进入21世纪以来,越来越多的人们认识到,石油等关键矿产资源将在本世纪中后期逐步接近枯竭。同时,化石燃料的燃烧导致二氧化碳排放量不断增加,造成全球气候变暖。这使得现有的工业和经济发展模式难以为继,开发新的可持续的绿色替代能源已经成为世界各国的紧迫任务。
曲音波
山东大学生物科学学院、微生物技术国家重点实验室教授,国家“973计划”项目首席科学家曲音波,长期从事纤维素酶和可再生资源微生物转化技术研究。纤维素乙醇技术是一种高端的清洁能源技术,因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术,利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料。
曲音波认为,虽然我国是耕地大国,但人均耕地面积较少。基于这种耕地资源和人口发展现状,在今后50~100年期间,大规模发展以粮食为原料的燃料乙醇生产并不现实,也不能长久持续。所以利用可再生性木质纤维素资源,降解转化生产燃料和化学品,是解决资源、环境和农村发展等紧迫问题,实现可持续发展的重要途径。在曲音波眼里,普普通通的玉米秸秆,就能够变身清洁能源。
曲音波带领团队在国际上创新性地提出了采用玉米芯等植物纤维作为原料,生物炼制联产燃料乙醇和化学品的技术路线,形成了上下衔接的产业链。技术经济分析显示,纤维素乙醇生产成本已经接近粮食乙醇成本。新技术既可将原料和预处理成本转移到高附加值产品的生产成本中,又在保障预处理效果的前提下,为下一步的酶解工艺提供了易酶解的原料,提高了纤维素乙醇的经济性。同时,也避开了生物质资源中的半纤维素部分难以转化成乙醇的难题,剩余的木质素也可以生产较高值的化工产品,从而提高生产工艺的整体经济效益,形成产品多元化的合理产业结构。
总之,利用这种工业纤维废渣生产乙醇,已经解决了秸秆乙醇四大难题中的三个( 原料集运储成本高、原料预处理难、戊糖利用难) ,只需集中解决纤维素酶活力提高问题,就有望实现产业化。
曲音波和生物炼制联产燃料乙醇技术路线图
纤维素高效转化的基础是能生产出廉价的纤维素酶。曲音波带领团队利用长期筛选、培育出的具有自主知识产权的斜卧青霉工业菌株,就地使用木糖渣等工业废料作为主要成分,配制成非常廉价的工业培养基。在现场生产出粗的纤维素酶发酵液,不经过任何分离提取过程,连同发酵液中的纤维残渣一同转入酶解发酵工段,避开了原来酶制剂加工、运输所增加的较大成本,大幅度降低了纤维素乙醇生产的用酶成本,成功克服了一般纤维素乙醇生产工艺中商业纤维素酶成本过高的“瓶颈”问题。选育出的青霉抗降解物阻遏突变株,产酶能力达到了国际先进水平,已用于投资建厂生产饲料、食品加工、纺织和造纸工业用酶。
“效率高,不与人争粮,对地域开发很有用。期待能在世界各地广泛推广”。这便是外国专家对曲音波团队“玉米芯生物炼制新技术”的评价。
曲音波:清辞丽“曲”,奏响生物质能源第二篇章
图文简介
纤维素乙醇技术是一种高端的清洁能源技术,因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术,利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料。总之,利用这种工业纤维废渣生产乙醇,已经解决了秸秆乙醇四大难题中的三个(原料集运储成本高、原料预处理难、戊糖利用难),只需集中解决纤维素酶活力提高问题,就有望实现产业化。在现场生产出粗的纤维素酶发酵液,不经过任何分离提取过程,连同发酵液中的纤维残渣一同转入酶解发酵工段,避开了原来酶制剂加工、运输所增加的较大成本,大幅度降低了纤维素乙醇生产的用酶成本,成功克服了一般纤维素乙醇生产工艺中商业纤维素酶成本过高的“瓶颈”问题。
- 来源: 科普中国
- 上传时间:2017-12-25