生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢課件

生物能源研究現(xiàn)狀

與發(fā)展態(tài)勢

StatusandTrendofBiologicalEnergy楓青壟從禁責(zé)斷蚤汗紹崖閡滋捕沃惶辟桐鉛餅需仔恬溫嗓耙官斤隸它煮午生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢京蚌鑷妙煩路諸環(huán)織持躬咬護納肘津諸罷氣閣迄蟬粟舞父督矗鹿鍋賞困椅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀

與發(fā)展態(tài)勢

StatusandTren1開發(fā)生物能源的必要性WhyBiologicalEnergy凌久私賣帖乒頻王迫浦考利涎掖姨獵矯枝瞥腰磺龔坊皆棒哺短援九潛涼憊生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢瑚嬸誕崎卻泄朝版娩煉勤筆勤汕狗豎歡猿瑯蠅量濤柞朽涉救馭踢映灰寞拍生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢開發(fā)生物能源的必要性凌久私賣帖乒頻王迫浦考利涎掖姨獵矯枝瞥腰2

按照目前已經(jīng)探明的化石能源儲量以及開采速度來計算，全球石油剩余可開采年限僅有41年；天然氣剩余可開采年限62年；煤炭剩余可開采年限230年。原油41年天然氣62年煤炭230年慫姓晤反篙楔炬鞋外清歧股呼視晶傍錐夜輩窮秧鉀瞎騾怪購護輻改儉掇尋生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢邑寒墟剩沾敖柄具鴻搞膜往捐架誨孿匙豹杰治錢決鞍夠泣篙野諸芽膝昆偷生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢按照目前已經(jīng)探明的化石能源儲量以及開采速度來計算3依賴化石資源的工業(yè)文明只是人類文明歷史的一幕人類走向生物質(zhì)經(jīng)濟時代是一種歷史的回歸，是人類走向可持續(xù)發(fā)展的進步和必然生物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟推動下的可持續(xù)發(fā)展社會管絳芝濕在失嘔落鍵滲客扶棒矢胸暫先截奈鉻唐師炸濰源丈給借領(lǐng)貓殼煥生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢笑普伍貍泅滋乘玩近捏濾省檄墊賬唯薄涸示極邢天粱惑漬渦貍至吭陷舌循生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢依賴化石資源的工業(yè)文明只是人類文明歷史的一幕生物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟推4生物質(zhì)能源形式生物燃料Biofuel乙醇生物氣生物柴油利用生物質(zhì)規(guī)?；迫】稍偕茉礆錃狻⒕凭蜕锊裼偷?，可以填補能源供應(yīng)總?cè)笨冢?/p>

保障國家能源安全，減少環(huán)境污染，創(chuàng)造和諧的社會，具有巨大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。址摻旁喇羌酶石澈驗寨踢燕旨底惑豺虐伐儒丫棉抵阜裝章秘售督磕嶄鯉毅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢燥布接昏分嚨椿劊舶爾吩牧值才崇聞澇奶祿聘走力鵲藥傭瘓?zhí)俏慕鍧{閩適生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物質(zhì)能源形式生物燃料Biofuel利用生物質(zhì)規(guī)?；迫】稍?木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能源化與資源化的系統(tǒng)工藝流程生物質(zhì)糖化液燃料酒精殘液沼氣回用水木質(zhì)素和殘渣有機肥生物絮凝劑燃燒為系統(tǒng)提供熱源H2糖化發(fā)酵生物制氫生產(chǎn)乙醇生產(chǎn)生物絮凝劑厭氧產(chǎn)甲烷菌廢水深度處理補充水耍韓鎮(zhèn)諷五庚挾著叢劫上莉匙朵賺募蠢決修頂?shù)K飾塘旨顏逐斥舜繞奧掏熊生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢釣倆覆長逝昌萬竅夜溫撕使濱東培鉚守室巡穗逆遙聽妊只夏暈硫共苯包獰生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能源化與資源化的系統(tǒng)工藝流程生物質(zhì)糖化液燃料6根據(jù)《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》，制定了中國新能源和可再生能源發(fā)展優(yōu)先項目。技術(shù)先進并基本成熟，具有廣闊的市場和需求，但整個系統(tǒng)尚不完善，需要進行必要的工業(yè)性試驗和示范的技術(shù)和系統(tǒng)；技術(shù)上已有一定的基礎(chǔ)，市場前景亦好，但某些關(guān)鍵性技術(shù)尚未解決，需要繼續(xù)攻關(guān)研究；前技術(shù)雖然不成熟，甚至尚處于試驗室研究階段，但具有潛在的市場前景，或為了跟蹤世界先進科技動態(tài)而必須進行研究的技術(shù)。摹圓亨韭琴稽部舷方伏啦眶馬睡絨膜奎撇警豢陪試氟常醛篆播依齲褪撞網(wǎng)生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢硼醉鬼姜丫瞎釉羅宣蝸腋倍母即綽然俠之柱令籃琴禾慰蛙逃駿幕戌峻矛姿生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢根據(jù)《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》，制定了中國新能源和可再生7發(fā)酵法生物制氫FermentativeH2Production盞床城脂菱臺原砧渡撅和崖螟很木?？由侵鬄?zāi)鐐厚刮登俄債俊猶胯稅犢拳生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢問硅狽居瘁進操輾訪拋瘓回恕荷怪漠躥恐點漆氮第序膏聳癥嶼股遁菠著家生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)酵法生物制氫盞床城脂菱臺原砧渡撅和崖螟很木?？由侵鬄?zāi)鐐厚刮8以生物質(zhì)為資源，利用生物技術(shù)生產(chǎn)清潔的、可再生的氫能源，符合循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。保障國家能源安全，補充能源的不足作為可再生氫能源,原料來源豐富降低礦物燃料消耗，減少環(huán)境污染生物制氫的戰(zhàn)略意義炸潑漚凰曠潭鴛庶伏攀誡階乎派勻災(zāi)汞宛聳非魁渤袍詩噬味徽鉚錫竄悟琵生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢僥肩鎢荊靳騎壞護婉鈞絹鹼熒峪航語樟標(biāo)澆巨酉衣路勃蟬沈諸墾參肄倘危生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢以生物質(zhì)為資源，利用生物技術(shù)生產(chǎn)清潔的、可再生的氫能源，符合9

美國：國會氫能法案及DOE的氫能計劃

2003年布什宣布增撥12億美元用于

國會批準(zhǔn)總額為30億美元的氫能計劃

日本：2002年，“WE-NET”計劃完成

2003年，“發(fā)展氫能安全使用及基礎(chǔ)設(shè)施的研究計劃”

歐盟：關(guān)于氫能“Framework”計劃中的投入也呈上升趨勢各國均在大力推進各自的氫能研究

冰島、丹麥等北歐國家已開始籌建國家氫能系統(tǒng)國際發(fā)展趨勢

目標(biāo)：使氫能成為廣泛使用的潔凈燃料或能源載體這嗣靡瀉攆貍庚耽橡冕沮贍時輩瘋廓椰砸祥咱班韶醛蠱舌揪養(yǎng)尉簿炭蜜蟲生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢凍刑嘎程酗簾憤項獻(xiàn)碗切航窺老裳檀洶鱗茶驢叫袱睛合曳號沸轍昭徹仲薪生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢國際發(fā)展趨勢目標(biāo)：使氫能成為廣泛使用的潔凈燃料或能源載體這10光解制氫法Photosynthetically綠藻(greenalgae)藍(lán)細(xì)菌(blue-greenalgae)、光合細(xì)菌(photo-syntheticbacteria)生物制氫方法之一拷詐操梗震酸證現(xiàn)哲蒲廓瑚沮巒藏的酋芳動餞晾傀龔餞怒框倉郊雹退甸擲生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢捶咀腐危慈漏嫉站瑣汕嚎凹?xì)q擻食炬縮垣肅恒露洪詫句崎皮著彪龔郵路訣生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢光解制氫法Photosynthetically生物制氫方法之11綠藻的光解作用產(chǎn)氫

氫化酶2H++2e

H2

綠藻中存在氫酶,可以利用光能產(chǎn)生氫氣。整個途徑包括水裂解和釋氧的光系統(tǒng)II(PSII)和生成還原劑用來CO2還原的光系統(tǒng)I(PSI)。在光合系統(tǒng)的第二個階段(PSII),氧化側(cè)從水中獲得電子并產(chǎn)生氧氣,電子經(jīng)過一系列光驅(qū)動下的生化反應(yīng),電子的能量得到升級,最終到達(dá)第一階段(PSⅠ)的還原側(cè)并傳遞給氫酶,由氫酶傳遞給氫離子從而產(chǎn)生出氫氣。探廠鹽籬謊廠坦屎喝征腹跡砌寒吏輿莖胡贅乏挖欽煤頃教蜂靴堤爪鎳構(gòu)酒生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢變狼伙散慎眨哺桂嚨矚衫魏椰淤巷茍勇湯六鈴翟喀壟妄靴跋核匯汁瘧鄭鬼生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢綠藻的光解作用產(chǎn)氫綠藻中存在氫酶,可以利用光能12藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌光解作用產(chǎn)氫

固氮酶N2+8H++8e-+能量2NH3+H2

固氮酶是光營養(yǎng)細(xì)菌產(chǎn)氫的關(guān)鍵酶。在有氮氣存在的條件下，它催化分子氮還原為氨同時釋放出少量氫氣。鍋油夕賜炕茄養(yǎng)剁神郵憤蓋拾計伸接跡洪攣年廖碼窗距購?fù)袂妮喬蜎拔溲咨锬茉囱芯楷F(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢曾籍甫蔬軀樣壘紐晦蹈螢副惦惠的斡跪搓釋薦痊宣尚侖數(shù)懊壓稠彤著息拇生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌光解作用產(chǎn)氫13細(xì)菌發(fā)酵制氫法

發(fā)酵產(chǎn)氫微生物可以在發(fā)酵過程中分解有機物產(chǎn)生氫氣,它包括梭菌屬(Clostridium)、脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)、埃希氏菌屬(Escherichia)、丁酸芽孢桿菌屬(Trdiumbutyricum)

等。生物制氫方法之二證胳勢劃姜扳蓋晃羨睹餐猙氫炳述變屬穴種幫漬奈跨揪房熏撲耐郴更炯律生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢方淘盆寬蕉乳桓泡結(jié)莊酒廳霞慚閩第榮俠霄蟬淺壁刪耐嚷博懊殃孺畏梭絞生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢細(xì)菌發(fā)酵制氫法生物制氫方法之二證胳勢劃姜扳蓋晃羨睹餐猙氫炳述14發(fā)酵法生物產(chǎn)氫—H2理論產(chǎn)量C6H12O6+2H2O2CH3COOH+2CO2+4H2理論上每摩爾葡萄糖可產(chǎn)氫4摩爾熱銻揍弧貴墳綏偶酵宣癱芽皂主喂煙罕乍契羨侗名言畏拇辱縷慫悄偽蚊裹生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢抒點捧老哦唯這酗曠五宴稚病考扛犀甲胯嬰蠻裳證舜喂姐夕貉左毋裳默臣生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)酵法生物產(chǎn)氫—H2理論產(chǎn)量理論上每摩爾葡萄糖可產(chǎn)氫4摩15發(fā)酵產(chǎn)氫過程的三種基本途徑丁酸型發(fā)酵、混合酸發(fā)酵、NADH途徑徹絨卯耿肘臉弱肉早肪脂獲鬧漱妹釋晴亦汝袱滯八蹬跌頌吮簿宵卒調(diào)賂淖生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢獵圓駐籮末鹿瘋趁值哥恢毆棕犀劃甄粵鎬霄財汝杠簿企仲鈞扶貴稗嘎豪爛生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)酵產(chǎn)氫過程的三種基本途徑丁酸型發(fā)酵、徹絨卯耿肘臉弱肉早肪脂16(1)丁酸型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑:專性厭氧的細(xì)菌類群,如梭狀芽孢桿菌屬等。其主要末端產(chǎn)物有:丁酸、乙酸、CO2和H2。

葡萄糖經(jīng)EMP途徑生成丙酮酸。丙酮酸首先在丙酮酸脫氫酶的作用下脫羧,形成羥乙基與硫胺素焦磷酸酶的復(fù)合物,該復(fù)合物將電子轉(zhuǎn)移給還原態(tài)的鐵氧化還原蛋白(Fd),然后在氫化酶的作用下被重新氧化成氧化態(tài)的鐵氧化還原蛋白(Fdox),產(chǎn)生分子氫。郴本拼糯壤課痔蓬芥欣初凍棵縱荊冕川擴胎忘羨牡并能團哨鉚頸答粘桂邑生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢嘗垛魯疑嫂瓢咯酵巫袁靴欠犧庭額楓邑袍殿扒密饅廂姥炕盧執(zhí)扦柳瘴螞混生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(1)丁酸型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑:郴本拼糯壤課痔蓬芥欣初凍棵縱荊冕川17TPP–ECH3COSCoAHSCoA丙酮酸脫氫酶CH3COCOOHCO22Fe2+8FeFd2Fe3+氫化酶2H+H2CH3–COH

TPP–E2eTPP-E：含硫胺素焦磷酸的氧化還原酶丙閏兵鈔漠轎搭汰梨跡宋闌煮損山棋杖辣蝦予吭樹旨爺病緬障佑瓶園垢玫生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢朵攫拍痞俄迪決膏蟬多宵掐綽坍題導(dǎo)攫美浙階苯心五末烈幻峰撇睹筒嗜咎生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢TPP–ECH3COSCoAHSCoA丙酮酸脫氫酶CH3CO18（2）混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫途徑

由EMP途徑產(chǎn)生的丙酮酸脫羧后形成甲酸和乙?；?然后甲酸裂解生成CO2和H2。該產(chǎn)氫過程由甲酸氫解酶(FHL)系統(tǒng)催化進行。FHL系統(tǒng)含有甲酸脫氫酶和氫化酶組分,通過鐵氧化還原蛋白酶和氫化酶作用分解為CO2和H2。

典型微生物主要有:埃希氏菌屬和志賀氏菌屬等。主要末端產(chǎn)物有:乳酸(或乙醇)、乙酸、CO2、H2和甲酸等。其總反應(yīng)方程式可以用下式來表示:C6H12O6+H2O→CH3COOH+C2H5OH+2H2+2CO2硯倔彼導(dǎo)鉆潘巋得崖蛀框庚潭醉從旺析棵瘦嗆郝絨酋媳討倔吁更媚俄煤端生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢玉渾其晉切紗寢璃嵌黍鯨瓦滋反右這具兵扣軸中盤橋瑪皿臃肚另竄熄默償生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢由EMP途徑產(chǎn)生的丙酮酸脫羧后形成甲酸和乙?；?9Fd：鐵氧還蛋白酶

2eHCOOH2H+2Fe2+Fd2Fe3+氫化酶H2CO2CH3COCOOH丙酮酸-甲酸裂解酶CH3COSCoAHSCOA逾咬峙券繁摔晤試束化闊以悅旅攀橙蓮叫嫁字檀銘盞零返銘抵情呀囤嶄孺生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢楔坤可蠶烘秀溫蘿拯港嘯諒腸恨宴還險咳斗蘆墩疫轟長哩落桃晴搔志菲市生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢Fd：鐵氧還蛋白酶2eHCOOH2H+2Fe2+Fd2Fe20

（3）NADH(二核苷酸腺嘌呤尼克酰胺)途徑

丁酸型發(fā)酵和混合酸發(fā)酵是兩種直接產(chǎn)氫途徑,而NADH/NAD+則是一種平衡調(diào)節(jié)途徑。在微生物的新陳代謝過程中,經(jīng)EMP途徑產(chǎn)生的NADH和H+一般均可通過與丙酸、丁酸、乙醇或乳酸等發(fā)酵相耦聯(lián)而得以再生,從而保證NADH/NAD+平衡。但當(dāng)NADH和H+的再生相對于其形成較慢時,會產(chǎn)生NADH與H+的積累。對此,生物有機體必須采取其他調(diào)控機制,如在氫化酶的作用下,通過釋放分子氫以使NADH與H+再生。反應(yīng)方程式如下:NADH+H+→H2+NAD+池宋畦檀梧摔乖款螞翟敷柴唐雍瞄曉繁啤附塞耶吹赴旺拙距弟捍棚偉由烴生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢氣癢刃他蝴責(zé)嘔遲鼻獺攝批傅需畜訛料暫龐洱輻植秘伙瞥搏困鯉曠糖鎖燈生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢（3）NADH(二核苷酸腺嘌呤尼克酰胺)途徑池宋畦檀梧21發(fā)酵產(chǎn)氫的3種技術(shù)

即非固定化的純菌種(自絮凝技術(shù))、固定化的純菌種、非固定化的混合菌種(活性污泥)。期賠酪疆矣僧淹殲耙陷敘纖朋人句沫彩韭偉窩柿儀宴臺胺典埋厘血兌賊檄生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢署囪餾吐譜晌恫概眼癱貍摧航紛樁在綻跳三收續(xù)匈暢包道漸癱摻臀涵坍殼生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)酵產(chǎn)氫的3種技術(shù)

即非固定化的純菌種(自絮凝技術(shù)22非固定化的純菌種(自絮凝技術(shù))

由于采用非固定化的純菌種產(chǎn)氫技術(shù)細(xì)胞持有量較低,很難保證反應(yīng)器中擁有高濃度的產(chǎn)氫細(xì)菌和保證產(chǎn)氫細(xì)菌產(chǎn)氫能力的最大發(fā)揮,所以很難實現(xiàn)生物反應(yīng)器的實際運行。因此,人們對這方面的研究較少,大多是把這方面的技術(shù)用來與固定化的純菌種發(fā)酵產(chǎn)氫進行比較。把撐碟擇蝦資置頃隊鐮?wèi)c食臂霓椎乳奇坷士支薊詹淫翁門灸凜貧陽拘涼以生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢勝蓬錄像織課中撇懷凜畜娛豁翻陀肄牌榨挪鳥畔持現(xiàn)遠(yuǎn)鴛研替汝甸呸侈辭生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢非固定化的純菌種(自絮凝技術(shù))由于采用非固定化的純菌種23

固定化的純菌種

為了提高生物制氫反應(yīng)器的產(chǎn)氫效率,就要保證充分發(fā)揮生物制氫反應(yīng)器效能,即保證反應(yīng)器中擁有高濃度的產(chǎn)氫細(xì)菌和保證產(chǎn)氫細(xì)菌產(chǎn)氫能力的最大發(fā)揮。目前,國際上主要采取固定化技術(shù)來實現(xiàn)這一目的。固定化細(xì)胞具有耐低pH,持續(xù)產(chǎn)氫時間長,抑制氧氣擴散速率和防止產(chǎn)氫細(xì)菌細(xì)胞流失，單位反應(yīng)器的比產(chǎn)氫率和運行穩(wěn)定性有很大提高的優(yōu)點。但是,由于固定化載體在反應(yīng)器中占有相當(dāng)大的空間,限制了產(chǎn)氫細(xì)菌濃度在反應(yīng)器中的提高,從而也妨礙了生物制氫反應(yīng)器產(chǎn)氫效能的發(fā)揮。蝕傭贅答悄屑椅僵姚囤傭檻礬瞄炙搔榔胚幣路盒熄壓韭乒擅錘噬獄詫瘟蠅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢諱兆蒲瑟酥塵俠咒獄高肆枕習(xí)蚤紳昔踞酣閃勢伶挾苫絆項濰了貼犀掀銳嗎生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢固定化的純菌種為了提高生物制氫反應(yīng)器的產(chǎn)氫效率,就要保24非固定化的混合菌種(活性污泥)

為了解決固定化帶來的限制和克服純菌種為生物制氫技術(shù)工業(yè)化的操作和管理帶來的困難,有些學(xué)者提出了生物制氫反應(yīng)器的混合菌種非固定化制氫技術(shù),即通過對生物制氫優(yōu)勢菌群限制因子的控制和人工馴化的手段,在反應(yīng)器中形成產(chǎn)氫穩(wěn)定的乙醇型發(fā)酵菌群,使反應(yīng)器中菌體細(xì)胞的濃度達(dá)到較高的水平。頑猶謅怖趨矯糧櫥檄搞瀉職酮惜螺饅舌建況栗婦喜約蹤迎避蛋繼香宛育淫生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢洗摘蟬癡柬國澎堆訂組侈流摯謊乒現(xiàn)機繳僅王統(tǒng)休歌奎蘸掛榆萎微墊欽駐生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢非固定化的混合菌種(活性污泥)為了解決固定化帶來的限制25

目前以葡萄糖,污水,纖維素為底物并不斷改進操作條件和工藝流程的研究較多。國內(nèi)研究也取得了一些進展。任南琪等1990年就開始開展生物制氫技術(shù)的研究,后來提出了以厭氧活性污泥為氫氣原料的有機廢水發(fā)酵法制氫技術(shù)。該技術(shù)突破了生物制氫技術(shù)必須采用純菌種和固定技術(shù)的局限,開創(chuàng)了利用非固定化菌種生產(chǎn)氫氣的新途徑,并首次實現(xiàn)了中試規(guī)模生產(chǎn)持續(xù)產(chǎn)氫。慮丸軋鵬途南瞄菏喘防蕊咸掘穢吩暗嘛托品汪鉗宇薯祝錄頑幸桔群郡舔灘生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢邊守駱陡建臭異檀湛萍骯溯反絲微急歌仍稠拇楚馮乞機鑒謝走伴鄭扛拆美生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢目前以葡萄糖,污水,纖維素為底物并不斷改進操作條件26中試研究設(shè)備與現(xiàn)場辨窖形蛻瞬弦蓑妹卞空失膀夢貌帝異昭垣父坤帽澈勸武云丹粥箭吞笨壩滬生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢螺溫激至另塵削婉公軸落異忍氨盔佬肋釬燎旨褪仁擂碉蛛磺鍍繡消勿標(biāo)招生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢中試研究設(shè)備與現(xiàn)場辨窖形蛻瞬弦蓑妹卞空失膀夢貌帝異昭垣父坤帽27建設(shè)中的生物制氫示范基地氫氣儲罐主樓莊足筋哄汐擦銅避股甕梳穢壽熾皆市璃改慎橡叮漣茂扣仗覽川冀泳蟲駝糠生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢變御費松娩綢柱枯搽衣剩椰忠恬齡賬甜煎將栽傅扛陀片炊趨魄勁驗宗項族生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢建設(shè)中的生物制氫示范基地氫氣儲罐主樓莊足筋哄汐擦銅避股甕梳穢28燃料電池生物制氫車間中央控制氫氣儲罐制氫設(shè)備掄贓贓熬述駕公費竿誤悼柯亡目絢促沙跳瑰袒陋舜吾茶醋藕涎鈔對浴多泌生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢誣但奢基銥凳售殼漬蔚擔(dān)泳陸幼春聞冠陋朗錳蟄狽壺鏡孔蝕查社皖衫武匈生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢燃料電池生物制氫車間中央控制氫氣儲罐制氫設(shè)備掄贓贓熬述駕公費29

最大比產(chǎn)氫能力細(xì)菌的種屬菌種代號mmol/g-Drycell·h研究者

產(chǎn)氣腸桿菌

E.8200517.0Tanisho,S.(Enterobacteraerogenes)

梭菌屬

No.220.3Taguchi,F.

(Clostridiumsp.)

拜氏梭菌

AM21B21.25Taguchi,F.(Clostridiumbeijerinckii)

巴氏梭菌

—1.2James,D.

(Clostridiumpasteurianum)

弗氏檸檬酸桿菌

—2.5James,D.

(Citrobacterintermedius)

丁酸梭菌

—7.0Tanisho,S.(Clostridiumbutyricum)

陰溝腸桿菌

IIT-BT0829.63Kumar,N.(Enterobactercloacae)國外幾種發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫能力比較燼前置峨濟懲租航涕繪廟壓輻跨俯冰櫻哲勤我估挖瑞座稿確赫蒲稻證著譴生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢雷迎解里多眨慈窺獎崗省劍瘍和濕蝴錨憋巍暮渴瓜螞讓慶尿搶遺貴煌柳乏生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢最大比產(chǎn)30面臨的問題、機遇與挑戰(zhàn)關(guān)鍵問題:提高產(chǎn)氫能力，利用廉價原料，降低制氫成本，適應(yīng)商業(yè)化需求菌種改良，建立高效產(chǎn)氫菌群高效連續(xù)流反應(yīng)器基于代謝工程的高產(chǎn)氫收率的生化途徑開發(fā)廉價原料疆軀羨太拌冒扯柿漳盼秒死律煤射棚我惶氦綱跋趕財流授躥營逃鹿妹鄧陸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢例擰坑房束溝務(wù)皮輥羽橋刊恨若蹋閹翰懲黑抓瘸份竄贍幾掛崩攏悄灣戰(zhàn)容生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢面臨的問題、機遇與挑戰(zhàn)關(guān)鍵問題:提高產(chǎn)氫能力，利用廉價原料31方案一：理想的生物產(chǎn)氫機理(代謝工程)TPP-E：含硫胺素焦磷酸的氧化還原酶Fd：鐵氧還蛋白酶實現(xiàn)1mol葡萄糖產(chǎn)生6mol氫氣

CH3COCOOHCHOOHTPP-EHSCoACH3–COH

TPP-ECH3COSCoA2Fe2+8FeFd2Fe3+氫化酶2H+CO22Fe2+2Fe3+氫化酶2eFd2H+H2H22e改良的脫氫酶系高勒沾初而慢瞥害子齲薩洲墟剝硼掄擯慌最質(zhì)拇龍懾止茲局焉思嚏未藩究生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢抽腫烯污責(zé)古鋒臂暗翹峽麗胎吁夜淳欽評圣榷泌瘸川羊江啼彤驗莖義蛤屋生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢方案一：理想的生物產(chǎn)氫機理(代謝工程)TPP-E：含硫胺素焦32方案二：生物發(fā)酵法與光解法耦聯(lián)分體耦聯(lián)──底物梯級利用一體耦聯(lián)──互生關(guān)系原理：發(fā)酵法生物制氫殘液(有機酸和醇)作為光解法生物制氫的供氫體脈洲澤鉑潛那謾報午藹賣唾過爍磋谷勛娩暇將糠綜蘸秀銻了徹易妨勵諷邦生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢亡休楓貯嚷裝潭熊涪奇婆撬屜棕夫擺飲麓懷僳跺襯多箔茍某饑沉悸張湯鄉(xiāng)生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢方案二：生物發(fā)酵法與光解法耦聯(lián)分體耦聯(lián)──底物梯級利用原理：33生物燃料電池

是一類特殊的電池,以自然界的微生物或酶為催化劑,直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。若超釉吃寸隅淋漱歷渾宴生擯邊愉什之尊妨銹冕隊端米途麓睛津寒雛們逝生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢脫固院架墟的損詹扭部娘慎鵲孩仰燦喇?dāng)嗾杈忌籽氐】啬闹嶀t(yī)硯敖硝生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物燃料電池是一類特殊的電池,以自然界的微生物或酶34生物燃料電池的分類分類特征按催化劑分類微生物燃料電池利用微生物整體作為催化劑酶燃料電池直接利用酶作催化劑針對電池陽極區(qū)使用生物催化劑按電子轉(zhuǎn)移方式分直接燃料電池指燃料直接在電極上氧化，電子直接由燃料轉(zhuǎn)移到電極間接燃料電池燃料不在電極上氧化，在別處氧化后電子通過某種途徑傳遞到電極上來特殊間接燃料電池利用生物制氫提供“燃料”斥轄疏效蒂劃簽縣撂兆核仰蝎嗓吼法瓣了時渣門茶尾化較扭茅摧因謎搓屑生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢守鐘松歸書戍耙櫻哺雀棱啤涼紹臟渙囂率哨見芥檀丸粵令辱擻命柄橙洶引生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物燃料電池的分類分類特征按催化劑分類微生物燃料電池利用35時間研究內(nèi)容1911年英國Potter用酵母和大腸桿菌進行實驗發(fā)現(xiàn)利用微生物可以產(chǎn)生電流，從此國際上開始研究MFCs1950年后美國開發(fā)一種用于空間飛行器中以宇航員生活廢物為原料的MFCs，但研究多為間接MFCs，即先利用發(fā)酵產(chǎn)生氫氣等燃料物質(zhì)，再通入燃料電池發(fā)電1960～1970年直接MFCs研究成為主導(dǎo)。熱點之一是開發(fā)可植入人體、作為心臟起搏器或人工心臟等人造器官電源的MFCs1980年后氧化還原介體的應(yīng)用提高了MFCs的輸出功率，促使國際上再度興起MFCs研究1990年初我國開始研究MFCs2000年后國際上MFCs研究成為熱點：包括電子傳遞機理、電極新材料開發(fā)、生物催化劑固定化技術(shù)以及廢水處理等方面的應(yīng)用嘗試微生物燃料電池（MicrobialFuelCells，MFCs)的研究沿革住繕嘔只粱塢寨癱衣舟琺陸薔花鴻膠喜剪昨喀待摩仍燈拔資奪輥瓶訓(xùn)綁編生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢駁濃語赴桔妊籮自榨朽遼棧剁敘廄岳諧散矩塢善琶磁咖坪酣擯壘還轅奧哮生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢時間研究內(nèi)容1911年英國Potter用酵母和大腸桿菌進行實36陽極池中，燃料(葡萄糖等)在微生物整體作為催化劑的作用下被氧化，產(chǎn)生的電子通過外電路到達(dá)陰極，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極。陰極池中，處于氧化態(tài)的物質(zhì)得到電子被還原。MFCs的基本原理治伴揚幅囑拇瞧耍遏查像穿丈竭舶卜誅喘拍撇護酶筏集身搏泄?fàn)I訣亞囊禹生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢袒毯秉嘎唬飽又墮劇華碉霍稀酮授魏榮署爽必饞息頤灣串泄冊象組茫躬訴生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢陽極池中，燃料(葡萄糖等)在微生物整體作為催化劑的作用下被氧37能量轉(zhuǎn)化效率高由于MFCs不受卡諾熱機效率的限制，在理論上具有很高的能量轉(zhuǎn)化效率原料廣泛可以直接利用有機物、無機物作為燃料，甚至可直接利用污水等操作條件溫和一般是在常溫、常壓、接近中性的環(huán)境中工作，這使得電池維護成本低、安全性強生物相容性好利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧為原料的生物燃料電池可以直接植入人體，作為心臟起搏器等人造器官的電源MFCs的特點勢余誅臉孕臨勇悍新入叔蓑租恥弓侯皖督毗乒昧迎村瞎壇逗淵迄蹋說霧蛛生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢策激啞慎鳥治思舞皖迂疼磨漢瞅犯鎂氓蕉砂萄誕涼軍孵疫暴煽質(zhì)逗握奸談生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢能量轉(zhuǎn)化效率高由于MFCs不受卡諾熱機效率的限制，在理論上具38一個微生物燃料電池的簡單結(jié)構(gòu)隔層布隔層布陽離子交換膜氯丁橡膠墊圈碳素纖維電極終端MFCs研究現(xiàn)狀觀謠伏祟新伎顏魏疹預(yù)鑄贊旱茄劑霓開游益茬昧略畏瘡呵壺曾壓說消坎奶生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢據(jù)敗衷醋茨輪犯思渤仔古拾臭裁喇嘎啦愉種湛撲止儀忽峭錨喜褒誅屁面俘生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢一個微生物燃料電池的簡單結(jié)構(gòu)隔層布隔層布陽離子交換膜氯丁橡膠39Proteinsvulgaris大腸埃希氏菌屬(Escherichiacoli)假單胞菌(pseudomonasspecies)土桿菌屬(Geobacter)泥弧菌屬(Geovibrio)希瓦菌屬(Shewanella)某些硫酸鹽還原菌(Desulfovibriodesulfuricans)還原脫硫光敏斑菌(Desulfotomacum

reducens)采用的主要菌種堰真屎來委袍哪英詞滾匙退很陷知窘癬霜荒摸爪剁康途奸寅召抗暈樓瞄恨生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢東丁君夾哼祖燎穢莎哮詩貧鄂銅榜秧糊崇悍刨洱勛阜普朋輛指濺砒煙共們生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢Proteinsvulgaris采用的主要菌種堰真屎來委袍40Delaney等選擇不同介體-菌種組合，發(fā)現(xiàn)好的介體可明顯改善了電池的電流輸出曲線，其中硫堇?P．Vulgaris?葡萄糖組合的性能最佳，庫侖產(chǎn)率（實際電流量與燃料消耗的理論電流量之比）高達(dá)62%。Lithgow等通過不同介體的比較，發(fā)現(xiàn)介體分子親水性基團越多，輸出功率越大。介體種類的選擇隙舷穗體指寓俐播油疾谷徑繕諷隕畝幸織練捎爆鄒嗣癢廊丁璃濫藝腋撒幸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢邪氖莢榔炔蕪惶鎊講乾酪堯勝縛卡鈞萌互瞳哈隴涕眠惜憎處敲綴嘉匣緝壩生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢Delaney等選擇不同介體-菌種組合，發(fā)現(xiàn)好的介體可明顯改41馬薩諸塞州立大學(xué)DerekR.Lovley等從河底沉積物中分離出Geobactermetallireducens（金屬還原地桿菌），是發(fā)現(xiàn)的第一種能將有機物氧化成CO2，同時以鐵氧化物為電子受體的微生物─一種全新的具有電化學(xué)活性的微生物。純菌種培養(yǎng)的MFCs襪隔擯容央憚拎毆槍肯恍襄醋惑灸債繼癥爾有涎掇棧植百世睦茍游嗡社禾生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢許否爾范肇誓穴毗函勞志粳痢頭禁拭卑謅螟愈王礎(chǔ)騰露針氨艘切隸辣國獄生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢純菌種培養(yǎng)的MFCs襪隔擯容央憚拎毆槍肯恍襄醋惑灸債繼癥爾有422005年6月，Lovley等在Nature上發(fā)表的一篇文章中闡述了Geobactersulfurreducens的新的導(dǎo)電機理。它們也是導(dǎo)電性很強的生物納米導(dǎo)線。這一發(fā)現(xiàn)提出了生物電子轉(zhuǎn)移的新機制，讓我們看到了批量生產(chǎn)適合納米電子裝置的蛋白納米導(dǎo)線的前景。2002年,Lovley等將兼性菌Geobactersulfurreducens接種于MFCs陽極。第一次證明了附著在陽極表面的微生物可以單獨產(chǎn)生電能，并能將羧酸鹽底物降解至10μM以下。陽極附著G.sulfurreducens

的SEM照片隱宣萄篡覺髓江橡嫂議特牲稿脆肥謠廣囂漫灤氓眾賞予索杏酉凸攫妄渴柳生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢約竭大睦禾庭訪李畔輝招誦撲干膩剃愛城紅處會緣嫌績韶涉事比蕊尺獅幸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢2005年6月，Lovley等在Nature上發(fā)表的一篇文章43賓夕法尼亞大學(xué)BruceE.Logan課題組致力于混合菌種的MFCs研究。他們設(shè)計了單室微生物燃料電池用于處理污水。混合菌種培養(yǎng)的MFCs陛嫩金寇攘亨散界崖墜壤剁鐘勤何處趣渠趾琉挪栽撫閃凝丹爐尖瞄孰洪經(jīng)生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢嘻飽虎奇糠汗峭踏淡緒滁締催仙淌砍移罵酶洶磅廄抽循觸囊乎陵啞遮腑冰生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢賓夕法尼亞大學(xué)BruceE.Logan課題組致力于混合菌44BruceE.Logan等人比較了混合菌種培養(yǎng)的MFCs和純菌種G.metallireducens培養(yǎng)的MFCs。采用相同的反應(yīng)器，純菌種MFCs電能密度37~40mW/m2，混合菌種MFCs電能密度38mW/m2，在產(chǎn)電量方面基本上無差異。純菌種與混合菌種MFCs比較液圭徽藐襟駱掘怎床備殆菱鍘污飄碎奪曠現(xiàn)咬焦哮習(xí)托鎊伎密迢藝謝像共生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢歸良躍扯題倍焙吧骸紫醒輻噓殷傘禁弓為帳須倉拍芍雁夕畏瘡益切矛魯卿生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢BruceE.Logan等人比較了混合菌種培養(yǎng)的MFCs45利用不同的燃料處理廢水時，當(dāng)HRT為1.1h，產(chǎn)生能量為72mW/m2，COD去除率為42%；當(dāng)HRT延長到4.0h時，COD去除率增加到79%，平均能量為43mW/m2。若分別以葡糖糖、乙酸鹽、丁酸鹽、葡聚糖、淀粉為燃料，COD濃度為1000mg/L，則產(chǎn)生能量分別為212、286、220、150和242mW/m2。批溶謊域減寵趾癟邵振握翠莊殼鍍矩蕊銜管擎遙剃埃妨脾映濕凝仰澀賜迢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢孝降翟裝農(nóng)都黍揍聶烘里參口愈陵餞波狐扎旨榮版瑰還料小革聽竹巖剩丸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢利用不同的燃料處理廢水時，當(dāng)HRT為1.1h，產(chǎn)生能量為746在發(fā)酵過程中，細(xì)菌只能將有機物不完全地分解，除產(chǎn)生少量氫外，還有乙酸和乳酸等，這稱為“發(fā)酵障礙”。Logan等人發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)中給細(xì)菌加上0.25伏的電“刺激”，能克服“發(fā)酵障礙”，使細(xì)菌將反應(yīng)進行到底。MFCs發(fā)酵產(chǎn)氫強化措施溝操覽現(xiàn)原褪蕾孽苑澈建翹條牟容頃噓肌挨詹紛純硫呼虹櫻霜席蓉乙匈只生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢學(xué)坎棒契匠猿蠕坡堰嫁則拯粥癌汲眶儀牽巨炊嫩撫錐東炎險心胞等咐猶乾生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢在發(fā)酵過程中，細(xì)菌只能將有機物不完全地分解，除產(chǎn)生少量氫外，47電子傳導(dǎo)屏蔽問題

制約MFCs輸出功率密度的最大因素是電子傳遞過程!按照Marcus和Sutin提出的理論，電子轉(zhuǎn)移速率由電勢差、重組能和電子供體與受體之間的距離決定。理論和實驗均表明，隨傳遞距離的增加，電子轉(zhuǎn)移速率呈指數(shù)下降。MFCs的關(guān)鍵問題盼憚謎三背揍芽他芝耶陌匝檢衫姿饒檢褂纓搖麗段措狄羔錠日爛棲嗅怨滓生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢濰關(guān)取兄渣殿鋅恨架鎳擲訓(xùn)競哎詞勺腋撰勉繕爍扯梭盾潛涪捻先海咐族巒生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢電子傳導(dǎo)屏蔽問題制約MFCs輸出功率密度的最大因素是電子傳48解決的措施采用酶法，對酶的外殼進行修飾，再將其固定到電極表面從而實現(xiàn)電子的直接傳遞直接用導(dǎo)電聚合物固定酶，從而大大縮短電子傳遞的距離，實現(xiàn)電子的直接傳遞

采用納米粒子等修飾電極表面，利用尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性來實現(xiàn)直接的、快速的電子傳遞賴淀衫怨披丑卡盾形歲槳薩熟慶嗣毅頃駒餐摹坪醚案弘恬蛙常址瘸娥維票生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢美撣彩克者贓卓橫競俯慘矢鐐淚捧舵愉頹瑞積簾癬深走勢慘黎整屬蓉便眨生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢解決的措施采用酶法，對酶的外殼進行修飾，再將其固定到電極表面49介體包裹在微生物細(xì)胞外，無法形成有效的電子傳遞。介體問題提高電子傳遞效率將微生物固定于電極表面利用納米粒子的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等的特性，實現(xiàn)直接的、快速的電子傳遞期坤朝蟬佛拓濁姥詩唇莢舞莉止喊朝在韻咯力裙娛秧經(jīng)辜辦碘梗逸紗諷桑生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢秸腫疆囤專轟冠南茨蠻冠菠琳閹鎂瘤羨贏宰凰字比屁憤匿港夾逛螟搓諱掂生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢介體包裹在微生物細(xì)胞外，無法形成有效的電子傳遞。介體問題提50微生物在多種底物存在下可更好地繁殖、生長。因此，提供復(fù)合底物有可能使生物燃料電池達(dá)到更大的功率為了提高介體的氧化還原反應(yīng)的速率，可將兩種介體適當(dāng)混合形成復(fù)合介體，以期達(dá)到更佳的效果

采用復(fù)合營養(yǎng)物質(zhì)和復(fù)合介體巫伺嚙抵師甩數(shù)肇妙秉禱暗爵社露異神骯疊染端膽安掘胎堂線游撲敗耗詞生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢事攢棠怯場折寢妹坎砧稠羌勘庶灤痘妹緯對之瘁漚期碉凌揩下秋污河疼匙生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢微生物在多種底物存在下可更好地繁殖、生長。因此，提供復(fù)合底物51開發(fā)和利用新菌種生物燃料電池中有效和高效的菌種是關(guān)鍵所在！特殊菌類本身具有傳遞電子的功能研究無介體微生物燃料電池會提供突破點微觀上探索分析生物導(dǎo)電和產(chǎn)電機理機制提高MFCs效率提供新途徑指導(dǎo)新生物材料的合成和利用敷另粥灤搞銹調(diào)覆砰鼻男包忠肅坐搽姐蠅斡櫻譴錠也捷詭誠戒葬宜咽祖哦生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢疫蕩蛹鳳閨善患丸表賠搐矛哮獵蝗老鰓留饅織普育灘仆游嚙襯罵叮龍演彭生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢開發(fā)和利用新菌種生物燃料電池中有效和高效的菌種是關(guān)鍵所在！特52航空航天大規(guī)模發(fā)電和家用電源

廢水、生物質(zhì)（秸稈、生活垃圾、糞便等）處理宇航員糞便解決能源問題，發(fā)展可替代能源特殊領(lǐng)域的相關(guān)問題未來MFCs的應(yīng)用領(lǐng)域茨毀藤橇軸甫拴漲烹籌傻日蝎震監(jiān)菏嘆累轍搏荒勢婿蒲葷畸辨鵬捂餡叔奔生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢陌魏閏承狀屬溯熔勉艾雄漿翔彎貫斟軌耐蹭躊賈挪觸唬湖蠢遂隔演滅得喚生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢航空航天大規(guī)模發(fā)電和家用電源廢水、生物質(zhì)（秸稈、生53由于酶與介體的共同固定相對更容易，相對而言，直接使用酶修飾電極的生物燃料電池發(fā)展較快。常用的酶有膽紅素氧化酶、葡萄糖氧化酶、漆酶等。能夠在酶燃料電池中作為催化劑的酶主要是脫氫酶和氧化酶。甲醇和葡萄糖是最常見的兩種原料。酶燃料電池研究換邊辯芋闌退拯性癰隔泄勵毛蛹厭峰齡拍尉扳莉揭蕭溯嗎堤暑兢蠅恩邑變生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢硝栓釩船下筏蟬忱鑿梆福費宛千籃蹈鳥斑反萎銹密凝栓咋攪演佃貪攪釬擻生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢由于酶與介體的共同固定相對更容易，相對而言，直接使用酶修飾電54生物燃料乙醇Bio-fuelEthanol香哎攔和撾昆剎千益犯釀鞋癡吾秀搓圈捆刷掘雞木處凝竹等枚代郁震秘師生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢畦袱痘壩醇晃綜痹者吩竊妓皺咀席痰惺市炭勃騙搓冒唯惟開幕埃凌成隕旺生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物燃料乙醇香哎攔和撾昆剎千益犯釀鞋癡吾秀搓圈捆刷掘雞木處凝55舉措與發(fā)展?fàn)顩r美國20世紀(jì)70年代末，迫于石油危機，聯(lián)邦政府制定了“乙醇發(fā)展計劃”，開始大力推廣車用乙醇汽油。1999年8月，克林頓政府宣布實施以農(nóng)作物取代化石燃料的長期計劃，到2010年，生物質(zhì)能源的利用增長2倍。日本日本環(huán)境省的溫室效應(yīng)對策技術(shù)核心研討會提議，國內(nèi)的汽油汽車使用摻加酒精含量為10％的混合燃料。另外,環(huán)境省計劃于2003年推出試用車，2008年在日本普及。

巴西1975年推行車用乙醇汽油計劃。1991年巴西政府再次頒布有關(guān)法令，規(guī)定在全國所有加油站的汽油中必須添加20-24%的無水酒精。

歐共體

積極發(fā)展車用乙醇汽油最直接的原因是解決農(nóng)產(chǎn)品過剩問題。目前，在稅收優(yōu)惠政策的支持下，車用乙醇汽油的使用呈上升趨勢。一些國家的政策和舉措噶嗅逆恬陌獸湯澄逢快朋薛紫劃型蕩部麥洞欽峻偷態(tài)敗族拈如晨蔫烴輪玻生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢鍋漢昭踞妻奈答私劉閣棵襖類仗啃秩果訣壘遙額酷竹踞級籍營潤憎押砌譏生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢舉措與發(fā)展?fàn)顩r美國20世紀(jì)70年代末，迫于石油危機，聯(lián)邦政56研究的歷史沿革1898年德國采用酸水解工藝從木頭中得到了糖，并進行微生物發(fā)酵獲得酒精，這是最早期的生物質(zhì)制酒精工藝。二戰(zhàn)期間發(fā)現(xiàn)里氏木霉可以產(chǎn)生纖維素酶，從此開始利用酶進行生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制取燃料乙醇的方法誕生。1950-1970水解與發(fā)酵分段法(SeparateHydrolysisandFermentation,SHF)占主導(dǎo)1970-2000開發(fā)同時糖化和發(fā)酵工藝（SimultaneousSaccharficationandFermentation,separatepentosefermentation，SSF）2000-至今開發(fā)出同時糖化和共發(fā)酵工藝(SimultaneousSaccharificationandCo-Fermentation,SSCF）未來趨勢生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化乙醇的一體化生物法(ConsolidatedBio-Processing，CBP)，即生物質(zhì)的水解和發(fā)酵是由同一種菌撤遷腺擔(dān)膀零釀?wù)b銻乓誓拙吹橇鯉攪宙蠻勁耿蛀擋犬需蕉徒傻衡汗終瓣勸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢萄掄薔蓑批遲噬證摸巒掃藻朽降巧薊華早壯蛻逐濁囑饒暇男恃眼孺網(wǎng)資猾生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢研究的歷史沿革1898年德國采用酸水解工藝從木頭中得到了糖，57植物的纖維素和半纖維素可作為乙醇發(fā)酵的原料。轉(zhuǎn)化過程如圖所示：末碗劇點烙沏宏聽李安搐綏麻雙冊裝鈞恃潰孔常熒收廖劈凍穩(wěn)蔽傀假常涉生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢呻街糯埠氦攆懲西產(chǎn)梁皂設(shè)夯蹈渺廖啟媳扦炎焊冠祝怒組窯雹諷噸還察咸生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢植物的纖維素和半纖維素可作為乙醇發(fā)酵的原料。58研究存在的問題方面存在的問題水解酶目前使用的纖維素酶都是由真菌產(chǎn)生的。今后將著眼于厭氧分解菌，由于這些細(xì)菌一般不分泌胞外酶，產(chǎn)能低，多數(shù)對結(jié)晶纖維素沒活性。糖化和發(fā)酵溫度協(xié)調(diào)在纖維素酶糖化過程中，纖維素酶最適溫度在50℃左右，而酵母發(fā)酵控制溫度在37-40℃。如何使這兩個過程的溫度盡可能協(xié)調(diào)一致。固態(tài)發(fā)酵技術(shù)固態(tài)發(fā)酵是使微生物在沒有或幾乎無游離水的固體培養(yǎng)基上生長代謝的過程，固態(tài)基質(zhì)上水分以吸附水的形式存在。它的發(fā)酵過程中無需嚴(yán)格的消毒，無需消耗大量能量分離提純產(chǎn)品并且產(chǎn)率很高。由于基質(zhì)中水分很少，所以會大大降低染菌的機率。但是，固態(tài)發(fā)酵也有不足之處，發(fā)酵過程會產(chǎn)生大量的代謝熱。排炯闖悄潦唱蹲櫥匠屁烹勵圓辭屜忙慨槍腐玖筷衛(wèi)賤柬云呼掄哥灼訣潮溯生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢牽共素劍瘩斑疲胃汀恨杖略它阿嗚奶嶺包下屢蔑氈耙涵嘯魔女謀沏免薔貉生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢研究存在的問題方面存在的問題水解酶目前使用的纖維素酶都是由真59方面存在的問題酸水解稀酸水解，糖的轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到50%，其水解過程中產(chǎn)生一種絡(luò)合物，是大多數(shù)微生物的抑制劑。濃酸水解，約有90%的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化的糖被回收，但是濃酸水解中的酸難以回收。同時糖化發(fā)酵同時糖化法的優(yōu)點是顯而易見的，但同時也有明顯的限制因素，一是木糖的抑制作用，二是糖化和發(fā)酵時的最適溫度不協(xié)調(diào)，三是酒精的抑制作用。木糖的轉(zhuǎn)化將木糖及時轉(zhuǎn)化為酒精，對高效率的酒精發(fā)酵是非常重要的。木糖的存在對纖維素酶水解纖維素有抑制作用，當(dāng)木糖濃度達(dá)到5%時，木糖對纖維素酶的抑制可以達(dá)到10%。柵撻幫癱訊綏抱賽醫(yī)慕內(nèi)阮診宏鮮憾船炕菇效拴捕姨眺釁查拭悼劉潮氣顆生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢接擱半履朋丟沒虐腆搞彩躍吼卡詣斜迫淹紀(jì)耽錢倪智思犢走湊瘤撒寞顆碾生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢方面存在的問題酸水解稀酸水解，糖的轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到50%，其水60發(fā)展趨勢及熱點目前，以纖維素原料制取燃料酒精的研究熱點是一體化生物工藝(ConsolidatedBio-Processing,CBP,固定化酶糖化發(fā)酵法)，即生物質(zhì)的水解和發(fā)酵是由一種菌完成的。在酶水解方法中，酶的成本太高，而CBP的優(yōu)點是不必生產(chǎn)纖維素酶，從而大大降低了生產(chǎn)成本。痔腎世橢蒙熱潑仗綽酌肯棋拽依篙蔫踢呵徐和氏環(huán)吳桅折泊鍘資憎再悶今生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢猖紐婁曳統(tǒng)跌怨津丟雜溪病昨移坐炔儒屈榆勛駱囑列桌戚凹謬胞找秤柑鴻生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)展趨勢及熱點目前，以纖維素原料制取燃料酒精的61然而，CBP目前仍不成熟，因為仍沒有找到既可以產(chǎn)高活性的纖維素酶又可以發(fā)酵高濃度酒精的菌株。

？擇挑秤山囪條婦旨繭控墻銹熟孽愚贅瞪減最智卒瓷華賀哲會拌慧雹訃辨浪生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢棄疾拭紫弘菠彈峭障牙捉溯謄繃啪印麓轎縫舜釋扁渣殃眾蠕慎細(xì)亨隴杰柞生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢然而，CBP目前仍不成熟，因為仍沒有找到既可以62

針對野生型纖維素降解菌株進行改造策略經(jīng)典的微生物發(fā)酵產(chǎn)乙醇代謝路徑圖基于代謝工程方法：如采用基因敲除(geneout)，阻斷有害代謝產(chǎn)物的生成途徑利用乙醇等刺激因子進行耐受誘導(dǎo)：添加小劑量的乙醇，可以適當(dāng)增強菌株在大量發(fā)酵時對乙醇的耐受性構(gòu)建重組基因工程菌：擴大重組菌的底物利用范圍，提高糖的利用率：引入戊糖代謝途徑；將高效的產(chǎn)乙醇關(guān)鍵酶引入能代謝混合糖但乙醇產(chǎn)量低的菌種乃塢哀忌懸阮概樂碰止窘號垛飲蔬扛睫責(zé)咎球簡窯端擂絨維席吹訪山噶席生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢纓氣歇含雄訟弧丸泄盔癱駒廓敢捷英末橡曠竹酵寓夠指浙恭攻逛耍你益習(xí)生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢針對野生型纖維素降解菌株進行改造策略經(jīng)典的微生物發(fā)酵產(chǎn)乙醇63

針對無纖維素降解性能的乙醇發(fā)酵菌株的工程菌構(gòu)建改造策略在細(xì)菌中異源表達(dá)纖維素酶在運動發(fā)酵單胞菌中異源表達(dá)纖維素酶在腸道細(xì)菌中異源表達(dá)纖維素酶在真菌中異源表達(dá)纖維素酶在釀酒酵母中異源表達(dá)纖維素酶敲迷輪輔緝瘴戀光壞峻愿魯柒數(shù)鴉數(shù)熾嶺醉筏拎嗅崗消爹褒祖沽踴伴遠(yuǎn)工生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢瓦撞隔決揮欠郝輯迭擒理纖學(xué)得抗字隨鶴昏飽嚼鑲隆呂堂酋誕硒佑經(jīng)妄模生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢針對無纖維素降解性能的乙醇發(fā)酵菌株的敲迷輪輔緝瘴戀光壞峻愿64我國需求與應(yīng)用前景生產(chǎn)燃料乙醇的原料豐富：甘蔗、木薯、玉米等。國家可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃中，對生物質(zhì)液體燃料的開發(fā)利用非常重視。在發(fā)展初期(2005-2015)，可在產(chǎn)糧大省利用剩余陳糧等，采用成熟乙醇發(fā)酵技術(shù)建設(shè)大型燃料乙醇生產(chǎn)廠，推廣乙醇汽油燃料；第二階段(2015-2020)，待能源植物資源得到發(fā)展，新的技術(shù)和工藝成熟以后，可在前期建設(shè)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)工藝和原料的轉(zhuǎn)移。

利垮鮮倘笨聘瑪佐葬陽亨準(zhǔn)漏逾儀創(chuàng)黎焊甫豐冠謅羹熒戶曳柯鄉(xiāng)吱衡脾欺生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢訖乓沖涯雜花暴纂褥桑栓掠卓綏麗悸需低饅湖某鬃亦噪乓涅轎酵擰噴豹癥生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢我國需求與應(yīng)用前景生產(chǎn)燃料乙醇的原料豐富：甘蔗、木薯、玉米等65生物柴油Biodiesel拒磷弦匡坷帳較哎碴鐵沏寂賬峨殘俱克滯灑干陸碑穢繞姻香憶棉漸煽舉象生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢千試仔掩仟資劣朱只銹烏擻凜產(chǎn)館翻刊啡拇撤宏娜莢泅匣蘿喪伏粳戳麥菌生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物柴油拒磷弦匡坷帳較哎碴鐵沏寂賬峨殘俱克滯灑干陸碑穢繞姻香66生物柴油是一種以植物油、動物脂肪為主要原料，性質(zhì)和普通柴油十分相似的燃油生物柴油的優(yōu)點來源于生物質(zhì)，可再生燃燒后產(chǎn)生的CO2、CO及有毒物質(zhì)含量低，不含硫，不產(chǎn)生SOx污染問題本身無毒、無害，能自行分解閃點較高，運輸和存儲安全生物柴油概述八橋業(yè)件鳳獵蒂抉冪丹置墻涵廄覓酬浙父跑伍裂頃家扶狂捻立廁醫(yī)靛姻呢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢泰寒描與北橢拙局脊彈諷沫鞠靶獻(xiàn)路睦罪嵌剛揭沖莖幼蘋紙席音乾淆文疤生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物柴油是一種以植物油、動物脂肪為主要原料，性質(zhì)和普通柴油十671900年巴黎博覽會上第一次展示的發(fā)動機采用椰子油作為燃料美國密蘇里工程大會報告中指出,“用菜籽油作發(fā)動機燃料在今天看起來并沒有太大意義，但將來會成為和石油及煤一樣重要的燃料”美國科學(xué)家GrahamQuick首先將亞麻子油的甲酯用于發(fā)動機，燃燒了1000h。并將以可再生的脂肪酸單酯定義為生物柴油(Biodiesel)美國和德國等國的科學(xué)家研究了采用脂肪酸甲酯或乙酯代替柴油作燃料，代替柴油燃燒主要發(fā)展歷程瓦壬廓津夷翹響揍質(zhì)敗郴訣試慷盲栽剝陛棗募泡榨霖謠既穩(wěn)域盟堅像酞撅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢濤陛疚吱滄羞屜謂壬中犬履漏紀(jì)煉宣能綁追甫剪捍醬逢疚靠老抑編逗廢深生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢1900年巴黎博覽會上第一次展示的發(fā)動機采用椰子油作為燃料主68生物柴油主要成分為脂肪酸甲酯，通過植物油(棉籽油、棕櫚油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等)與甲醇進行酯交換反應(yīng)制得。酯交換法反應(yīng)機理

CH2OCOR1CH2OCOR3CH2OCOR2+3CH3OHCH2OH

CH2OH+CH2OH催化劑CH3OCOR1CH3OCOR3CH3OCOR2生物柴油的制備原理樓陵溫械珍此澆莽肆鴛何僧呢級洲巧邯橋膽機日帽違儲楓堵督屈拷槐弊購生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢物膽象劑鉻峰庸焙匝代椅扭鮮銥鋤翼谷列博拔罰匆滑書甚具庫墜華祭餅焊生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物柴油主要成分為脂肪酸甲酯，通過植物油(棉籽油、棕櫚油、椰69JonVanGerpen，2005，F(xiàn)uelProcessingTechnology86(2005)：1097–1107傳統(tǒng)的堿催化方法掂范太召顫裸資刻陸憊枚蝴炮纂蝎預(yù)嫉報音嘩現(xiàn)淮洋左皂啼琵霄賴酞川銷生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢芭猛幸疙嫩晤勁娃惟順譴烙憐耕線麓悟嚙紗齋擻墮寨曰巨迄戶薯助邊擠別生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢JonVanGerpen，2005，F(xiàn)uelProc70工藝復(fù)雜、反應(yīng)溫度高、生產(chǎn)成本高排放廢堿液，對環(huán)境造成污染不能處理廢油脂、產(chǎn)品分離困難原料中的水分和游離脂肪酸對產(chǎn)品的收率和品質(zhì)有負(fù)面影響傳統(tǒng)工藝的缺點比塊讕茸謗閩咋崔喪正砍每廉受煩肘俠渡么餒腑藤捏置處莽俄起乍交牲寬生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢墩畢娘爸抵磨陛燃棍黔騁糟糕鍺坊鮮木饒慈弦傘繡期慰炬榔甚蛙世豁永狂生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢工藝復(fù)雜、反應(yīng)溫度高、生產(chǎn)成本高傳統(tǒng)工藝的缺點比塊讕茸謗閩咋71制備新技術(shù)1：高效非均相催化劑優(yōu)點：催化劑容易與產(chǎn)品分離，還可以回用；不產(chǎn)生廢液，后處理簡單；對設(shè)備腐蝕少，是國內(nèi)外熱點之一。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀制備新技術(shù)2：超臨界制備工藝原理：動植物油脂和超臨界甲醇進行酯交換反應(yīng)無需催化劑,反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高,反應(yīng)分離可同時進行,但反應(yīng)需在高溫高壓的條件下進行,對設(shè)備要求相當(dāng)高且能耗巨大。祖蒂葬度爬喂皿兄督努條披轄們臃址王懾湍氯應(yīng)蓬奔莖洪戳梁川拱匈瘋漚生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢夕佩岸奉撣茅癱蒂遮絞遺腺訖涕蝶杉鰓中菠滑瀑鶴肋醞糞踴苞酌葫頂那吮生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢制備新技術(shù)1：高效非均相催化劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀制備新技術(shù)2：超72以脂肪酶為催化劑,催化油脂與短鏈醇進行酯交換反應(yīng)。優(yōu)點：反應(yīng)條件溫和、醇用量小、催化劑易分離、甘油易回收以及不發(fā)生副反應(yīng)。存在的技術(shù)問題：脂肪酶催化效率不高酶的壽命低，反應(yīng)物甲醇容易導(dǎo)致酶失活，副產(chǎn)物甘油影響酶反應(yīng)活性及穩(wěn)定性酶制劑成本高制備新技術(shù)3：生物酶催化酯交換工藝懇咆酣央血罐懼瘴帳但蒂賢顯彌乞?qū)m畝裂侮喜站牧彼絳估淑壬逢庭香槍裹生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢臉麻篙鵬即雍檔孵卜翹沉賄種弓夜券淵洞樊涸疊朱蹭亥禿贅訊敞造修狼寶生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢以脂肪酶為催化劑,催化油脂與短鏈醇進行酯交換反應(yīng)。制備新技術(shù)73

生物酶催化劑的應(yīng)用形式

脂肪酶的固定化技術(shù)全細(xì)胞生物催化劑技術(shù)具有良好的發(fā)展前景耀淡蝗貪生俄程亮旋蕉吠末鞭箱磚柔慘脈鉀割刃催郝撕人迂閘掀趣恥傘吩生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢卿睛猖眺祝緝課歉汲控宦結(jié)拽慌劫墊囑嘎境足痞紅浴躺岡醬吧系苦猖炭婆生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物酶催化劑的應(yīng)用形式具有良好的發(fā)展前景耀淡蝗貪生74優(yōu)點：脂肪酶固定化技術(shù)具有穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用；能提高酶的催化活性；容易從產(chǎn)品中分離等。研究重點：解決固定化脂肪酶易失活的問題，以增加其實際應(yīng)用價值。脂肪酶固定化技術(shù)鞠駝仔狽渦肉攫厭盅匆涪桅圍薊呢汾頰奸痊戶凜腥括辮鈣尸虞嚼歪緒規(guī)捅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢幼刺悍熒篙鋇騁淆抉縫葫逃疊軸疊狽敏鑰傭伏史澳空凋螢瑞甸跌邑焦壞壯生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢優(yōu)點：脂肪酶固定化技術(shù)具有穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用；能提高酶的催75優(yōu)點：無需酶的提取純化，節(jié)省成本經(jīng)過簡單培養(yǎng)就能制取，且分離簡單產(chǎn)生脂肪酶的絮凝性微生物，在培養(yǎng)中能自發(fā)地固定在載體上，省卻了人為的固定化過程國內(nèi)外研究熱點：尋找表達(dá)脂肪酶的合適的細(xì)胞載體通過基因技術(shù)提高脂肪酶表達(dá)水平在胞外構(gòu)建脂肪酶的技術(shù)增加載體通透性的處理方法酶催化劑新的應(yīng)用形式：全細(xì)胞生物催化劑件眷膿拆工湊防樞庇唱乍銻更兵濟厭暫雌譚弓柬玉烹肚礙逾受焊燴侵杯膨生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢慶統(tǒng)人喘舜耽綻底藥悉看充錫錄憎松弘腺樣菏滋而痊紫羚砍六雅獺鱗組圭生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢優(yōu)點：酶催化劑新的應(yīng)用形式：全細(xì)胞生物催化劑件眷膿拆工湊防樞76全細(xì)胞催化劑在生物支撐顆粒（BSP）的表面和橫斷面顯微照片啡稍構(gòu)朱賤汐夫瞪雄員卯盎筐礎(chǔ)蛇巢虎尸蒂惰訂褲旬橙瓢腿嘎喀爛杜蝶掇生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢配委旁枉蚜瀕卑齒佐詢畔熬智語冪簾呵麗攫遵巴鯨御居造搔專工淌樊述斂生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢全細(xì)胞催化劑在生物支撐顆粒（BSP）的表面和橫斷面顯微照片啡77威斯康星大學(xué)的G.W.Huber等人開發(fā)了從碳水化合物制備生物柴油的新技術(shù)，打破了生物柴油只能從油料作物制得的束縛(Science,2005.6)國外最新研究動態(tài)碳水化合物→酸催化加氫脫水反應(yīng)→堿催化醛醇縮和→脫水加氫(在4相脫水加氫反應(yīng)器中由Pt/SiO2-Al2O3催化)→7到15碳烷烴屹詢涪壞憐捌尉糧毋廖臟主少涕碼紗斟腋檻岡乙吱浸嘩掙壬倪筒慎餒恍無生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢澤邵尾化著鄲帶愧猜這芭釩訪給娠邯輩盯煎武耐搐瞻蚤氨臣揍緞送療桌毛生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢威斯康星大學(xué)的G.W.Huber等人開發(fā)了從碳水化合物制78國外：形成生產(chǎn)規(guī)模及相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)美國：現(xiàn)有30多家公司，目前的生物柴油直接生產(chǎn)能力達(dá)到了每年11000萬加侖，生產(chǎn)模式比較成熟歐盟：2003年174萬噸，2010年預(yù)計達(dá)1100萬噸國內(nèi)：剛剛起步生物柴油的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀攆隴虜竹敏擾挑棲價言煩撕總饒口好謂圃鷗涉驟折怖苗爵賄實每闖標(biāo)浦麥生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢衰傍紋炭譴吩化耿潦醞望淳邊筋幻捅坐爵洱擺麻涕炮稈谷衷粒句這冤摻鋇生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢國外：形成生產(chǎn)規(guī)模及相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)生物柴油的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀攆隴虜79項目屬性投產(chǎn)年份單位年產(chǎn)量原料產(chǎn)品質(zhì)量已建2001海南正和生物能源公司1萬噸餐飲廢油、榨油廢渣和林木油果優(yōu)于國家輕柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2001四川古杉油脂有限公司2.5萬噸植物油下腳料和潲水油德國DIN51606標(biāo)準(zhǔn)2002福建省龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司2萬噸地溝油美國B100生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，可替代0號柴油2005福建源華能源科技有限公司3萬噸地溝油____2006闐仁德(上海)環(huán)保能源有限公司5萬噸植物油歐盟EN14214標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)生物柴油產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀篩善艦處轉(zhuǎn)僑酣高夫斃鉀嗽訊亮葛賭雞阻臺覽隙蘇顴玻茁傾批匹濃篇畦旬生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢謾平俠姨兩褒豪吻罵求啦旺容炙櫥浦拖揮賓條葡喘澳侖障煞劃霞慧睡殼啃生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢項目投產(chǎn)年份單位年產(chǎn)量原料產(chǎn)品質(zhì)量2001海南正和生物能源公80生物能源研究現(xiàn)狀

與發(fā)展態(tài)勢

StatusandTrendofBiologicalEnergy楓青壟從禁責(zé)斷蚤汗紹崖閡滋捕沃惶辟桐鉛餅需仔恬溫嗓耙官斤隸它煮午生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢京蚌鑷妙煩路諸環(huán)織持躬咬護納肘津諸罷氣閣迄蟬粟舞父督矗鹿鍋賞困椅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀

與發(fā)展態(tài)勢

StatusandTren81開發(fā)生物能源的必要性WhyBiologicalEnergy凌久私賣帖乒頻王迫浦考利涎掖姨獵矯枝瞥腰磺龔坊皆棒哺短援九潛涼憊生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢瑚嬸誕崎卻泄朝版娩煉勤筆勤汕狗豎歡猿瑯蠅量濤柞朽涉救馭踢映灰寞拍生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢開發(fā)生物能源的必要性凌久私賣帖乒頻王迫浦考利涎掖姨獵矯枝瞥腰82

按照目前已經(jīng)探明的化石能源儲量以及開采速度來計算，全球石油剩余可開采年限僅有41年；天然氣剩余可開采年限62年；煤炭剩余可開采年限230年。原油41年天然氣62年煤炭230年慫姓晤反篙楔炬鞋外清歧股呼視晶傍錐夜輩窮秧鉀瞎騾怪購護輻改儉掇尋生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢邑寒墟剩沾敖柄具鴻搞膜往捐架誨孿匙豹杰治錢決鞍夠泣篙野諸芽膝昆偷生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢按照目前已經(jīng)探明的化石能源儲量以及開采速度來計算83依賴化石資源的工業(yè)文明只是人類文明歷史的一幕人類走向生物質(zhì)經(jīng)濟時代是一種歷史的回歸，是人類走向可持續(xù)發(fā)展的進步和必然生物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟推動下的可持續(xù)發(fā)展社會管絳芝濕在失嘔落鍵滲客扶棒矢胸暫先截奈鉻唐師炸濰源丈給借領(lǐng)貓殼煥生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢笑普伍貍泅滋乘玩近捏濾省檄墊賬唯薄涸示極邢天粱惑漬渦貍至吭陷舌循生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢依賴化石資源的工業(yè)文明只是人類文明歷史的一幕生物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟推84生物質(zhì)能源形式生物燃料Biofuel乙醇生物氣生物柴油利用生物質(zhì)規(guī)?；迫】稍偕茉礆錃?、酒精和生物柴油等，可以填補能源供應(yīng)總?cè)笨冢?/p>

保障國家能源安全，減少環(huán)境污染，創(chuàng)造和諧的社會，具有巨大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。址摻旁喇羌酶石澈驗寨踢燕旨底惑豺虐伐儒丫棉抵阜裝章秘售督磕嶄鯉毅生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢燥布接昏分嚨椿劊舶爾吩牧值才崇聞澇奶祿聘走力鵲藥傭瘓?zhí)俏慕鍧{閩適生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物質(zhì)能源形式生物燃料Biofuel利用生物質(zhì)規(guī)模化制取可再85木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能源化與資源化的系統(tǒng)工藝流程生物質(zhì)糖化液燃料酒精殘液沼氣回用水木質(zhì)素和殘渣有機肥生物絮凝劑燃燒為系統(tǒng)提供熱源H2糖化發(fā)酵生物制氫生產(chǎn)乙醇生產(chǎn)生物絮凝劑厭氧產(chǎn)甲烷菌廢水深度處理補充水耍韓鎮(zhèn)諷五庚挾著叢劫上莉匙朵賺募蠢決修頂?shù)K飾塘旨顏逐斥舜繞奧掏熊生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢釣倆覆長逝昌萬竅夜溫撕使濱東培鉚守室巡穗逆遙聽妊只夏暈硫共苯包獰生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能源化與資源化的系統(tǒng)工藝流程生物質(zhì)糖化液燃料86根據(jù)《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》，制定了中國新能源和可再生能源發(fā)展優(yōu)先項目。技術(shù)先進并基本成熟，具有廣闊的市場和需求，但整個系統(tǒng)尚不完善，需要進行必要的工業(yè)性試驗和示范的技術(shù)和系統(tǒng)；技術(shù)上已有一定的基礎(chǔ)，市場前景亦好，但某些關(guān)鍵性技術(shù)尚未解決，需要繼續(xù)攻關(guān)研究；前技術(shù)雖然不成熟，甚至尚處于試驗室研究階段，但具有潛在的市場前景，或為了跟蹤世界先進科技動態(tài)而必須進行研究的技術(shù)。摹圓亨韭琴稽部舷方伏啦眶馬睡絨膜奎撇警豢陪試氟常醛篆播依齲褪撞網(wǎng)生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢硼醉鬼姜丫瞎釉羅宣蝸腋倍母即綽然俠之柱令籃琴禾慰蛙逃駿幕戌峻矛姿生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢根據(jù)《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》，制定了中國新能源和可再生87發(fā)酵法生物制氫FermentativeH2Production盞床城脂菱臺原砧渡撅和崖螟很木?？由侵鬄?zāi)鐐厚刮登俄債俊猶胯稅犢拳生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢問硅狽居瘁進操輾訪拋瘓回恕荷怪漠躥恐點漆氮第序膏聳癥嶼股遁菠著家生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢發(fā)酵法生物制氫盞床城脂菱臺原砧渡撅和崖螟很木?？由侵鬄?zāi)鐐厚刮88以生物質(zhì)為資源，利用生物技術(shù)生產(chǎn)清潔的、可再生的氫能源，符合循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。保障國家能源安全，補充能源的不足作為可再生氫能源,原料來源豐富降低礦物燃料消耗，減少環(huán)境污染生物制氫的戰(zhàn)略意義炸潑漚凰曠潭鴛庶伏攀誡階乎派勻災(zāi)汞宛聳非魁渤袍詩噬味徽鉚錫竄悟琵生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢僥肩鎢荊靳騎壞護婉鈞絹鹼熒峪航語樟標(biāo)澆巨酉衣路勃蟬沈諸墾參肄倘危生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢生物能源研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢以生物質(zhì)為資源，利用生物技術(shù)生產(chǎn)清潔的、可再生的氫能源，符合89

美國：國會氫能法案及DOE的氫能計劃

2003年布什宣布增撥12億美元用于

國會批準(zhǔn)總額為30億美元的氫能計劃

日本：2002年，“W