《生物技术与能源》PPT课件

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1、学习目的了解生物技术在能源生产中的应用。领会生物能源的概念及种类。掌握生物制备能源的各种方法。10生物技术与能源本章概要生物技术在能源生产中的应用生物能源的概念及种类什么是能源？生命的能源机械的能源不可再生能源：石油、煤炭、天然气可再生能源：太阳能、风能、地热能、水能、生物质能一、生物技术在能源生产中的应用1微生物技术与石油开采1.1勘探石油的方法地震法、地球物理法和地球化学法微生物法1.2微生物石油勘探技术的实验依据油区底土中的重烃含量与季节变化存在一定联系，这种联系与微生物相关。抗血清筛选土壤中利用烃的微生物。1.3微生物二次采油技术采油基本原理：油层自身（一次）或外在的压力(

2、二次）强化注水，增加压力（由30%增加到40-50%）微生物产气，增加压力（由30%增加到50-65%）采用效率和成本1.4微生物三次采油原理与效率原理：利用微生物分子生物学技术构建能产生大量CO2和甲烷等气体的基因工程菌株或选育能提高产气量的高活性菌株。目的：目的是让这些工程菌能在油层中不仅产生气体增加井压,而且还能分泌高聚物,糖酯等表面活性剂,降低油层表面张力,使原油从岩石中、沙土中松开,黏度减低,从而提高采油量。效率：进一步提高采油量15%～30%。植物单体小分子燃料光能光合微生物1未来石油的替代物——乙醇乙醇作为燃料的益处不含有毒物质不生成一氧化碳乙醇燃料汽车1.1生产乙醇

3、燃料的生化原理糖代谢与乙醇生成葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O无氧分解或酵解途径（有氧、无氧）有氧分解（有氧）乳酸乙醇1.3传统的乙醇发酵常用原材料:蔗糖或淀粉微生物:酵母菌关键酶:糖水解酶和酒化酶酵母菌巴西太阳能转化为化学能的化学材料中最理想的是甘蔗。它产能有效系数高达2.6%（理论值6%）。据有关资料报道，每公顷耕地平均可产甘蔗干物质35到40吨，所产生的能量相当于14.5吨石油或24到26吨煤所产生的热值。乙醇替代石油的案例巴西早期乙醇生产情况产量（10亿升）A.用于化学工业的乙醇产量;B.用于汽油混合和替代品的乙醇产量乌拉圭靠种植65万公顷的甜高粱并用

4、于发酵生产酒精，其产量可替代大约45%的石油。非洲的马拉维杜瓜酒厂早在1982年就投生产乙醇并用于燃料，它的年产量为1000万升，而该国每年每所需的汽油量仅5000万升，可满足市场所需汽油量的20%。乙醇替代石油的案例发达国家也种植一些是何其本国气候的燃料农作物。像澳大利亚，美国，瑞士和法国，也开始利用大量农作物剩余物和森林的废弃物发酵乙醇。根据有关研究报道用乙醇来代替石油的做法还有很多间接的好处。如把乙醇加入到汽油中，可消除对十四乙基化合物的需求。此外，用乙醇发动机作为动力机，所排出的碳氢化合物比使用石油少64%。因而可知，使用乙醇燃料不仅仅起着代替石油的作用，而且对环境保护也起

5、到积极的作用。乙醇替代石油的案例乙醇代替石油所用的原材料和所面临的困难在当前世界人口相当密集的时代，可利用的土地资源日益减少，粮食供应仍是一大问题。粮食成本较高，这样就可能增加生产乙醇的成本，使乙醇价格明显高于石油价格。1.4乙醇代替石油的困境—第二代燃料乙醇生产乙醇燃料的原材料淀粉类纤维素类糖类其他玉米木材蔗糖菜花高粱木屑甜高粱葡萄小麦废纸糖蜜香蕉大麦森林残留物甜菜乳酪木薯农业残留物饲料甜菜乳浆土豆固体废物甘蔗硫化废物红薯产品废物葡萄糖1.5纤维素发酵生产乙醇生产乙醇原材料化学降解技术生产乙醇原材料酶解法降解技术葡聚糖内切酶(ED)、纤维二糖水解酶(CHB)β-葡萄糖酶(GL)

6、微生物混合发酵法植物“石油”一、产“石油”的树植物界中有许多生物技术产“石油”的树野生产油灌木具有一定遗传变异特性，可通过常规育种技术完全有可能培育出抗寒、高产及抗病虫害的“石油树”发现越来越多的产油树橡胶树牛奶树三角大戟想象的“石油树”苦配巴银合欢油楠“石油”挂满枝头（麻风树）桉树黄鼠草柳树稷巨能草二、油料植物许多植物均能提取出植物油在我国的进展在欧洲许多国家用菜油为原料制取生物柴油的规模化向日葵椰子棕榈花生巴巴苏坚果油菜籽利用油菜籽提取生物柴油：利用油菜籽提取生物柴油，是在国内外首次提出的共沸蒸馏酯化－转酯化生物柴油生产技术，此项技术不仅可以从菜籽油、大豆油等植物油中提取生物

7、柴油，更可以利用地沟油、煎榨废油等废弃油脂来提取生物柴油，转化率高达98％以上。它与传统生物柴油最大的不同在于：传统的方法是先将油菜籽榨成菜籽油，再把菜籽油转化为生物柴油，这两道工序原料浪费大，环境污染物多。在提取过程中，华中农业大学油菜籽深加工研究专家吴谋成教授吴教授又创造性地加入了一种高活性的“酯交换固体催化剂”，使原来不易分离的油物质变得容易分离，从而把生产过程中的废水和废酸液降到最低，避免了环境污染，同时得到高质量的生物柴油和甘油产品。提取生物柴油后形成的生产