现代生物技术导论文档格式.docx

现代生物技术导论文档格式.docx

《现代生物技术导论文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代生物技术导论文档格式.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

根据生物学家估算，地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨（干重），相当于目前世界总能耗的10倍。

我国的生物质能也极为丰富，现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨，到2010年将达7.26亿吨，相当于5亿吨标煤。

柴薪和林业废弃物数量也很大，林业废弃物（不包括炭薪林），每年约达3700万m3，相当于2000万吨标煤。

地位

　　随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重，各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用。

虽然各国的自然条件和技术水平差别很大，对生物质能今后的利用情况将千差万别，但总的来说，生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩，而是重新发挥重要作用，并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位。

影响生物质能开发利用的因素

简述

　　影响生物质能开发利用的因素很多，所以不同的预测方法结果差别很大，从100到300EJ，但不论哪种预测方法都说明了生物质在未来的能源体系中有特别重要的意义，不论那个时间，生物质能总是总能耗的10-30%之间。

我国状况

　　由于我国目前的生物质能主要是在农村经济中利用，所以农村未来能源需求和消耗情况对生物质能的开发利用量影响很大，有关资料对我国农村今后能源使用情况作了预测，这个指标可以较大程度上反映我国今后生物质能消耗的趋势。

它的预测按两种，第一种是常规方案预测，即建立在现时生物质能发展情况的基础之上的预测，其结果是各时段（2000、2010、2030、2050）的生物质利用量的增长速度分别为8.9%、7.7%、8.0%、3.6%；

第二种是加强方案预测，即以突出强调生物质能对化石能源的替代为依据的预测，其结果是各时段的发展速度分别为9.6%、8.0%、7.4%、4.5%。

编辑本段展望未来

我国发展展望

　　由预测可知，随着社会的发展，传统利用生物质能的比例将越来越少，到2050年，农村生物质能的利用中传统利用方法不到1%，但是，生物质能的现代化利用技术的比例将越来越高，到2050年可能达到农村总能耗的13%。

另外，从预测中可以看出天然生物质能在农村能源的比例随时间推移将越来越少，从30%降到13.7%左右，但是不管那个时期，也不管那个方案，生物质能在农村能源中的比例都很大（高于14%），而且是最主要的可再生能源（占可再生能源的50%以上），这可以充分说明生物质能在今后几十年内在我国农村能源，甚至于我国能源体系的重要地位。

世界进展

　　合成生物学的发展，通过基于系统生物学原理的计算机辅助人工设计与次生代谢链的酶系统基因合成、代谢工程技术将富油生物进行基因工程改造成能够使生物柴油高产量与分泌的转基因生物，从而实现规模化利用太阳能的生物能源产业，美国著名的文特尔私立研究所已经获得几亿美元的投资，一旦成功产业化，将带来石油与汽车工业的技术变革。

编辑本段生物质能与常规能源的相似性及可获得性

生物质能的获得性

　　生物质能的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。

而且它分布最广,不受天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在。

从利用方式上看，生物质能与煤、石油内部结构和特性相似，

可以采用相同或相近的技术进行处理和利用，利用技术的开发与推广难度比较低。

另外，生物质可以通过一定的先进技术进行转换，除了转化为电力外，还可生成油料、燃气或固体燃料，直接应用于汽车等运输机械或用于柴油机，燃气轮机、锅炉等常规热力设备，几乎可以应用于目前人类工业生产或社会生活的各个方面，所以在所有新能源中，生物质能与现代的工业化技术和目前的现代化生活有最大的兼容性，它在不必对已有的工业技术做任何改进的前提下即可以替代常规能源，对常规能源有很大的替代能力，这些都是今后生物质能发挥重要作用的依据。

化学角度看

　　从化学的角度上看，生物质的组成是C-H化合物，它与常规的矿物燃料，如石油、煤等是同类。

由于煤和石油都是生物质经过长期转换而来的，所以生物质是矿物燃料的始祖，被喻为即时利用的绿色煤炭。

正因为这样，生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性，可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能。

但与矿物燃料相比，它的挥发组分高，炭活性高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物质利用过程中SO2、NOx的排放较少，造成空气污染和酸雨现象会明显降低；

这也是开发利用生物质能的主要优势之一编辑本段生物质能源之美

生物质能的“美”

　　生物质能源的“至美”之处在于其既是保障能源安全的重要途径之一，又兼具减轻环境污染的特点。

在这一点上，作为生物质能源家族一员的能源作物更是表现得淋漓尽致。

如甜高粱，不仅可以通过能量转换替代化石液体燃料，保障能源安全，同时还能保障粮食安全，而且还能吸收二氧化碳，加工过程中无污染，原料得以物尽其用。

　　生物质能源的“美”还在于它是可再生能源领域唯一可以转化为液体燃料的能源。

它不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。

　　生物质能源的“美”还在于它可以有效促进能源农业的发展，能够助推社会主义新农村建设的发展。

能源作物的大面积种植可以开发利用闲置的荒漠地、盐碱地，有利于这些质地差的土壤逐渐改良，更有利于农业产业结构调整，还可以培育出致力于可再生能源利用领域的新型农民。

不仅如此，它还可以吸纳农村剩余劳动力，增加农民收入，农民的收入来源也变得更加多元化。

绿色能源

　　生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源.

　　“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。

其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。

生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。

因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。

　　但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的.随着工业革命的进程,化石能源的大规模使用,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重.

哪些生物质能

　　因此,人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代,意义十分重大:

能大量利用农村的土地,提高农民收入.直接增加能源供给,改善大气环境,使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环,缓解二氧化碳排放的压力.当前生物能源的主要形式有沼气,生物制氢,生物柴油和燃料乙醇.

　　沼气是微生物发酵秸秆,禽畜粪便等有机物产生的混合气体,主要成分是可燃的甲烷.生物氢可以通过微生物发酵得到,由于燃烧生成水,因此氢气是最洁净的能源.生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料,作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精,能以一定比例掺入汽油,使排放的尾气更清洁.虽然现在的主要能源还是化石能源,但是生物能源的前途无量.虽然生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小,但是其发展潜力不可估量.以我国为例,目前全国农村每年有7亿吨秸秆,可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地,可以种植油料作物,发展生物柴油产业.加上禽畜粪便,森林加工剩余物等.我国现有可供开发用于生物能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤,相当于我国2000年全部一次能源消费的40%.

循环经济

　　生物能源的开发利用,可带来以可持续发展为目标的循环经济.以巴西以例,垃圾正在变成有价值的能源.根据巴西有关行业协会统计,2004年巴西回收铝易拉罐90亿个,回收率达到96%,居世界第一.其他各类垃圾的回收率也居世界前列,创造了循环经济模式.回收的垃圾,根据分类,被用于不同的方面,其中大部分非金属类的垃圾均可以转化为能源.生物能源作为绿色能源,具有可再生的特点,而化石能源却是不可再生能源,这是生物能源的一大优势.根据估算,地球的石油枯竭期最多可延长到百年,而对于中国这个石油资源相对贫乏的国家来说,石油稳定供给不会超过20年.而生物能源主要利用淀粉质生物如植物,薯类,作物秸秆等加工成其他燃料,从大范围来看具有大量的来源.据专家估计,全球每年产生的生物质能的储量为1800亿吨,是取之不尽,用之不竭的资源.因此,生物能源在将来大有可为,尤其是在石油供应紧张的时候,生物能源将大显身手.

　　面对如此数量巨大的生物质资源,如何提高生物能源的开发利用水平也是一个科学性的问题.在化石能源仍为主要能源的时代,生物能源的开发技术也异常重要,因为化石能源是不可再生能源.以我国为例,国内大约有20亿亩荒山荒地可用于发展能源农业和能源林业,而且我国的产能微生物研究,生物转化研究,过程与设备研究等已趋成熟,石油替代产品的开发技术也具备进行大规模工业化生产的条件.因此,政府应适应形势发展的需要,制定生物能源的发展政策焉规划,合理利用各种手段来支持和推进生物能源的开发利用.应借鉴国外的成功经验,与我国的实际相结合,极大地推动生物能源的开发利用.

21世纪是生物的世纪

21世纪是生物的世纪,是科学技术飞速发展的新世纪,可持续发展是当前经济发展的趋势所在.面对化石能源的枯竭和环境的污染,生物能源的开发利用为经济的可持续发展带来了曙光.生物能源作为可再生,污染极小的能源,具有无可比拟的优越性,必将为21世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力.

生物质发电能源林效益简单分析

　　近5年来，瑞典柳树无性系能源林的种植面积不断增大，主要与瑞典农民贸易协会及其他各种机构把柳树作为一种农作物来推广有关。

同时政府的补助金制度也为柳树能源林的大面积推广提供了必要条件。

目前，瑞典南部及中部柳树能源林约有11000hm，其中2000hm是1994年种植的，1995年计划种植5000hm。

这些能源林每年每公顷平均的生物量生产为10～12t，相当于25～30m木材或4～5m燃油，约合25-30桶原油。

如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电7300-8760kwh；

若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电9500-11430kwh。

如果以竹柳作为分析对象，在超高密度（150000-20000万株/hm）、超短期轮伐（轮伐期1～2年）的情况下，

其每年每公顷平均的生物量生产可达37.8t以上，相当于94.5m木材或15.12m燃油，约合94桶原油。

受目前全球金融风暴影响，国际原油价格暴跌，按照当前跌后价格平均43美元/桶计算，每年每公顷产值4042美元，折合人民币约27500元（汇率6.8）。

如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电27560kwh；

若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电36000kwh。

电价按照0.5元/kwh计算，每年每公顷产值为13780-18000元。

中国生物能源利用现状

　　中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。

2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

　　中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划

将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。

政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。

这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

　　中国在生物质能源方面，目前主要是雅津甜高粱秸秆和籽粒加工乙醇，渣加工颗粒燃料作为替代煤炭的可再生能源。

　　在光能应用方面，中国的光能农业发展处于国际领先地位，太阳能和农作物种子的直接结合，促使太阳能深层次的发展和利用。

发展生物能源的八大优势

　　第一，生物燃料是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品，而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。

　　第二，生物燃料是产品上的多样性。

能源产品有液态的生物乙醇和柴油，固态的原型和成型燃料，气态的沼气等多种能源产品。

既可以替代石油、煤炭和天然气，也可以供热和发电。

　　第三，生物燃料是原料上的多样性。

生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾，还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。

　　第四，是生物燃料的“物质性”，可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品，形成庞大的生物化工生产体系。

这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。

　　第五，生物燃料的“可循环性”和“环保性”。

生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品；

生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环，连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环，做到零排放。

物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。

　　第六，生物燃料的“带动性”。

生物燃料可以拓展农业生产领域，带动农村经济发展，增加农民收入；

还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。

在中国等发展生物燃料，还可推进农业工业化和中小城镇发展，缩小工农差别，具有重要的政治、经济和社会意义。

　　第七，生物燃料具有对原油价格的“抑制性”。

生物燃料将使“原油”生产国从目前的20个增加到200个，通过自主生产燃料，抑制进口石油价格，并减少进口石油花费，使更多的资金能用于改善人民生活，从根本上解决粮食危机。

　　第八，生物燃料是创造就业机会和建立内需市场。

巴西的经验表明，在石化行业1个就业岗位，可以在乙醇行业创造152个就业岗位；

石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元，燃料行业仅为1.1万美元。

联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出，“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会，其中生物燃料1200万个”。

前景

生物能源

　　用大豆或其他植物油做柴油汽车的燃料已不是幻想，目前世界上许多国家正大力开发这种生物柴油技术并推进其产业化进程。

生物柴油是用含油植物或动物油脂作为原料的可再生能源，是优质的石油柴油代用品。

它和传统的柴油相比，具有润滑性能好，储存、运输、使用安全，抗爆性好，燃烧充分等优良性能。

目前世界各国大多使用20%生物柴油与80%石油柴油混配，可用于任何柴油发动机和直接利用现有的油品储存、输运和分销设施。

近年来，欧美国家政府大力推进生物柴油产业，给予巨额财政补贴和优惠税收政策支持，使生物柴油价格与石油柴油相差无几，从而使之具有较强的市场竞争力。

2001年，欧盟国家生物柴油产量突破100万吨，美国从3年前的1500吨高速增长到2001年的6万吨。

加拿大、巴西、日本等国家也在积极发展生物柴油。

　　发展生物柴油产业对中国意义重大。

2006年~2008年中国农村出现了卖粮难、卖果难。

种植油料作物生产生物柴油，走的是农产品向工业品转化之路，产品市场广阔，是一条强农富农的可行途径，它还可创造大量就业机会，带动农村及区域的经济发展，为国家和地方增加税收。

　　发展生物柴油产业可增强中国石油安全。

2001年中国的原油产量为1.65亿吨，而石油产品消费2亿多吨。

今后长期大量进口石油已成定局。

发展立足于本国的生物柴油替代液体燃料，是保障中国石油安全的重大战略措施之一。

中国柴油消费2000年达6600万吨，大于汽油消费的3600万吨，专家预测，二者差距将继续扩大。

发展生物柴油在近期能够缓解柴油供应紧张，长期可大量替代进口。

如果中国2010年生物柴油产量达到千万吨以上，将对中国石油安全做出重大贡献。

而且，生物柴油是资源永续的可再生能源，而石油资源是可耗尽的。

　　发展生物柴油有益于保护生态环境：

生产生物柴油的能耗仅为石油柴油的1/4，可显著减少燃烧污染排放；

生物柴油无毒，生物降解率高达98%，降解速率是石油柴油的两倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；

生物柴油和石油柴油相比，可减少燃烧时的所有主要污染物排放，尾气排放指标满足严格的欧洲3号标准；

生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中，因此，可以减少温室气体排放；

利用废食用油生产生物柴油，可以减少肮脏的、含有毒物质的废油排入环境或重新进入食用油系统；

在适宜的地区种植油料作物，可保护生态，减少水土流失。