个过程⑼。血有望开发的微藻产油、微生物燃料电池、化石能源生化转化（微生 物强化采油和煤炭微生物转化），太阳能生化转化等被认为是第三、四代生物能
源。第一-代生物能源已在全球规模化生产，主要通过液体或固体发酵。第二代牛 物能源至今未能产业化牛产，主要原因是其负利润所致。然而，由于与粮食安全 和生态环境(净能源较低，CO2