生物技术与人类生活(10)能源和环保PPT课件
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第九章生物技术与能源
• 优点：条件温和、醇用量小、无污染排放。
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第九章生物技术与能源
主要问题：
• 对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%60%。
• 酶的使用寿命短。 • 副产物甘油和水难于回收。
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第九章生物技术与能源
2、利用“工程微藻”生产柴油
1）、归属：“硅藻类”的一种“工程小环藻”。
二、生物柴油的优势（7条）： 1、具有优良的环保特性 • 硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低； • 不含芳香族烷烃，废气对人体损害低。 • 含氧量高，燃烧时排烟少，一氧化碳的排
放少。
• 生物降解性高。
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第九章生物技术与能源
2、低温发动机启动性能：无添加剂冷滤点达 -20℃。
3、润滑性能：磨损率低，使用寿命长。
第九章生物技术与能源
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2020/12/9
第九章生物技术与能源
• 本章共2个学时,均为课堂讲授 • 教学目的和要求：了解掌握微生物与石油开发及其他新型
能源工业上的应用技术及应用进展。
• 教学重点和难点：微生物在石油开发及其他新型能源工业 上的应用技术。
• 教学方法与手段：课堂教学与自学相结合 • 第一节 微生物与石油开发 • 第二节 生物技术与新能源 • 复习与作业要求：自习为主 • 考核知识点：微生物在石油开发及其他新型能源工业上的
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第九章生物技术与能源
三、生物柴油的生产方法 1、利用食用油生产生物柴油； 2、利用"工程微藻"生产柴油。
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第九章生物技术与能源
1、利用食用油生产生物柴油
1）、化学合成法
• 用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇 在酸或者碱性催化剂和高温(230～250℃) 下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲 酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。
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第九章生物技术与能源
主要问题：
• 对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%60%。
• 酶的使用寿命短。 • 副产物甘油和水难于回收。
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第九章生物技术与能源
2、利用“工程微藻”生产柴油
1）、归属：“硅藻类”的一种“工程小环藻”。
二、生物柴油的优势（7条）： 1、具有优良的环保特性 • 硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低； • 不含芳香族烷烃，废气对人体损害低。 • 含氧量高，燃烧时排烟少，一氧化碳的排
放少。
• 生物降解性高。
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第九章生物技术与能源
2、低温发动机启动性能：无添加剂冷滤点达 -20℃。
3、润滑性能：磨损率低，使用寿命长。
第九章生物技术与能源
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2020/12/9
第九章生物技术与能源
• 本章共2个学时,均为课堂讲授 • 教学目的和要求：了解掌握微生物与石油开发及其他新型
能源工业上的应用技术及应用进展。
• 教学重点和难点：微生物在石油开发及其他新型能源工业 上的应用技术。
• 教学方法与手段：课堂教学与自学相结合 • 第一节 微生物与石油开发 • 第二节 生物技术与新能源 • 复习与作业要求：自习为主 • 考核知识点：微生物在石油开发及其他新型能源工业上的
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第九章生物技术与能源
三、生物柴油的生产方法 1、利用食用油生产生物柴油； 2、利用"工程微藻"生产柴油。
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第九章生物技术与能源
1、利用食用油生产生物柴油
1）、化学合成法
• 用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇 在酸或者碱性催化剂和高温(230～250℃) 下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲 酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。
生物技术与能源ppt课件
生物技术与能源
10.2 未来石油的替代物——乙醇
10.2.5 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) 微生物混合发酵法
巴西种植甘蔗发展乙醇燃料
10.2.5 纤维素发酵生产乙醇
生物技术与能源
10.5.1.1 产氢的微生物
常见产氢的非光合微生物 厌氧菌： 巴氏梭菌、产气微球菌、雷氏丁酸杆菌、克 氏杆菌等。 兼性厌氧菌： 大肠杆菌、嗜水气单胞菌、软化芽胞杆菌、 多粘芽胞杆菌等。
生物技术与能源
10 生物技术与能源
10.5 未来新能源 10.5.1 氢能 10.5.1.1 产氢的微生物 生物质制氢技术 以生物质为原料利用热物理化学原理与技术制 氢，如生物质气化制氢，超临界转化制氢，高温 分解制氢；基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇转化 制氢。 利用生物途径转换制氢,如微生物发酵、直接 生物光分解等。
麻风树(小桐子、青桐木 ）
生物技术与能源
10.3 植物“石油”
10.3.2 油料植物 常见产油的植物 向日葵、棕榈、椰子、花生、玉米、白菜、 香蕉、胡萝卜、棉籽、油菜子和巴巴苏坚 果 提高植物产油量的途径 增加脂肪酸合成底物来提高油脂合成水平。 增加油脂合成途径的关键酶的基因表达。
生物技术与能源
—甲烷
10.4.2 应用举例 我国是沼气生产最大量的国家，生产量高 达7×106生物气单位，相当于22×106吨煤 的能量。 印度也是一个生产沼气的大国。按印度现 有沼气的发展计划及规模，预测到2015年 前，可建立1千万～2千万个沼气池，到时 印度的燃料源很可能以沼气为主。
酵母菌
生物技术与能源
生物技术与环境 PPT
22
生物滤池
生物滤池于1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究, 1910年后期在美国开始了大规模的应用，20世纪70年 代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生 物滤池又得到了的改进，应用范围不断扩大。
23
生物滤池的构造 生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。
24
池壁 滤料 布水系统 排水系统
(2)化学需氧量(COD)：用强氧化剂——重铬酸钾，在酸性条件下能够将
有机物氧化为H2O和CO2，此时所测出的耗氧量称为化学需氧量(COD)。 • COD能够比较精确地表示有机物含量，而且测定需时较短，不受水质限制，
因此多作为工业废水的污染指标。
(3)总需氧量(TOD)：有机物主要是由碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)等元素
26
煤炭的微生物脱硫
细菌浸出法
• 利用微生物把煤炭中不同类型的硫分解成可溶性铁 盐和硫酸后滤出煤粉。
表面改性法
• 利用细菌的氧化作用或附着作用改变黄铁矿表面性 质(疏水性)，提高分离能力，从而将黄铁矿从煤中 脱除。
27
微生物对无机废气的处理
• 微生物对无机废气的处理主要利用一些化能自养 菌如硝化细菌、硫化细菌和氢细菌等。
微型动物：存在多种原生动物、轮虫、以及甲壳类
等。
7
2. 人工湿地处理系统法
湿地：
• 每年在足够长的时间内均具有前的表面水层,能 维持大型水生植物生长的生态系统。
人工湿地：
• 根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理 废水。
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
人工湿地处理系统的优点：
所组成。当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、 NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量(TOD)。
生物滤池
生物滤池于1889年在劳伦斯实验厂首先开始研究, 1910年后期在美国开始了大规模的应用，20世纪70年 代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生 物滤池又得到了的改进，应用范围不断扩大。
23
生物滤池的构造 生物滤池由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。
24
池壁 滤料 布水系统 排水系统
(2)化学需氧量(COD)：用强氧化剂——重铬酸钾，在酸性条件下能够将
有机物氧化为H2O和CO2，此时所测出的耗氧量称为化学需氧量(COD)。 • COD能够比较精确地表示有机物含量，而且测定需时较短，不受水质限制，
因此多作为工业废水的污染指标。
(3)总需氧量(TOD)：有机物主要是由碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)等元素
26
煤炭的微生物脱硫
细菌浸出法
• 利用微生物把煤炭中不同类型的硫分解成可溶性铁 盐和硫酸后滤出煤粉。
表面改性法
• 利用细菌的氧化作用或附着作用改变黄铁矿表面性 质(疏水性)，提高分离能力，从而将黄铁矿从煤中 脱除。
27
微生物对无机废气的处理
• 微生物对无机废气的处理主要利用一些化能自养 菌如硝化细菌、硫化细菌和氢细菌等。
微型动物：存在多种原生动物、轮虫、以及甲壳类
等。
7
2. 人工湿地处理系统法
湿地：
• 每年在足够长的时间内均具有前的表面水层,能 维持大型水生植物生长的生态系统。
人工湿地：
• 根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理 废水。
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
人工湿地处理系统的优点：
所组成。当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、 NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量(TOD)。
生物技术与人类生活10--能源和环保幻灯片
3、植物“石油〞
〔1〕产“石油〞的灌木
主要是指橡胶树的近缘植 物，所含的汁液丰富且含有高比 例的碳氢化合物，经过适当加工， 可与汽油混合作为动力机的燃料。 如美洲、欧洲、前苏联和非洲均 有发现的牛奶树、三角大戟；美 国和日本的兰桉树；巴西的可比 巴乔木；菲律宾和马来西亚的银 合欢树等。根据专家推论，假设 全球的1/3沙漠和旱地都种上
3 、物城。市固垃体圾废的弃填埋物、处堆理肥和燃烧，矿渣的生物淋
溶处理等。 如果按照技术层次来分，那么可分为：
低层次 固体垃圾的生物处理 填埋技术及堆 肥法；
中层次 矿渣的生物淋溶处理 微生物冶金或 浸矿
〔可从贫矿、废矿、尾矿或火冶炉渣中提取出 贵重金属或稀有金属；防止或减少固体废物对 环境的污染。〕
乙醇作为燃料的优点：产能效率 高、燃烧期间不生成有毒的一氧化碳 和可通过微生物大量发酵等等。
从目前人类正在开发的许多产能 的技术和效益来看，乙醇很可能是未 来的石油替代物。
乙醇的三种生产方式：微生物发 酵、石油衍生物和化学合成。
微生物发酵生产乙醇：主要用淀粉、纤 维素、糖类、果蔬类和硫化废物等作 原料。
2、核酸探针和PCR技术
用病原微生物特有的DNA片段作成探针，通 过监测外界环境中有无对应互补的DNA片段存在， 即可检测出水等环境中有没有致病菌；如大肠杆 菌、志贺氏菌、沙门氏菌和乙肝病毒、爱滋病病 毒等。
PCR技术是对致病菌的特异性DNA片段在体 外进展百万倍扩增的一种非常快速和简便的新方 法，有极高的灵敏度和特异性，在被检测的病原 微生物极少时也能起作用，甚至100毫升水样中只 要有一个细菌也能被检测出来。它可以弥补DNA 探针分子直接杂交的缺乏，也可以直接用于土壤、 废物和污水等环境标本中的生物检测，包括那些 不能进展人工培养的病原微生物的检测。
现代生物技术对人类社会的总体影响ppt课件
知识点二 现代生物技术对社会和环境的影响
3．理性的看待现代生物技术，下列说法中不正确的是(C )
A．制订规范性的国际法规、具有法律性的国际条例来限制 和制止生物技术的滥用 B．现代生物技术是一把双刃剑，我们应该用其利避其害 C．摈弃现有的道德规范，推动科学的发展 D．由于受科学发展水平的限制，在现代生物技术实践中， 有时会出现人们意想不到的后果
思考：生物技术在实现可持续发展中有什么 作用？
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
生物技术在实现可持续发展战略中的作用
消除贫困
资源保护
环境污染和控制 生态恢复
人类居住区可持续发展 卫生和健康 消费与社会服务
活动2
阅读课本P63—64、前后 4人小组讨论，归纳、选 出小组代表回答问题
问题：
1. 现代生物技术如何影响社会和环境？ 2. 现代生物技术具有“双刃剑”效应， 你是如何理解的？
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
生物技术在实 现可持续发展 战略中的作用
全球环境保护 防灾减灾
产业政策
人口与教育
交通发展 持续可再生能源
清洁生产与环境产业 持续农业发展
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
活动1
阅读课本P63、前后 4人 小组讨论，归纳、选出 小组代表回答问题
3．理性的看待现代生物技术，下列说法中不正确的是(C )
A．制订规范性的国际法规、具有法律性的国际条例来限制 和制止生物技术的滥用 B．现代生物技术是一把双刃剑，我们应该用其利避其害 C．摈弃现有的道德规范，推动科学的发展 D．由于受科学发展水平的限制，在现代生物技术实践中， 有时会出现人们意想不到的后果
思考：生物技术在实现可持续发展中有什么 作用？
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
生物技术在实现可持续发展战略中的作用
消除贫困
资源保护
环境污染和控制 生态恢复
人类居住区可持续发展 卫生和健康 消费与社会服务
活动2
阅读课本P63—64、前后 4人小组讨论，归纳、选 出小组代表回答问题
问题：
1. 现代生物技术如何影响社会和环境？ 2. 现代生物技术具有“双刃剑”效应， 你是如何理解的？
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
生物技术在实 现可持续发展 战略中的作用
全球环境保护 防灾减灾
产业政策
人口与教育
交通发展 持续可再生能源
清洁生产与环境产业 持续农业发展
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
活动1
阅读课本P63、前后 4人 小组讨论，归纳、选出 小组代表回答问题
生物学是人类生活密切相关的自然科学课件(共22张PPT)-2024届高一生物学沪科版2020必修1
五.生态学原理指导人类可持续发展
上海中心城区的生态公园
运用生态学原理，将人类活动合 理融入地球生态系统，是解决可持续发 展问题的有效途径。“绿水青山就是金 山银山”，生动形象地阐明了人类社会 发展与环境的“舟水关系”，更是我们 加强生态文明、建设美丽中国、构建人 与自然生命共同体的努力方向。
课堂练习
特定的方法转入到靶细胞的细胞核 马
中，使靶细胞获得新的、特定的生
铃 薯
物学性状。
转基因的棉花
西红柿 大豆
二．基因编辑技术为农业和医学提供了更广阔的发展空间
基因编辑技术：在细胞和分子 生物学研究基础上建立起来的基因 编辑技术，通过特定的“工具”可 以重新编辑细胞中DNA的遗传信息， 以此改变细胞的生物学性状。
T 淋巴细胞攻击肿瘤示意图
基因治疗
基因治疗
通过对特定基因的定点敲除 或替换，建构人类疾病的动物模 型，可以书助科学家研究特定基 因的功能，或设计出相关疾病治 疗的药物。而对于基因突变引起 的疾病，如血友病等，有望直接 通过对突变基因的修复，改造进 行治疗。基国治疗给这些患者带 来治愈的新希望。
四.现代发酵工程在人类的生产和生活中广泛应用
现代发酵工厂设备
发酵工程：利用微生物的生命 活动来大量生产人们所需生物产品 的工程技术。
发酵工程的应用
1）食品领域：酿酒，酸奶，酱油，味精等； 2）医药领域：发酵工程技术生产的人源重组蛋白质药物（如重组人胰岛素、干扰 素、白介素等）具有重要的治疗作用；
发酵工程的应用
3）农牧业领域：微生物的产物可以 当作土壤肥料，可以为畜牧业养殖提供 食物，还能产生抗虫抗病物质；
第一代杂交水稻
中国的杂交水稻研究起始于 1964 年。1973 年，袁隆平带领 的研究团队以细胞质雄性不育系为 遗传工具，突破实现了三系法配套 ，培育出第一代杂交水稻。
现代生物技术与人类ppt课件
人类辅助生育技术为广大不育 患者带来了极大的福音，也给人类 带来了新的思考！
中国台湾，1985年4月诞生第一例试 管婴儿。
中国大陆，北京医科大学诞生第一 例试管婴儿。
试管婴儿
男女生殖器官某一部分发生异 常或病变（如输卵/精管堵塞、输卵 管炎等），或精子数量/质量不正常 等，均可造成不孕或不育。而许多 夫妇往往认为有了孩子生活才有意 义。为解决不育问题，体外受精技 术及在试管中培养生命的研究工作 蓬勃开展起来。
雄性——睾丸、附睾；输精管、射精 管、精囊、前列腺、尿道球腺。
雌性——卵巢、输卵管、子宫、阴道、 前庭大腺。
外生殖器——两性交接器官
雄性——阴囊ห้องสมุดไป่ตู้阴茎 雌性——外阴
胚 胎 发 育 过 程
胚胎工程——
包括：卵子切割、性别控制、嵌合
更上一层楼！ 体操作、细胞核移植、转基因操作 等定向控制、创造、和改造生物遗 传性状的技术，统称为胚胎工程 (Embryotechnology)或发育工程 （developmental technology）
试管动物定义：
利用受精卵体外受精、 胚胎体外培养和胚胎移植获 得的各种动物。
与胚胎移植不同点：
试管动物
胚胎移植动物
受精
体外受精
体内自然受精
获取生殖 从供体获得卵子 获得受精卵或
细胞
和精子
胚胎
Schenk（1878）——用兔和豚鼠的精子 和各自的卵母细胞体外受精，观察到第 一极体的发生和卵裂发生。
······
——代理母亲
代理母亲（surrogate mother）指出 借或出租自己子宫代替他人生育后 代的妇女。
在某些发达国家已发展成为一种新兴的行业。 愿意出租子宫的妇女情况： ——希望体验怀孕和生孩子的滋味； ——由于曾经过流产，包着“赎罪”心理想替别
中国台湾，1985年4月诞生第一例试 管婴儿。
中国大陆，北京医科大学诞生第一 例试管婴儿。
试管婴儿
男女生殖器官某一部分发生异 常或病变（如输卵/精管堵塞、输卵 管炎等），或精子数量/质量不正常 等，均可造成不孕或不育。而许多 夫妇往往认为有了孩子生活才有意 义。为解决不育问题，体外受精技 术及在试管中培养生命的研究工作 蓬勃开展起来。
雄性——睾丸、附睾；输精管、射精 管、精囊、前列腺、尿道球腺。
雌性——卵巢、输卵管、子宫、阴道、 前庭大腺。
外生殖器——两性交接器官
雄性——阴囊ห้องสมุดไป่ตู้阴茎 雌性——外阴
胚 胎 发 育 过 程
胚胎工程——
包括：卵子切割、性别控制、嵌合
更上一层楼！ 体操作、细胞核移植、转基因操作 等定向控制、创造、和改造生物遗 传性状的技术，统称为胚胎工程 (Embryotechnology)或发育工程 （developmental technology）
试管动物定义：
利用受精卵体外受精、 胚胎体外培养和胚胎移植获 得的各种动物。
与胚胎移植不同点：
试管动物
胚胎移植动物
受精
体外受精
体内自然受精
获取生殖 从供体获得卵子 获得受精卵或
细胞
和精子
胚胎
Schenk（1878）——用兔和豚鼠的精子 和各自的卵母细胞体外受精，观察到第 一极体的发生和卵裂发生。
······
——代理母亲
代理母亲（surrogate mother）指出 借或出租自己子宫代替他人生育后 代的妇女。
在某些发达国家已发展成为一种新兴的行业。 愿意出租子宫的妇女情况： ——希望体验怀孕和生孩子的滋味； ——由于曾经过流产，包着“赎罪”心理想替别
(推荐)《现代生物技术应用》PPT课件
干扰素分子结构
干扰素生产车间
10
❖ 人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基 因工程实现工业化生产，均为解除人类的病 苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
11
基因诊断
❖ 运用基因工程技 术，设计制造 “DNA探针”检 测肝炎病毒等病 毒性流行病及某 些严重遗传疾病， 不但准确而且迅 速。
2
生物技术将是未来经济发展的新动力
第一次技术革命 第二次技术革命 第三次技术革命
工业革命 解放人的双手 信息技术 扩展人的大脑 生物技术 改造生命本身
“生命产业是一个朝阳、永恒的产业”
3
什么是生物技术？
1、生物技术= 生物工程
生物技术是应用自然科学及工程学的原理， 以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行 加工，以提供产品为社会服务的技术。
利用生物酶将植物油或其它油脂分解后 得到的液体燃料，作为柴油的替代品更 加环保
欧洲、美国已专门种植油料作物用来生 产生物柴油
一些微生物也能合成油脂，可以为克服 生物柴油的原料问题
44
常见的油料植物有哪些？
45
向 日 葵 椰 子 油 菜 籽
棕 榈
花 生
橄 榄
46
（四）燃料乙醇
❖ 目前世界上生产规模最大的生物能源 ❖ 燃料乙醇是以玉米等为原料，经过粉碎、液化、
科学家把人的生长
激素基因导入细菌，
从而形成了能够生
产生长激素的“工
程菌”
8
❖ 胰岛素提取率极低。但是，大规模工业化生 产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问 题，还使其价格降低了30%-50%!
胰 岛 素 生 产 车 间
9
❖ 干扰素是治疗病毒感染的辅助药物。过去从 人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵” 程度自不用多说。
(2024年)环境保护ppt课件
固体废物处理
采用焚烧、填埋、堆肥等方法，安全处理固体废 物，防止对环境和人体健康造成危害。
2024/3/26
18
生态恢复技术
2024/3/26
植被恢复
01
通过植树造林、种草等措施，恢复受损生态系统的植被覆盖。
土壤改良
02
采用生物、化学等方法，改善土壤质量，提高土壤肥力和生态
功能。
水体修复
03
通过生态修复、生物治理等措施，恢复受损水体的生态功能和
针对水污染问题，规定了水污染防治的监督管理、防治措施、法律责 任等。
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》
针对固体废物污染问题，规定了固体废物的分类、收集、运输、处置 等环节的监督管理和法律责任。
13
地方层面法律法规
各省、市、自治区制定的地方性法规
根据当地环境保护的实际情况和需求，制定更为具体的地方性法规，如《XX省环 境保护条例》等。
指人类为解决现实或潜在的环境 问题，协调人类与环境的关系， 保障经济社会的持续发展而采取 的各种行动的总称。
环境保护意义
保护环境是国家的一项基本国策 ，是可持续发展战略的重要内容 ，是功在当代、利在千秋的事业 。
4
环境保护的重要性
01
02
03
维护生态平衡
环境保护有助于维护生态 平衡，保持生物多样性， 防止物种灭绝。
耗。
节能技术
通过改进生产工艺、提高设备效 率等方式，降低能源消耗。
资源循环利用
实现废物资源化、废水回用、废 气回收等，提高资源利用效率。
2024/3/26
17
污染治理技术
大气污染治理
采用除尘、脱硫、脱硝等技术，控制大气污染物 排放。
生物质能源利用ppt课件
22.00
34.00
37.50
16
农作物秸秆是世界上最为丰富的物质之一， 据统计，全世界每年秸秆的产量为29亿多吨，其中小麦 秸秆占21%，稻草占19%，大麦秸10%，玉米秸35%，黑麦 秸2%，燕麦秸3%，谷草5%，高梁秸5%。
秸 秆 的 数 量
减少秸秆焚烧浪费
数量巨大：每年仅秸秆约6.5-7亿吨； 浪费严重：每年仅秸秆就地焚烧量约达1.5亿吨； 污染严重：就地焚烧排放大量的CO，CH4、悬浮颗粒等有害物； 影响极大：居民健康、高速公路、民航。
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质灰分 含量低于煤
3) 挥发组分高，易燃，燃烧相对充分；容易气化
生物质的大部分挥发组分可在400℃左右释放出，而煤在800℃ 才释放出30％左右 的挥发组分；
4) 生物质燃料总量十分丰富、广泛分布性。 生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。
分布广泛
生物质能源分布不受 地域的限制，山川大 地、茫茫戈壁和浩瀚 海洋都有生物质能源 的踪迹；缺乏煤炭的 地域，可充分利用生 物质能。
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；
生物能的优缺点
生物能具备下列优点： * 可再生性 ； * 低污染性 * 广泛分布性 * 生物质燃料总量十分丰富
缺点: * 含碳量小，能量密度低；重量轻、体积大，给运输 带来难度；燃料热值低； * 含氧量多。密度小。 *有机物的水分偏多(50%～95%)。
太阳能－生物质能－生物能源
燃料酒精
生物氢能
生
物
燃
气
城乡 居民 生活 燃料
•生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐 射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。是人 类最重要的间接利用太阳能方式。
生物技术与环境 PPT
处理出水
衰亡细胞
（兼性）
（厌氧性）
微生物
微生物
有机物
有机酸、醇等
CH4＋CO2＋NH3等
6
氧化塘内的生物组成
藻类：位于氧化塘的表层，常见的有：小球藻属、
衣藻属、眼虫藻属等。
细菌：大量存在于氧化塘下层，在好气状态下，无
色杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌等优势生长；在氧化塘 底部的厌氧层还有硫酸还原菌和甲烷细菌。
污水土地处理系统的组成
✓ 污水的预处理设施，污水的调节与储存设施，污水的 输送、布水和控制系统，土地处理面积，排出水收集 系统。
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土地处理的净化机理
✓净化机理包括：土壤的过滤截留、物理和化 学的吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微 生物的摄取等作用。
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土地处理系统与污灌的主要区别
❖ 土地处理系统要求对污水进行必要的预处理，去除污水中有害物 质。
• 净化效率优于氧化塘；运转费用低；对废水处 理厂难以去除的营养元素净化效果好。
应用实例：
• 芦苇湿地处理系统
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3. 污水土地处理系统
污水土地处理系统(Land Treatment System)
✓ 利用土地及其中的微生物和植物根系对污染物的净化 能力来处理已经经过预处理的污水或废水，同时利用 其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工 程设施。
的互生关系。 藻类进行光合作用释放氧气； 细菌利用藻类产生的氧气分解流入塘内的有机物； 分解产物中的CO2、N、P等无机物以及一部分小分子有机 物成 为藻类的营养源； 增殖的细菌和藻类细胞为微型动物所捕食。
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氧化塘内的生物学过程
O2 风
阳光
流入污水 O2
能沉淀的固体
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不生成有毒的一氧化碳和可通过微生物大量发酵 等等。
从目前人类正在开发的许多产能的技术和效益 来看，乙醇很可能是未来的石油替代物。
乙醇的三种生产方式：微生物发酵、石油衍生 物和化学合成。
微生物发酵生产乙醇：主要用淀粉、纤维素、糖 类、果蔬类和硫化废物等作原料。
23.09.2020
《生物技术和人类生活》
微生物三次采油 三次采油就是利用高 产CO2及CH4的微生物基因工程菌株，进一 步增加井压，分泌高聚物和表面活性剂等， 开采剩余的30%--40%的油气。
23.09.2020
《生物技术和人类生活》
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2、未来石油的替代物----乙醇
（1）生产乙醇燃料的意义及其生化机制 乙醇作为燃料的优点：产能效率高、燃烧期间
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《生物技术和人类生活》
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（2）油料植物
种子中能提取出植物油的植物。如向日 葵、棕榈、椰子、花生、油菜籽和巴巴苏 坚果等。在农业（法国）、环保（意大利） 或两者（德国）中均有应用。
（3）藻类产油
藻类及其基因工程改良的高产脂种类能 产生大量油脂类物质，可用来制造柴油和 汽油。美国做得较好，速度较快。
《生物技术与人类生活》（十一）
——（1）生物
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主要内容
（1）人类如何利用微生物发酵工程技术，提高石油的 开采量；
（2）降低乙醇燃油及甲烷燃料的生产成本，并设法提 高产量及减少环境污染；
（3）人工种植能产“石油”的树木及开发各种未来新 能源，以满足人类需能的要求。
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（2）沼气等的应用实例
中国是沼气生产量最大的国家，目前农村 正在使用的厌氧发酵生物反应器（沼气 池）超过500万个；
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因此，随着地球上化石能源的不断耗尽，寻找、 改善及提高可再生能源的利用率和发明创造新 技术以最大限度地开采不可再生能源的做法， 很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源 的有效举措。
从目前市场能源消耗的品种及速率分析，利用 生物技术提高不可再生能源的开采率及创造更 多可再生能源，将是本世纪产能的有效技术之 一。
如实现，完全可用乙醇代替石油。而生物技术是最有 希望在较短的时期内实现这种可能性的技术。
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3、植物“石油”
（1）产“石油”的灌木
主要是指橡胶树的近缘植物，所含 的汁液丰富且含有高比例的碳氢化合物， 经过适当加工，可与汽油混合作为动力机 的燃料。如美洲、欧洲、前苏联和非洲均 有发现的牛奶树、三角大戟；美国和日本 的兰桉树；巴西的可比巴乔木；菲律宾和 马来西亚的银合欢树等。根据专家推论， 假如全球的1/3沙漠和旱地都种上“石油 树”，则所产“石油”就完全可满足人类 对能源的需求。
目前，已发展至用免疫学抗血清方法
检测烃类氧化菌的种类与含量（更准确和
有针对性、科学性）。
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一次采油 主要指借助油层自身的压力来采油（可开采总储 存量的1/3）。二次采油 指用注水加压法增加采油量（开采量可 由原来的30%增加到40%--50%）。
微生物二次采油 二次采油的更有效方 法。即利用一些微生物能在油层中发酵产 生大量的酸性物质及H2、CO2及CH4等气体， 增加地层压力，提高采油率（可再提高 25%--34%）。
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（3）乙醇代替石油所用的原材料和面临的 困难
目前主要用农产品的精料（粮食和饲料）发 酵，但粮食短缺带来成本较高；也可用纤维素 （木屑、废纸、农林残留物等）做原料，但生产 工艺还不是很成熟，效率不高。最有希望的解决 办法即是应用生物技术。
（4）纤维素发酵生产乙醇
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二、生物技术在能源中的应用
1、微生物技术与石油开采 2、未来石油的替代物----乙醇 3、植物“石油” 4、甲烷与燃料源 5、未来的新能源
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1、微生物技术与石油开采
微生物勘探石油 油气田中的气态
烃可借助扩散方式抵达地表，用地表底土 中是否存在能利用气态烃为碳源的微生物， 作为勘探地下油气田的指示菌；且这些微 生物含量的多少，与底土中的烃浓度存在 对应的关系（正相关），可用于推测该油 气田是否有开采价值。准确率可达到40%-100%。
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（2）乙醇替代石油的实例
二次世界大战期间，欧洲曾用乙醇作为 摩托车的燃料；之后福特公司设计出可用乙 醇、汽油或两者混合作燃料的汽车。20世纪 80年代，巴西88%的新轿车都使用乙醇（原 料为甘蔗）。乌拉圭用甜高粱发酵生产的酒 精作燃料，替代了45%的石油。发达国家用 大量农作物剩余物及森林的废气物发酵乙醇 作为燃料等。
使我们了解：目前人类如何利用生物技术提高产能量及 开发新能源等基本知识。
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一、地球上现存的能源
目前，地球上的能源可分为两大类：
主要指现有库存的三大
不可再生能源 化石原料：煤、天然气和
石油（包括核能） 太阳能、风能、潮汐能
可再生能源 生物能、海洋能
地热能、水能等
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根据有关专家预测，煤、天然气和石油的可使用有效 年限分别为100—120年、30—50年和18—30年。因 此，21世纪所面临的最大难题和困境可能不是战争及 食品，而是能源。
虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能 捕获器、地热等已为人类提供了一定数量的能源，但 离人类对能源的需求还相差甚远。
产油的藻类，利用光能把CO2转变为石油，每 年每公顷土地培植的单胞藻按35%--50%干物质为碳 氢化合物计算，至少可得到60吨的石油燃料。
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4、甲烷与燃料源
（1）生产甲烷的生化机制
甲烷气体可产生机械能、电能及热能。 来源主要有三个：天然气、稻根湿地和厌 氧微生物发酵。大规模发酵生产甲烷的过 程需要较高深的生物技术（如对温度、酸 碱度、湿度、振荡和粗材料的输出输入平 衡等参数进行严格控制），与小型化的甲 烷发酵生产过程（沼气产生）有所不同。
从目前人类正在开发的许多产能的技术和效益 来看，乙醇很可能是未来的石油替代物。
乙醇的三种生产方式：微生物发酵、石油衍生 物和化学合成。
微生物发酵生产乙醇：主要用淀粉、纤维素、糖 类、果蔬类和硫化废物等作原料。
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微生物三次采油 三次采油就是利用高 产CO2及CH4的微生物基因工程菌株，进一 步增加井压，分泌高聚物和表面活性剂等， 开采剩余的30%--40%的油气。
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2、未来石油的替代物----乙醇
（1）生产乙醇燃料的意义及其生化机制 乙醇作为燃料的优点：产能效率高、燃烧期间
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（2）油料植物
种子中能提取出植物油的植物。如向日 葵、棕榈、椰子、花生、油菜籽和巴巴苏 坚果等。在农业（法国）、环保（意大利） 或两者（德国）中均有应用。
（3）藻类产油
藻类及其基因工程改良的高产脂种类能 产生大量油脂类物质，可用来制造柴油和 汽油。美国做得较好，速度较快。
《生物技术与人类生活》（十一）
——（1）生物
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主要内容
（1）人类如何利用微生物发酵工程技术，提高石油的 开采量；
（2）降低乙醇燃油及甲烷燃料的生产成本，并设法提 高产量及减少环境污染；
（3）人工种植能产“石油”的树木及开发各种未来新 能源，以满足人类需能的要求。
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（2）沼气等的应用实例
中国是沼气生产量最大的国家，目前农村 正在使用的厌氧发酵生物反应器（沼气 池）超过500万个；
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因此，随着地球上化石能源的不断耗尽，寻找、 改善及提高可再生能源的利用率和发明创造新 技术以最大限度地开采不可再生能源的做法， 很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源 的有效举措。
从目前市场能源消耗的品种及速率分析，利用 生物技术提高不可再生能源的开采率及创造更 多可再生能源，将是本世纪产能的有效技术之 一。
如实现，完全可用乙醇代替石油。而生物技术是最有 希望在较短的时期内实现这种可能性的技术。
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3、植物“石油”
（1）产“石油”的灌木
主要是指橡胶树的近缘植物，所含 的汁液丰富且含有高比例的碳氢化合物， 经过适当加工，可与汽油混合作为动力机 的燃料。如美洲、欧洲、前苏联和非洲均 有发现的牛奶树、三角大戟；美国和日本 的兰桉树；巴西的可比巴乔木；菲律宾和 马来西亚的银合欢树等。根据专家推论， 假如全球的1/3沙漠和旱地都种上“石油 树”，则所产“石油”就完全可满足人类 对能源的需求。
目前，已发展至用免疫学抗血清方法
检测烃类氧化菌的种类与含量（更准确和
有针对性、科学性）。
23.09.2020
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一次采油 主要指借助油层自身的压力来采油（可开采总储 存量的1/3）。二次采油 指用注水加压法增加采油量（开采量可 由原来的30%增加到40%--50%）。
微生物二次采油 二次采油的更有效方 法。即利用一些微生物能在油层中发酵产 生大量的酸性物质及H2、CO2及CH4等气体， 增加地层压力，提高采油率（可再提高 25%--34%）。
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（3）乙醇代替石油所用的原材料和面临的 困难
目前主要用农产品的精料（粮食和饲料）发 酵，但粮食短缺带来成本较高；也可用纤维素 （木屑、废纸、农林残留物等）做原料，但生产 工艺还不是很成熟，效率不高。最有希望的解决 办法即是应用生物技术。
（4）纤维素发酵生产乙醇
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二、生物技术在能源中的应用
1、微生物技术与石油开采 2、未来石油的替代物----乙醇 3、植物“石油” 4、甲烷与燃料源 5、未来的新能源
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1、微生物技术与石油开采
微生物勘探石油 油气田中的气态
烃可借助扩散方式抵达地表，用地表底土 中是否存在能利用气态烃为碳源的微生物， 作为勘探地下油气田的指示菌；且这些微 生物含量的多少，与底土中的烃浓度存在 对应的关系（正相关），可用于推测该油 气田是否有开采价值。准确率可达到40%-100%。
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（2）乙醇替代石油的实例
二次世界大战期间，欧洲曾用乙醇作为 摩托车的燃料；之后福特公司设计出可用乙 醇、汽油或两者混合作燃料的汽车。20世纪 80年代，巴西88%的新轿车都使用乙醇（原 料为甘蔗）。乌拉圭用甜高粱发酵生产的酒 精作燃料，替代了45%的石油。发达国家用 大量农作物剩余物及森林的废气物发酵乙醇 作为燃料等。
使我们了解：目前人类如何利用生物技术提高产能量及 开发新能源等基本知识。
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一、地球上现存的能源
目前，地球上的能源可分为两大类：
主要指现有库存的三大
不可再生能源 化石原料：煤、天然气和
石油（包括核能） 太阳能、风能、潮汐能
可再生能源 生物能、海洋能
地热能、水能等
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根据有关专家预测，煤、天然气和石油的可使用有效 年限分别为100—120年、30—50年和18—30年。因 此，21世纪所面临的最大难题和困境可能不是战争及 食品，而是能源。
虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能 捕获器、地热等已为人类提供了一定数量的能源，但 离人类对能源的需求还相差甚远。
产油的藻类，利用光能把CO2转变为石油，每 年每公顷土地培植的单胞藻按35%--50%干物质为碳 氢化合物计算，至少可得到60吨的石油燃料。
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4、甲烷与燃料源
（1）生产甲烷的生化机制
甲烷气体可产生机械能、电能及热能。 来源主要有三个：天然气、稻根湿地和厌 氧微生物发酵。大规模发酵生产甲烷的过 程需要较高深的生物技术（如对温度、酸 碱度、湿度、振荡和粗材料的输出输入平 衡等参数进行严格控制），与小型化的甲 烷发酵生产过程（沼气产生）有所不同。