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1、属圾伶芒吠赣札瘁播乱娟凸麻枣轰骄盗殊磺币氨碗皑兽克尾睦麦耽逻宴翁Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇走进生活的生物化学：生物质能源浅谈能源草遏空既哭左某柄号锤卷之享与苹张撕阑色双禁博坟谢巡围曝岿谩池擞耀腾Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇背景n随着经济的发展,人类对石油天然气等能源的需求越来越大。近年来国际石油价格直线上涨,促使发达国家加快了对替代能源的研究。石油进口量和进口依存度的迅速攀升给我国石油安全带来了日益严重的影响;我国的石油安全问题也引起了一些国家的顾虑。利用生物能源作物生产燃料是一个开创性的理念,国际上对此已进行了十几年的研究,并筛选出了
2、一系列的优势作物,比如木本植物杂交白杨,柳树和枫树。但草本植物柳枝稷的优势尤为突出。戈谚泳羌告障葫蹬怪弹侍饵锌遭斜冷杠址垂袁借钳痞反蛤宛丁砧闰罩荔陇Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇生生产乙醇燃料的原料乙醇燃料的原料 原料原料:陈粮粮农、林、林业废弃物，各种含弃物，各种含纤维素垃圾素垃圾能源植物能源植物能源草能源草Miscanthus（大禾草）（大禾草）Switchgrass（柳枝稷）（柳枝稷）淀粉淀粉类 甜高梁甜高梁 木薯木薯效益效益:中国能源中国能源战略略发展的需要展的需要解决解决环境境污染，染，变废为宝宝增加增加农民收入，解决民收入，解决“三三农”问题狗午集烃云误殖
3、字漳尿血椅陷蔼离锄孔阶末淤菊塔粉滨签俏丘席炯诌第乾Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇能源草 n 指两年或多年生草本或半灌木，包括甜高粱、柳枝稷、芒属作物等高大草本都是理想的能源草。n 多为耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强的草种，种植和管理简单，在干旱、半干旱地区、低洼易涝和盐碱地区、土壤贫瘠的山区和半山区均可种植。 酝陵噎桌玛石惟顾侈宗皮出汝间拴燥孔危荡哎恩紧擅膀勒厕软序恳锭泄誓Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇柳枝稷的生态多样性n与开放授粉生殖方式相关联的遗传多样性;n快速生长的深根体系; n高效的生理代谢系统。做监吾陛巍扫型亚谱疟商揣磕集晚翱钾巷蓬
4、析并硷阜蹲埠帮刁糜逊荒倔愈Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇(glucose polymer)(glucose polymer)(glucose polymer)(xylose/arabinose polymer)(xylose/arabinose polymer)(xylose/arabinose polymer)生物生物质的主要成分的主要成分木木质素素纤维素素半半纤维素素淮脉沦必蜡讫灭汛毡块酚泌瞥冕诗臭脊你桩话嘿蔽询鸥挞红莽蔫甜竞绰站Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇Feedstock原料原料Cellulose纤维素素Hemi-cellulose
5、半半纤维素素Lignin木木质素素Other其他其他Agricultural Waste农业废弃物38321713Forestry Waste林业废弃物5023225Municipal Waste含纤维素垃圾4591036Energy Crop能源作物45301510生物生物质的主要成分的主要成分(%)侧说江戈佣淖谩锨矢宗壹婪捂赚希蝉舒蜡美宰贤愿砒轰产瑞考灵菏沦旦醉Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇Production capability for Ethanol is about 5.81 million ton in China. Fig: medium and la
6、rge enterprise spatial distribution 检媚移绸明暮荔话谦美岗居铣傅荡妈滓四颠背租纵窖臀阻玻捶葬聋沁夫突Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇Provinces for Ethanol production by use of Sorghum bicolor in China络获拂摈步酵柔坊洛箍瞪舒伞瞻衬碍般肛跪姬委朱允茶谓诽善担秤覆最砚Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇Cellulose FiberHemicelluloseLigninPectinOther polysaccharides生物生物质原料的原料的结构构纤维
7、素呈素呈结晶状晶状拧合成合成纤维束束半半纤维素和其他多聚糖素和其他多聚糖缠绕着着纤维束束木木质素像胶水一素像胶水一样覆盖和凝合着各种物覆盖和凝合着各种物质水解水解酶酶或其他化学物或其他化学物质很很难渗透到渗透到纤维素表面素表面纤维束束半半纤维素素木木质素素果胶果胶质其他多聚糖其他多聚糖 钝澡芹湛酒遗警祟潞柴赖拿晦婴壹菱忙厨靶邓敖命力开蛙刁碍六丛馒挑力Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇秸杆或其他原料秸杆或其他原料组分分离分分离预处理理酶制制剂生物降解生物降解乙醇分离乙醇分离Costly高消耗高消耗过程程The Path from Cellulose to Ethanol 从
8、秸杆到乙醇燃料从秸杆到乙醇燃料织跃茶宣第勋逃斩弘环对寺劝淹贝铜咽凹订饼驯颓涣刚雀束堑尤掠缩绽憎Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇Crystalline RegionAmorphous RegionCelluloseLigninHemicellulosePretreatment预处理的作用理的作用预处理纤维素木木质素素无定形区结晶区半半纤维素素逾夯跑舶徒俐泄埠展央澎跑曝汹慨毕癸刨厨褒沸芳絮却萌粥铆卡钝旺兴钨Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇$/gal EtOH稀酸热水气爆气渗石灰预处理的效果和理的效果和费用用处理效果依方法而异理效果依方法而异耗能耗能(
9、热水、气爆水、气爆)，环境境污染染(稀酸稀酸)，周期，周期长(石灰石灰)成本高成本高忽忘吞贰跪趣确演仲蝶纺矮滤了抚朵拓滨遁芒国鳞牧馒熄状检吏咱幕辨邪Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇 -glucoside -glucoside内切葡聚糖酶外切葡聚糖酶纤维二糖水解酶 纤维二糖酶纤维素葡聚糖纤维二糖葡萄糖纤维素水解素水解纤维素水解由素水解由纤维素素酶酶系完成系完成纤维素素酶酶系含至少三种系含至少三种酶酶，内切葡聚，内切葡聚糖糖酶酶，纤维二糖水解二糖水解酶酶和和纤维二糖二糖酶酶此法成本很高，此法成本很高，纤维素素酶酶占占总成本的成本的36-45%效率常低效率常低产物反物反馈抑制
10、抑制受受预处理影响理影响条饥给每但头张谦淄尸躇盔樊仔闯淄倒咱彼舔寝炒舶昭鼻加赤宠哪学怔根Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇燃料乙醇生燃料乙醇生产新构想新构想基因工程酵母基因工程酵母木木质素水解素水解酶酶酵母酵母半半纤维素素酶酶酵母酵母纤维素素酶酶酵母酵母酒精酒精发酵酵酵母酵母燃料乙醇燃料乙醇植物原料植物原料原料粉原料粉半半纤维素素纤维素素有机酸有机酸纤维素素单糖糖有机酸有机酸乙醇混合物乙醇混合物单糖糖有机酸有机酸捣翅谬惨想攀也摇肝匿铀捞樊催绒蛰怜筹补饱疥位递跃娘宜廖侧熊目仪袁Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇木木质素水解素水解酶酶酵母酵母CHOOCH
11、3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH木质素过氧化物酶Lignin perioxidase锰过氧化物酶Manganese peroxidase乙二醛氧化酶Glyoxal oxidase漆酶 LaccaseCelluloseLigninHemi-cellulose纤维素木质素半半纤维素素Cellulose纤维素Hemicellulose半半纤维素素音走储怔撂开水荚轨店衔符城笆毋辐臆栏纱赶喻坐代纵贱肠涵矫摔肉滋锋Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇半半纤维素素酶酶酵母酵母CHOOCH3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH内切木聚糖酶endoxylanase乙
12、酰木聚糖酯酶Acetylxylan esterase木糖苷酶Xylosidase阿拉伯呋喃糖苷酶 ArabinofuranosidaseCelluloseHemi-cellulose纤维素半半纤维素素Cellulose纤维素凰恭抬樱禽芋玫耶亮奠拳舒互期切那坦剔迢址拨纶顾油诽恨脚诞衔线幕俩Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇纤维素素酶酶酵母酵母CHOOCH3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH外切葡聚糖酶Exoglucosidase内切葡聚糖酶Endoglucsidase纤维二糖水解酶Cellobiohydrolase纤维二糖酶CellobiaseCellulose
13、纤维素CHOOCH3OHHCHOOCH3OHH低抖某姥旷驼甩蔑订镰桂怖嫡臃导完擅麻嫁铸辩核芍落佐们鸭医理锄疾咯Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇五碳糖代五碳糖代谢酵母酵母木糖还原 酶Xylose Reductase木糖醇脱氢酶Xylitol Dehydrogenase木酮糖激酶XylulokinaseCHOOCH3OHHCHOOCH3OHHH-C-C-OHH|H|H|H尔站清判凳澄勤酥疮钩芯绽陌疚啤黍颈会莎垂例黄该天狄询粘火必猩茎宅Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇乙醇燃料电池日本TOSHIBA公司研制出甲醇燃料电池，可使笔记本电脑连续工作5小时。美
14、国研制出乙醇燃料电池，效率高出其32倍。隙辞健怔饼享币诞猎荆堆毡由圣结用卑牲航卢弱殆劳行罗钻索止基碰倔攘Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇我国从2001年开始推广“车用乙醇汽油”。橙象园赢卜拦魁纹券轻苔双仿示沃五婚妖所墙物嗡勉泳冬淮祸嗓瓦试弥拘Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇传统燃料乙醇的生产过程特挎端树垣绎棺嘿退井绅咒巧放镰芍娇真先表蛊嘛视兢侦爽姐豺赊舵夯瞄Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇生物质乙醇工艺n传统成熟工艺-采用糖类，粮食类作物发酵法制备乙醇，60%价格 -成本n传统经济项目的评价: 成本为汽油的1.5-21.5
15、-2倍倍左右，$6-12/GJ$6-12/GJ. 原料:蔗糖，木薯，甜菜，甜高粱，玉米，小麦，稻谷等。骡众店锑苹则欢认寐递褐僚奠工亥谐鹿诅凸杜累散祖脱北铂铃辊褐美胚佬Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇非粮食类生物质酶水解乙醇经济预测落郡侯味风皋郧柯插专邹捂报陌物谚府坪裤旱里锗米最翻豁示拈洲氨钾侣Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇柳枝稷n英文名: Versatile switch grassn学名: Panicum virgatumn科属: 禾本科稷属n类别: 多年生草本n主要性状: 多年生丛生型禾草，根茎和种子繁殖，根深，株高l2米。n分布地区: 美
16、国大平原及东部大部分地区的土生种。n习性特点: 耐旱，耐排水不良的土壤。n繁殖方法: 种子初瞄龙珊绚痴夺朔沂悦各棱福喜咽察敝硫聚瓷孽湘截嗜审钦黍拱渺魄端疗Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇植物形态植物形态a hardy, deep-rooted,perennial rhizomatous grass grow in late spring. up to 2.7 m high, typically shorter than big bluestem grass or Indiangrass. The leaves 3090 cm long, with a prominent
17、 midrib. uses C4 carbon fixation. Its flowers have a well-developed panicle, up to 60 cm long, and bears a good crop of seeds. The seeds are 36 mm long and up to1.5 mm wide,and are developed from a single-flowered spikelet. When ripe, the seeds take on a pink or dull-purple tinge, and turn golden br
18、own with the foliage of the plant in the fall. Switchgrass is a self-seeding crop, grow on marginal lands and requires relatively modest level so chemical fertilizer considered a resource-efficient, low-input crop for producing bioenergy from farmland.准蔚她隅雄弛祷噎告惩斜匪锤谆哪懦疵氧鸣应抗靶悟空堪盾先淀唇词渍故Z1222生物质能源燃料乙醇Z1
19、222生物质能源燃料乙醇柳枝稷的商业潜力评估柳枝稷的商业潜力评估n柳枝稷丛种植费用低,易于维护。n成熟稷生长带的生长期可在20年期间不n需要特别维护。n柳枝稷能够提供优质的干性物质材料,每n英亩的产量为1215 t。n柳枝稷枝叶成熟后,体内主要的营养成分将回流至根部可以节约肥料绎伪嫉减声密滩汗问辑肮怪熙邵冰铬胡膘丘懦罕稗急冻乎寄沼举瘸廊漆砚Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇柳枝稷利用的困难柳枝稷利用的困难 n从柳枝稷中提取纤维素的工艺复杂、成本较高。根据植物材料的种类不通，从中提取的纤维素需要采用不同的酶处理。这类催化剂与糖类相似，作用于复合碳水化合物，释放出纤维素以及废
20、料二氧化碳。然而，使用这种酶费用较高，每提取一加仑的乙醇就要花费20美分。此外，用酵母对纤维素进行发酵的过程中，还需要不同的酶，这又进一步提高了成本。2006年，植物遗传学家阿伯特考希称，以当前的培育生产方法，每加仑纤维素酒精成本为2.70美元。这仍比汽油便宜，但考希认为成本可以下降到1美元左右。大幅降低成本的方法之一是开发更便宜的酶，最好能找到寻找既可以分解纤维素，又可以发酵乙醇的酶。n柳枝稷生产燃料乙醇的另一个问题是怎么把乙醇燃料从精炼厂运送到燃油站。乙醇具有高度腐蚀性，不能像石油一样通过管道或油桶运输。这就意味着只能通过卡车运送，必然增加生产成本，降低能比，因为大型油罐卡车需要消耗石油燃
21、料运送乙醇。n使用柳枝稷提取乙醇燃料的另一个问题是要解决所需的大面积耕地。 降惠遵积省絮印黎垛名琳懦舜榷搅烫徽辛斡菇畦繁伐于卤楞啃汝施珠沪示Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇展望n加大对生物能源研究的投入,确保柳枝稷的基础研究科研经费。n从生态、生理、分子以及生产工艺等多个方面对柳枝稷进行全面研究。n在全国勘查适宜柳枝稷生长的种植区,并规划生长带。n加大对生物能源作物宣传,让农民了解能源作物的发展前景和种植方法。n国家要制定相关政策,扶持生物能源产业的发展。只抛红叶嘉呀掂拒久迄已蛋胶恐层害履膝波额懊共谤绊瘤彪酉扑德湖澜囤Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇繁殖方法繁殖方法 S1：选择适宜生长发育阶段的茎节组织 S2：诱导初生再生芽 S3：丛生芽块生长点的人工处理 S4：丛生芽的大量诱导 S5：丛生芽生根培养 眉镍裳芯涝远揩拨舶淋列观骇钞航弃遭久比可琢剃橡醚泉施佯键斌俗肋爆Z1222生物质能源燃料乙醇Z1222生物质能源燃料乙醇
