生物能源中心

•60 mL H2/L·h
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•生物质暗发酵与光发酵制氢系
统
•分
解
•生物质
•预处 理
•秸杆 粉
菌
•糖 化
•产 氢
菌
•有机废水
•预处 理
•暗发酵制氢 •H2
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•储氢
•H2
•光
•气体洗
合
脱
菌
•光发酵生物制能源氢中心
生物制氢反应器
•1kg秸杆产生120L氢
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我国燃料酒精生产中的问题
➢ 燃料酒精的原料－陈化粮到现在已经基本用光，燃料酒精 的生产不再全是用库存陈粮，很大一部分是新粮．
➢ 燃料酒精生产成本过高，某些企业达5000元/吨，与国际 燃料酒精价格相差太大．
➢ 开发新的燃料酒精原料，减少对粮食安全构成的威胁．采 用秸杆、甜高粱、薯干、甘蔗等作为原料．
•氢酶结构功能分析
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氢酶基因克隆
•Membrane-bound hydrogenase I
•hynS •isp1 •isp2 •hynL
•Membrane-bound hydrogenase II (H2-uptake)
•hupS
•hupL
•Soluble hydrogenase (H2production)
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•氢能开发计划
美国：启动氢能发展计划 生物质制氢，太阳能制氢
欧洲：氢能电动汽车． 生物质制氢，太阳能制氢
日本：氢能电动汽车 光生物制氢
中国：氢能电动汽车
生物质制氢，化石燃料制 氢
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•0.2 L液 H2/100 km
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•三 研究基础－生物燃料酒精
➢ 选育了曲霉、青霉等高分解菌株，建立了以稻 草秸杆、甘蔗渣等为原料的生物分解系统．
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•生物质转化制酒精
•秸 杆
•甘蔗
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•粉 碎 •蔗渣
•压榨
•6kg秸杆产 1kg酒精
•糖化
•酒精发酵
•酒精蒸 馏
•酒精 罐
•菌种 •蔗汁
•14kg甘蔗的 汁产1kg酒精
•酒精发酵 生物能源中心
研究基础－生物氢能
•生物质 •(秸杆)
•简单 •糖类
•暗发酵 •产氢
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•2004年科技部国家863计划 专家组对课题进行验收
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•研究基础－太阳能生物光解水制氢 •H2
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•H++2e- •氢酶 •H2 生物能源中心
氢酶结构功能及氢酶突变体
•Chromatium vinosum
•氢酶的分离纯化
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•hoxE •hoxF •hoxU •Hox S
•Hox L
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•光合受体系统改造
•The CO2 concentration mechanism in cyanobacterial
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•氢酶在蓝藻光合类囊膜上表达
•Synechococcus •PCC7942
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纤维素物质的生物降解
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•纤维素分解菌株利用不同N源产酶特性
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•纤维素分解菌变株产酶特性
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•蔗渣、秸杆生物分解和糖化系统
•Straw
•Powder
•Enzymolysis
•Mouldbran
•1kg秸杆可获0.45kg还原糖，糖化率达45%
•生 物 质
•光合生物
•发酵产酒精
•发酵制氢
•生物光解水
•燃料酒精
•生物氢
燃料酒精研究与开发概况
➢ 在汽油中添加25%的无水酒精,不改变发动机和汽化器结构， 动力基本上不受影响．酒精＋汽油混合燃料汽车，一氧化 碳排放量降低2030％，二氧化碳排放量降低25％左右．
➢ 巴西发展甘蔗燃料酒精技术，2005年产1200万t燃料酒 精．美国以玉米为原料，2005年产1000万t燃料酒精．
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2020/11/26
生物能源中心
➢ 我国政府已批准建设4个燃料酒精生产基地．
吉林燃料乙醇有限责任公司，30万t；河南天冠集团，30万t；黑龙 江华润酒精有限公司，30万t；安徽丰原生化股份有限公司，32万t
➢ 2002年6月30日开始在河南郑州、洛阳、南阳和黑龙江哈 尔滨、肇东5个城市进行了为期一年的车用乙醇汽油使用 试点．到2005年底，黑龙江、吉林、辽宁、安徽等8个省 市全面实行燃料酒精计划.
•光发酵 •产氢
•氢能 •发电
•生 物 质
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•气体收集系统
•H2+CO2
•H2+CO2
•糖类
•有机酸
•气体分离系 •H2+CO2 统
•H2
•有机酸
•CO2
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•高产氢暗发酵菌株选育
•0.47 LH2/L·h
•Klebsiella oxytoca
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高产氢光合细菌菌株改造
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•我国能源储量及可利用能源资源
•化石能源储量（亿吨标煤）
•煤炭：9883 •石油：46 •天然气：9 •铀矿：25
•可再生能源（亿吨标煤／年）
•太阳能：13543 •生物质能：8 •水能：4.1 •风能：1.7 •潮汐能：0.2
•2005年我国能源消费的总量为22亿T标准煤
➢ 发展新技术，大幅度降低生产成本，增加企业利润．
出路：开发以纤维素(秸杆、蔗渣）和糖质(蔗
汁）等为原料的燃料酒精生产技术．
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生物氢能研究开发概况
氢是一种可被高效利用的清洁燃料． 氢能将成为未来电动汽车的重要燃料． 生物制氢是一条可持续大规模获取氢的途径．
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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•Transfering hydrogenase genes into Synechococcus 7942 生物能源中心
•太阳能 •太阳能－生物质－生物能源
•燃料酒精
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•生物氢能
•生 物 燃 气
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•城 乡居 民生 活燃 料
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/26
生物能源中心
•一 项目意义
•全球化石能源储 量
•* 石 油：储量1500亿吨
•
可用40年
•* 天然气：储量1100亿吨
•
可用50 年
•* 煤 炭：储量5500亿 吨
•
可用200年
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•能源消 费
• 2006
年
•能源供给
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•我国能源消费与供给趋 势
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•新能源－可再生能源－生物能源
新能源
太阳能、生物能源、风能…
•燃料 •生物 酒精 柴油
•生物 •生物 氢能 燃气
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•* 可再生能源.
•* 清洁能源,环境污染相对较少.
•* 易于储存和运输.
•* 分布广泛.
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二 本中心研究方向
•光合作用
•太阳能
•太阳能固定