生物工程在新能源的應(yīng)用

黃端

摘 要：在當(dāng)今世界上，不論是發(fā)達的美英法日，還是落后的非洲和東南亞，都面臨著一個不可避免的危機——能源危機。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展和世界人口的急劇膨脹，各種資源都在急劇的消耗，面對如此之大的壓力，世界各國的能源儲備都已經(jīng)處在了告罄的危機邊緣。所以，當(dāng)前世界各國的頂尖科學(xué)家?guī)缀醵荚谥卫硌芯恳粋€共同的新課題——新型能源。接下來，我們也將結(jié)合目前我國的實際情況，談一談生物工程，在我們國家的新型能源研究領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物工程；新能源開發(fā)；人口問題；供應(yīng)

截止到目前位置，我國的人口已經(jīng)逼近14億，位居世界第一。面對如此之巨大的人口基數(shù)，每天的能源消耗量是驚人的。作為一個工業(yè)大國，不論是重工業(yè)還是輕工業(yè)對于能源的需求量都是巨大的。面對如此之巨大的能源需求壓力，黨和國家的相關(guān)部門著實傷透了腦筋。為了更好的解決能源危機，我國不斷求索創(chuàng)新。通過改變現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，已經(jīng)緩解了相當(dāng)一部分壓力，但是本質(zhì)上的能源缺陷依然存在。

一、我國目前的能源現(xiàn)狀

近些年來，中國在能源開發(fā)方面進入了“輕開發(fā)重保護”的全新階段，除了取締大量的非法的私營煤礦、油田，盡量減少能源開發(fā)過程中的浪費。同時通過車輛限行、限購、等方式降低能源消耗。當(dāng)然，這些做法只是“節(jié)流”，面臨即將到來的能源危機，我們不但需要“節(jié)流”，更需要“開源”。作為一個資源消耗巨大的國家，我國在新能源研究領(lǐng)域里投入了大量的人力和物力，并且已經(jīng)取得了不小的成績。從早年的風(fēng)力發(fā)電，到三峽水利工程，再到上世紀(jì)末的秦山和大亞灣兩座核電站的落成投產(chǎn)，還有太陽能和潮汐能研究有了新的突破，中國在能源領(lǐng)域一連串漂亮的組合拳讓全世界都為之喝彩，盡管這樣，能源缺口帶來的巨大陰影仍然籠罩在我們的頭上。

所以，中國在于新能源開發(fā)的領(lǐng)域上，仍然是盡心竭力的進行著研究和公關(guān)，希望能有更多更好更優(yōu)質(zhì)污染性更小的能源進入我們的生活。隨著近年來沼氣等生物能源在農(nóng)村地區(qū)的大規(guī)模應(yīng)用，生物能給能源結(jié)構(gòu)帶來的改變點亮了科學(xué)家們的思維，于是加快腳步對生物能進行科研攻關(guān)。如今，生物能源已經(jīng)在中國的能源體系中占據(jù)了一席之地，同時也引起了越來越多人的興趣，被投入到了一些新的領(lǐng)域中。

二、生物能源

生物能源，又被稱為生物質(zhì)能，是太陽能以化學(xué)形式貯存在生物體中的獨特形式的能源。過去通過木柴燃燒取暖生火，就是最直接的生物能源釋放，只不過效率很低，存在著極其嚴(yán)重的浪費，如今，正是通過生物工程的研究和開發(fā)，生物質(zhì)能得到了更加廣泛和高效的利用。

三、生物工程在新能源開發(fā)中的地位

隨著工業(yè)的發(fā)展和人們的日常生活，煤炭、石油、天然氣等資源處在急劇的消耗中。因為這些能源的不可再生性和獨有的化學(xué)屬性，我們在面臨能源消耗過程中帶來的能源危機的同時，還需要解決因為這些能源的消耗帶來的環(huán)境污染等嚴(yán)重后果。雖然核能可以為我們提供強大的能源支持，但是核能所帶來的安全隱患是不可忽視的，切爾諾貝利的悲劇已經(jīng)說明了問題。所以，為了得到更穩(wěn)定更清潔的新能源，我科學(xué)家們一直在探索，而通過生物工程研究所得到的生物能源，為科學(xué)家們的研究帶來了轉(zhuǎn)機。

經(jīng)過科學(xué)家們研究，從構(gòu)成植物的纖維素中，我們可以得到類似于汽油的高能燃料——乙醇。但是在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)，乙醇雖然有很多優(yōu)勢，但是存在的問題也給科研人員帶來了困擾。其中最突出的一點就是，乙醇的適用范圍狹窄，無法應(yīng)用到航空燃料和柴油機燃料中，這樣對能源的供給幾乎起不到什么影響。隨著石油等資源消耗加劇，能源儲備越來越少，盡快研制出一種能代替石油產(chǎn)品燃料的新型能源要求越來越緊迫。這就為我們的生物工程提供了廣闊的研究空間和課題。

四、當(dāng)前生物工程中的新能源

1.最清潔的能源——氫能

氫氣，化學(xué)式H2，是當(dāng)今世界上最清潔的能源，它密度小，可壓縮性強，釋放能源穩(wěn)定，燃燒產(chǎn)生物無任何污染，是人類最理想的能源。傳統(tǒng)方法中，人們通過電離等方式從水中提取氫氣。但是這樣操作只能適用于小規(guī)模生產(chǎn)，而且生產(chǎn)成本巨大，無法滿足日常的生產(chǎn)生活需要。

但是，通過生物工程的研究，目前已經(jīng)有一種新的方式來大量制造氫氣。通過利用秸稈和相關(guān)的真菌，通過一系列的生化反應(yīng)，大量的制取氫氣。通過這種方式，不但不會造成原料的浪費，更避免了傳統(tǒng)工藝上為制取氫氣造成污染。截止到目前位置，生物制氫所需要的生物原料僅僅是微型綠藻、細(xì)菌、光合菌等。這些微生物的培養(yǎng)和取得對于專業(yè)人員來說，并不困難，而且成本不高。目前，理論上最理想的制氫途徑，是用光合細(xì)菌利用光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化成氫能，但是由于技術(shù)難度比較大，所以一直處在研究狀態(tài)。

2.廢物利用——二氧化碳轉(zhuǎn)化

眾所周知，二氧化碳，是一種廢氣，是生物新陳代謝產(chǎn)生的一種常見的氣體。傳統(tǒng)意義上，二氧化碳的用途除了制造干冰和給植物提供光合作用的原料之外，只剩下了造滅火器。如今，通過生物工程的研發(fā)與加工，二氧化碳能重新變廢為寶。

通過利用藻類植物，比如真核或者原核的單細(xì)胞藻類，利用光合作用將二氧化碳進行大量的儲存，形成一個藻類植物能量源，在通過生物工程的生化加工，將這種能源轉(zhuǎn)化成能供我們直接使用的能源。

3.高效的汽油代替品——乙醇

在東北平原，每年都會生產(chǎn)大量的玉米和高粱。而這些農(nóng)作物產(chǎn)生的廢料，除了喂家畜，大部分都被當(dāng)成木柴燒成了灰燼。這是一種極大的浪費。通過生物工程的微生物加工，利用生化反應(yīng)將這些廢料加工成乙醇，不僅可以滿足生活需要，也為農(nóng)民帶來了新的收益。

綜上所述，生物能源的發(fā)展前景廣闊巨大，解決能源危機的重要途徑。所以，生物工程在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用價值是不可估量的！

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