上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 生物技术与人类 BIOTECHNOLOGY AND HUMAN 课程论文 THESIS OF CURRICULUM JIAO TONG 论文题目：我国清洁能源 生物技术的初步探究 学生姓名： 亢若宇 学生学号： 5122029012 专 业： 化学工程与工艺 指导教师： 周选围 学院（系）： 化学化工学院
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 生物技术与人类 BIOTECHNOLOGY AND HUMAN 课程论文 THESIS OF CURRICULUM 论文题目：我国清洁能源 生物技术的初步探究 学生姓名: 亢若宇 学生学号: 5122029012 专 业: 化学工程与工艺 指导教师: 周选围 学院(系) : 化学化工学院
生物技术与人类课程论文 F13110025122029012亢若宇 我国清洁能源生物技术的初步探究 元若字F13110025122029012 电话：15921503082 E-mail:844618106@qq.com 摘要 我国作为能源消耗大国，又处于高速发展的社会阶段，对能源体现出迫切需 求。然而由于化石能源的不断匮乏，如今已对国家发展起到了一定制约作用。本 文分析了我国在能源方面的现状以及应用清洁能源生物技术的优势，并提出了个 人关于能源生物技术的进一步应用与发展的初步构想。 关键词：生物能源，清洁能源，生物技术，石油 PRELIMINARY STUDY ON THE BIOTECHNOLOGY OF CLEAN ENERGY IN CHINA ABSTRACT China is a country consuming large amount of energy.And it is during a fast-pace developing period nowadays.The whole country shows urgent need to all kinds of energy.However,because of fossil energy shortage in the world,China's development is being limited.This article analyzes the country's present situation about energy,and shows the advantages of applying biotechnology of clean energy at the same time.It also proposes the preliminary conception about the further application and development of this technology Key Words:biological energy,clean energy,biotechnology,petroleum
生物技术与人类课程论文 F1311002 5122029012 亢若宇 我国清洁能源生物技术的初步探究 亢若宇 F1311002 5122029012 电话：15921503082 E-mail: 844618106@qq.com 摘 要 我国作为能源消耗大国，又处于高速发展的社会阶段，对能源体现出迫切需 求。然而由于化石能源的不断匮乏，如今已对国家发展起到了一定制约作用。本 文分析了我国在能源方面的现状以及应用清洁能源生物技术的优势，并提出了个 人关于能源生物技术的进一步应用与发展的初步构想。 关键词：生物能源，清洁能源，生物技术，石油 PRELIMINARY STUDY ON THE BIOTECHNOLOGY OF CLEAN ENERGY IN CHINA ABSTRACT China is a country consuming large amount of energy. And it is during a fast-pace developing period nowadays. The whole country shows urgent need to all kinds of energy. However, because of fossil energy shortage in the world, China’s development is being limited. This article analyzes the country’s present situation about energy, and shows the advantages of applying biotechnology of clean energy at the same time. It also proposes the preliminary conception about the further application and development of this technology. Key Words: biological energy, clean energy，biotechnology，petroleum
生物技术与人类课程论文 F13110025122029012亢若宇 随着中国工业化程度的提高与经济发展对石油的依赖程度日益增加-石油等化 石能源作为非可再生资源日益枯竭，而寻找石油的替代资源对我国的经济和社会 的长远发展有着非常重要的战略意义，目前在我国资源条件和技术条件的制约下， 生物能源成为了有可能大规模替代石油产品的主要选择之一。 1我国能源现状分析 众所周知，我国目前工业化水平不断提升，经济增长率也维持在相当水平。 但从目前发展趋势看，石油、煤炭、天然气等资源需求量较大，而国内部分油田 己经将钻井深度打到极限，石油资源正逐步走向匮乏。根据专家预测，到2020年 国内石油资源对需求的保证程度可能只有42%，对外依存度将会逐年提高。由此 可见，当下改变能源结构是国家可持续发展的关键保证，其中生物能源扮演着重 要角色。 然而，清洁能源生物技术的产业化并不像理想中那么乐观。据统计，目前我国 生物柴油生产企业的生产规模不大，大多在10万吨/年以下。主要原因是原料供应 不足，例如生产生物柴油的主要原料是地沟油、废弃植物油和菜子油。但地沟油 和废弃植物油回收难度大，原料品质不稳定，加工费用高，大量使用菜子油做原 料成本高，又会对食用油的正常供应构成威胁。目前还有报道用海藻生产生物柴 油，但目前还在实验室阶段，离商业化运营尚有距离。山 2清洁能源生物技术概述 2.1生物柴油 生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及 动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的 再生性柴油燃料。目前生物柴油途径有：化学反应法、物理处理法、生物酶 法和工程微藻法。由于柴油在目前的能源结构中占有重要地位，生物能源成功 转化成生物柴油，进而实现了和各类常规能源的相互转化，保证了对能源危机 的化解的技术上的可能性
生物技术与人类课程论文 F1311002 5122029012 亢若宇 随着中国工业化程度的提高与经济发展对石油的依赖程度日益增加- 石油等化 石能源作为非可再生资源日益枯竭，而寻找石油的替代资源对我国的经济和社会 的长远发展有着非常重要的战略意义- 目前在我国资源条件和技术条件的制约下， 生物能源成为了有可能大规模替代石油产品的主要选择之一。 1 我国能源现状分析 众所周知，我国目前工业化水平不断提升，经济增长率也维持在相当水平。 但从目前发展趋势看，石油、煤炭、天然气等资源需求量较大，而国内部分油田 已经将钻井深度打到极限，石油资源正逐步走向匮乏。根据专家预测，到 2020 年 国内石油资源对需求的保证程度可能只有 42％，对外依存度将会逐年提高。由此 可见，当下改变能源结构是国家可持续发展的关键保证，其中生物能源扮演着重 要角色。 然而，清洁能源生物技术的产业化并不像理想中那么乐观。据统计，目前我国 生物柴油生产企业的生产规模不大，大多在 10 万吨/年以下。主要原因是原料供应 不足，例如生产生物柴油的主要原料是地沟油、废弃植物油和菜子油。但地沟油 和废弃植物油回收难度大，原料品质不稳定，加工费用高，大量使用菜子油做原 料成本高，又会对食用油的正常供应构成威胁。目前还有报道用海藻生产生物柴 油，但目前还在实验室阶段，离商业化运营尚有距离。 2 清洁能源生物技术概述 2.1 生物柴油 生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及 动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的 再生性柴油燃料。目前生物柴油途径有: 化学反应法、物理处理法、生物酶 法和工程微藻法。由于柴油在目前的能源结构中占有重要地位,生物能源成功 转化成生物柴油,进而实现了和各类常规能源的相互转化,保证了对能源危机 的化解的技术上的可能性
生物技术与人类课程论文 F13110025122029012亢若宇 2.2燃料乙醇 燃料乙醇是指以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等粮食作物和非粮食 作物为原料，经过发酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂，成为专门用于燃料的乙 醇。燃料乙醇使用有两种方法。其一是以乙醇为汽油的“含氧添加剂”，通常这种 无铅汽油约含10%的乙醇。另一种方法是使用乙醇代替汽油，这方面的工艺也十分 成熟。)目前，采用生物技术使得乙醇产出成本大大降低，与生产石油基本持平。 美国已拟定长远规划，将于2030年将30%的液体燃料由生物酒精替代。 2.3生物制氢 由于氢无色、无味、无毒的特性，氢气被认为是最理想的能源之一。但电解 水制氢能耗仍然很高，此时方法体现了其优越性。而生物制氢可以分为两种利用 生物产生氢气的方法：生物质气化制氢以及微生物发酵制氢。目前我国科学家已 获得了高效产氢的微生物，可以小规模地进行生物制氢。由于氢能在未来能源结构 中占有极重要地位，生物能源成功转化成氢能，同样保证了对能源危机的化解的技 术上的可能性。4 3能源生物技术的优势 3.1可再生性 作为可再生能源的一员，生物能源由于通过植物的光合作用可以再生，其资源 丰富，可保证能源的永续利用。只要有太阳，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质 能就不会枯竭。针对我国追求绿色、可持续发展的战略定位，清洁能源生物技术正 是与之相符。) 3.2替代性 作为可再生能源，在从传统能源转变的过程中，必须考虑实际的成本与可操
生物技术与人类课程论文 F1311002 5122029012 亢若宇 2.2 燃料乙醇 燃料乙醇是指以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等粮食作物和非粮食 作物为原料,经过发酵、蒸馏制得乙醇,脱水后再添加变性剂,成为专门用于燃料的乙 醇。燃料乙醇使用有两种方法。其一是以乙醇为汽油的“含氧添加剂”,通常这种 无铅汽油约含 10%的乙醇。另一种方法是使用乙醇代替汽油,这方面的工艺也十分 成熟。目前，采用生物技术使得乙醇产出成本大大降低，与生产石油基本持平。 美国已拟定长远规划,将于 2030 年将 30%的液体燃料由生物酒精替代。 2.3 生物制氢 由于氢无色、无味、无毒的特性，氢气被认为是最理想的能源之一。但电解 水制氢能耗仍然很高，此时方法体现了其优越性。而生物制氢可以分为两种利用 生物产生氢气的方法：生物质气化制氢以及微生物发酵制氢。目前我国科学家已 获得了高效产氢的微生物,可以小规模地进行生物制氢。由于氢能在未来能源结构 中占有极重要地位,生物能源成功转化成氢能,同样保证了对能源危机的化解的技 术上的可能性。 3 能源生物技术的优势 3.1 可再生性 作为可再生能源的一员，生物能源由于通过植物的光合作用可以再生, 其资源 丰富,可保证能源的永续利用。只要有太阳,绿色植物的光合作用就不会停止,生物质 能就不会枯竭。针对我国追求绿色、可持续发展的战略定位,清洁能源生物技术正 是与之相符。 3.2 替代性 作为可再生能源，在从传统能源转变的过程中，必须考虑实际的成本与可操
生物技术与人类课程论文 F13110025122029012亢若宇 作性。而生物质能源则是最具产业化与规模化前景的可再生能源。生物能源廉价、 易取，、生产简单，可以被充分利用。该能源如能够以产业化形式得以大规模实现， 将为化解能源危机提供了良好的机会。山 3.3储存量大 由于地球上生物数量巨大，生物能源表现出巨大的储存量。在这些物质所蕴藏 的能量相当惊人。据中国工程院副院长杜祥琬曾估计，我国生物质能源蕴藏量很大， 每年可用总量折合为5亿吨标准煤。) 4我国未来能源生物技术发展展望 4.1充分利用农林木质纤维素残留物 事实上，我国农业木质纤维素废弃物每年可达7~9亿t,但直接燃烧方式利用废 弃在田间地头烧掉的秸秆资源量有3.22亿t,若将秸秆的1/2以16%的转化率生产燃 料乙醇年产量可达2600万t。我国森林面积1.286亿hm2,年可利用的木材及林业 废弃物近2亿t,以16%的转化率生产燃料乙醇，年产量可达3200万t。円 4.2有效开发边际土地种植高产能源植物 据初步估算，我国潜在资源、全国宜林地和荒沙、荒地5700万hm2,不适宜发 展农业的边际土地近1亿hm2。杜祥琬院士等认为目前中国的可再生能源利用的 生物质资源约2.8亿t标准煤，随着社会经济发展，废弃生物质资源将不断增加，加上 开发利用各类边际土地、规模化种植能源作物和能源林木，到2030年可再生能源利 用的生物质资源有望达到8.9亿t标准煤。4 4.3“高光效植物”的培育与种植 选育“高光效植物”植物可以从源头或本质上解决生物质能源原料质量问题。 在保证农作物高产稳产的前提下，通过现代生物技术系统可以改良作物细胞壁结 构与组成使其秸秆能够有效降解并高效转化为生物燃料的作物。如能在贫瘠的土
生物技术与人类课程论文 F1311002 5122029012 亢若宇 作性。而生物质能源则是最具产业化与规模化前景的可再生能源。生物能源廉价、 易取,、生产简单,可以被充分利用。该能源如能够以产业化形式得以大规模实现, 将为化解能源危机提供了良好的机会。1 3.3 储存量大 由于地球上生物数量巨大,生物能源表现出巨大的储存量。在这些物质所蕴藏 的能量相当惊人。据中国工程院副院长杜祥琬曾估计,我国生物质能源蕴藏量很大， 每年可用总量折合为 5 亿吨标准煤。 4 我国未来能源生物技术发展展望 4.1 充分利用农林木质纤维素残留物 事实上,我国农业木质纤维素废弃物每年可达 7～9 亿 t,但直接燃烧方式利用废 弃在田间地头烧掉的秸秆资源量有 3.22 亿 t,若将秸秆的 1/2 以 16%的转化率生产燃 料乙醇,年产量可达 2 600 万 t。我国森林面积 1.286 亿 hm2,年可利用的木材及林业 废弃物近 2 亿 t,以 16%的转化率生产燃料乙醇,年产量可达 3 200 万 t。 4.2 有效开发边际土地种植高产能源植物 据初步估算,我国潜在资源、全国宜林地和荒沙、荒地 5 700 万 hm2,不适宜发 展农业的边际土地近 1 亿 hm2。杜祥琬院士等认为目前中国的可再生能源利用的 生物质资源约 2.8 亿 t 标准煤,随着社会经济发展,废弃生物质资源将不断增加,加上 开发利用各类边际土地、规模化种植能源作物和能源林木,到 2030 年可再生能源利 用的生物质资源有望达到 8.9 亿 t 标准煤。 4.3“高光效植物”的培育与种植 选育“高光效植物”植物可以从源头或本质上解决生物质能源原料质量问题。 在保证农作物高产稳产的前提下,通过现代生物技术系统可以改良作物细胞壁结 构与组成使其秸秆能够有效降解并高效转化为生物燃料的作物。如能在贫瘠的土
生物技术与人类课程论文 F13110025122029012亢若宇 地、荒山野岭、污染严重而不能种植粮油作物的地方，种植环境适应能力强、生物 质产量丰富的优质能源植物，将很大程度解决目前原料不足等问题。 4.4清洁能源生物技术的创新与优化 目前国内对生物质能的关注依旧不足，相应的研究技术含量较低，同时新技 术开发不足。利用生物质热解液化、直接燃烧的工业技术未取得突破性的进展。 如果能够优化创新相关技术，清洁能源生物技术的应用将更为广泛。 参考文献 [川富饶.面对金融危机，生物能源还必须得到重视与发展.).市场周刊，2009(06)： 111-113 [2]周选围.生物技术概论.M1上海.高等教育出版社.(2010.3)：214. [3]纪占武关于发展生物能源化解能源危机的思考).东北大学学报， 2009(06):490-495 [4刊]任南琪生物制氢技术的发展与应用前景)哈尔滨工业大学学报， 2010(06):855-863 [S]彭良才论中国生物能源发展的根本出路).华中农业大学学报，2011(2)1-5
生物技术与人类课程论文 F1311002 5122029012 亢若宇 地、荒山野岭、污染严重而不能种植粮油作物的地方,种植环境适应能力强、生物 质产量丰富的优质能源植物，将很大程度解决目前原料不足等问题。 4.4 清洁能源生物技术的创新与优化 目前国内对生物质能的关注依旧不足，相应的研究技术含量较低，同时新技 术开发不足。利用生物质热解液化、直接燃烧的工业技术未取得突破性的进展。 如果能够优化创新相关技术，清洁能源生物技术的应用将更为广泛。 参考文献 富饶.面对金融危机，生物能源还必须得到重视与发展. [J].市场周刊，2009（06）： 111-113. 周选围.生物技术概论. [M]上海.高等教育出版社.（2010.3）：214. 纪 占 武 . 关 于 发 展 生 物 能 源 化 解 能 源 危 机 的 思 考 [J]. 东 北 大 学 学 报 ， 2009(06):490-495. 任南琪.生物制氢技术的发展与应用前景[J].哈尔滨工业大学学报， 2010(06):855-863. 彭良才.论中国生物能源发展的根本出路[J].华中农业大学学报，2011(2):1-5. 唐金稳.遗产旅游可持续发展研究[J].商业研究，2012(22):93-94. 唐金稳.遗产旅游可持续发展研究[J].商业研究，2012(22):93-94. 樊锦诗.基于世界文化遗产价值的世界文化遗产地的管理与监测[J].敦煌研究，2008(06):1-5