能源植物培育及利用：２１世紀大展宏圖時代

今天，“石油農(nóng)業(yè)”已悄悄地在全世界興起。我國幅員遼闊，地大物博，也不乏石油植物，如海南油楠樹，砍掉樹干，油會源源而出，一棵大一點的樹每天能產(chǎn)油10～15公斤。

與其他能源相比，石油植物的開發(fā)有很多優(yōu)點。首先，它是綠色植物，不會污染環(huán)境；其次，它屬于可再生資源，能有計劃地種植和開采；再者，較之于核能等能源要安全得多。正是基于上述優(yōu)點，能源專家指出，21世紀將是能源植物大展宏圖時代。

能源植物及液體燃料利用新技術研究示范

成果簡介:

1．建立了能源植物資源信息資源庫。篩選出了1—3年可收獲的蓖麻、綠玉樹、麻瘋樹，以及5—7年可收獲的光皮樹、油桐等優(yōu)良的速生高產(chǎn)能源樹種。制定出了5項指標，即含油率、經(jīng)濟產(chǎn)量、適生區(qū)大小、繁殖難易和油的成份作為篩選和評價能源植物的依據(jù)。

2．綠玉樹、光皮樹、蓖麻和麻瘋樹等原料油植物篩選出高種源12個，無性系19個。

3．以綠玉樹為試材，利用分子標記、抗寒基因?qū)撕捅缎杂N等手段，進行了生物技術育種，獲得了高產(chǎn)烷烴類化學物質(zhì)的四倍體和轉(zhuǎn)基因植物材料。分別在湖南江華、桂陽、龍山縣和廣西南寧市結(jié)合國家退耕還林工程營建了能源植物原料林基地200公頃。完成與不同種類能源植物配套的速成栽培新技術開發(fā)。完成了綠玉樹植物形態(tài)解剖結(jié)構；乳汁的化學組成分析；乳汁設備研制及改進；烷烴和烯醇類生物質(zhì)液體燃料油制取。研制出綠玉樹乳汁榨取裝置1套。

4．生物質(zhì)液體燃料油研究開發(fā)(物理方法直接獲取和化學方法間接獲取)物理方法—綠玉樹乳汁制取烷烴和烯醇類生物質(zhì)液體燃料油，已有階段性成果?；瘜W方法—含三酸甘油脂的木本油料植物油脂交換法制取生物柴油。研制出年產(chǎn)600噸的小型連續(xù)工藝生產(chǎn)生物柴油裝置。與企業(yè)合作建有年產(chǎn)10000噸的連續(xù)工藝生產(chǎn)生物柴油廠。

木質(zhì)纖維素水解產(chǎn)物高效酒精發(fā)酵技術研究

成果簡介:課題主要研究目標是：探索出高效酒精發(fā)酵菌種；確定固定化細胞方法并使固定化細胞在反應器中穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；提高糖利用率、酒精得率，縮短發(fā)酵周期；獲得一株高效轉(zhuǎn)化葡萄糖和木糖成酒精的基因重組菌株。課題成果包括利用木糖產(chǎn)酒精酵母菌的選擇；高效利用木糖產(chǎn)酒精酵母菌的馴化、固定化和酒精發(fā)酵。

該酒精發(fā)酵技術，首先從利用木糖和葡萄糖產(chǎn)酒精的9個酵母菌種中，以木糖為唯一底物選擇出3株菌種；然后對該3株菌種進行木糖產(chǎn)酒精的馴化，確定1株酵母菌種具有高效代謝木糖和葡萄糖產(chǎn)酒精的能力；該菌種經(jīng)馴化和固定化后，24h酒精發(fā)酵的木糖、葡萄糖、總糖利用率和乙醇產(chǎn)率分別達到了87．9％，99．99％，93 95％和99．99％。課題成果可在木質(zhì)纖維素稀酸水解液的酒精發(fā)酵技術中得到應用，通過對稀酸水解液進行適當?shù)拿摱咎幚砗凸潭ɑ毎夹g，可使乙醇發(fā)酵取得更好的結(jié)果。

生物質(zhì)裂解液化技術

主要研究內(nèi)容：(1)建立以生物質(zhì)為燃料的熱載體陶瓷球加熱系統(tǒng)；(2)建立生物質(zhì)快速熱裂解反應器；(3)開發(fā)生物油的冷激和凈化技術；(4)研究熱載體陶瓷球與殘?zhí)康姆蛛x和循環(huán)技術；(5)研究工藝參數(shù)對于生物質(zhì)液化結(jié)果的影響和參數(shù)優(yōu)化；(6)探索生物油作為燃料、脫硫劑、脫硝劑和其它精細化工原料的方法。

獲得的技術成果：(1)建立了以生物質(zhì)為燃料的流化床燃燒加熱熱載體陶瓷球的加熱系統(tǒng)；(2)建立了“Z”字形下降管式快速熱解反應器，獲得了發(fā)明專利；(3)解決了研究內(nèi)容涉及的冷激技術、熱載體循環(huán)利用技術、熱載體與殘?zhí)糠蛛x技術；(4)進行了生物油／柴油乳化燃料用于拖拉機燃料的初步試驗；(5)對生物粗油進行了初步分析；(6)課題研制過程中，提出了有關的基礎研究需求。依據(jù)這些需求申報并獲得批準了2項國家自然科學基金資助項目。

甜高梁莖稈制取乙醇技術

該項目研究開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權的甜高粱莖稈制取燃料乙醇新技術、新工藝。以甜高粱莖稈為原料，按不同規(guī)模和地區(qū)研發(fā)兩種工藝。1、流態(tài)固定化酵母快速發(fā)酵工藝，適宜較大規(guī)模和我國南方地區(qū)應用。與批次發(fā)酵相比，時間由72h～96h縮短為8h～l0h，已建成年產(chǎn)400噸乙醇能力的生產(chǎn)性中試工程。2、固體發(fā)酵工藝，工藝穩(wěn)定、成酒率高、成本低、沒有任何污物和無水排放，一次性投資少，可為農(nóng)村剩余勞力提供更多就業(yè)機會，已建成年產(chǎn)5000噸甜高粱莖稈乙醇的產(chǎn)業(yè)化示范工程，該項技術適用于新建甜高粱莖稈生產(chǎn)燃料乙醇生產(chǎn)廠和對舊酒精廠的改造。畝產(chǎn)甜高粱莖稈可轉(zhuǎn)化250—300公斤乙醇，和玉米作原料相比，每畝地原料可轉(zhuǎn)換獲得的乙醇，產(chǎn)量高、成本低；廢渣可制成食草動物的飼料，也可制漿造紙。綜合開發(fā)甜高梁全價利用，生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化率可達90％以上。其總體工程技術的能源效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益皆佳，具國內(nèi)領先。國際上也極為重視生物質(zhì)乙醇的開發(fā)。項目符合國家能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，工程的建成將為我國乙醇生產(chǎn)原料多原化和大幅降低成本及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整作出貢獻。