创新能力，支撑现代能源体系建设。 国家中长期科学和技术发展规划纲要年明确将 可再生能源的低成本规模化开发利用列为优先主题，并突出发展 生物能源。国家可再生能源中长期发展规划中也明确提出从长 远考虑，要积极发展以纤维素类生物质为原料的生物燃料技术到 年，生物燃料乙醇年利用量达到万吨，生物柴油年利用量达到 万吨，沼气年利用量达到亿立方米。要实现这目标，迫切 需要发展符合我国国情的生物能源产品生产原料，特别是以农作物秸 秆为代表的木质纤维素类生物质资源和各类有机废弃物，开发生物能 源产品生产创新技术，显著降低成本，提高生物能源产品与不可再生 化石类能源产品的竞争能力。 二项目立项的意义必要性和紧迫性 发展生物能源对于推动能源战略新兴产业发展，保障国家能源安 全，改善生态环境，促进农村经济发展，都具有重要的战略意义。 生物能源是引领能源战略新兴产业，应对国际竞争的迫切需要 生物能源直是欧美等发达国家能源战略的重要组成部分，美国 政府能源部，早在上世纪七十年代石油 危机事件之后就建立了可再生能源国家实验室 对以农林废弃物为代表的木质纤维素类 生物质资源生产以燃料乙醇为代表的液体燃料技术开发给予重点支 持。年月，为了加快推进美国先进生物燃料技术开发和产业 化，组建了国家生物能源中心， ，为的生物质开发计划及预期目标 的实现提供技术支持。金融危机爆发以来，新能源发展被提升到了前 所未有的高度，新能源产业正孕育着新的经济增长点，同时也将成为 新轮国际竞争的战略制高点，美国总统奥巴马积极呼吁加快美国生 物燃料的开发，以构建美国清洁能源产业基础，以期在新能源和环境 问题上引领世界，政府研发投入不断增加，如年月日能源部 长朱棣文宣布从美国促进经济恢复行动 资金中安排亿美元支持先进生物燃料技术 开发和生物炼制产业化示范 。 欧盟国家对进口石油的依赖也越来越重，年个欧盟国家 进口石油总量已经超过亿吨，对外依存度接近。为了应对这 挑战，年欧盟建立了生物燃料技术开发平台 随后制定了其生物燃料发展远景规划 醇发酵的 研究工作，取得了突破性进展，目前我国乙醇发酵技术发酵终点乙醇 体积比浓度已经达到以上，工业生产装臵连续发酵乙醇体积比浓 度已经提高到，燃料乙醇生产的能耗显著降低。 高温乙醇发酵技术进步降低燃料乙醇能耗酵母乙醇发酵般 在下进行，而循环冷却水在夏季高温季节无法达到冷却发酵 装臵需要的温度，燃料乙醇装臵只能采用投资大且运行能耗高的制冷 系统制备低温水来保持正常运行，高温发酵是解决这问题的唯选 择，目前国内几套大型燃料乙醇装臵的发酵温度已经提高到以上。 纤维素乙醇技术 与欧美等发达国家相比，我国这领域的基础研究和应用技术开 发工作起步较晚。年国家计划立项支持了秸秆资源高值化 关键过程的基础研究，由中科院过程工程研究所联合山东大学中科 院微生物所和清华大学等单位承担，围绕秸秆组分分离机制及其反应 性纤维素氢键网络破裂和短纤维形成机制及秸秆分级转化过程工程 基础理论等关键科学问题开展研究，取得的进展为秸秆类生物质预处 理和综合利用技术的开发奠定了良好基础。 年中科院知识创新工程重大项目纤维素乙醇高温发酵和生 物炼制启动，经过二年多的努力，在原料预处理纤维素酶生产菌 株筛选及液体深层发酵混合糖发酵菌株构建技术集成与系统优化 等方面都取得了较好研究进展。与此同时，浙江大学等单位在国家 项目支持下，真菌纤维素酶技术开发取得突破性进展，在吨规模发 酵罐中，标准滤纸酶活达到以上，其技术指标与国外两大酶 制剂公司诺维信和杰能科的水平接近。 代燃料乙醇技术 我国有大量不适宜于粮食作物生长的盐碱地和荒漠地，种植抗逆 性强，生物量产量高，易于加工转化的作物如菊芋和甜高粱等，可以 促使燃料乙醇产业向原料多元化方向发展。 十五期间，大连理工大学和复旦大学等单位开展了以菊芋 块茎为原料生产燃料乙醇的研究，选育了具有菊粉酶生产能力且乙醇 发酵性能良好的克鲁维酵母，开发了集产酶糖化及乙醇发酵为体 的创新技术，目前利用大庆周边大量盐碱地的菊芋规模化种植及加工 园区已经建立，为菊芋块茎生产燃料乙醇，创造了良好条件。 甜高粱被公认为是光和效率高的能源作物，在国家十五科 技支撑项目的支持下，清华大学等单位开发了基于先进固体发酵技术 的甜高粱茎秆步法生物加工生产乙醇创新技术，解决了其工程放大 问题，建立了规模的高效固体发酵反应器。 生物柴油技术开发及产业化 针对我国生物柴油产业发展面临油脂资源匮乏的实际情况，北京 化工大学和中科院大连化学物理研究所等单位开展了利用微生物油脂 的研究工作，筛选获得了富油微生物菌株，可利用淀粉和味精等行业 废水秸秆水解液菊芋汁等廉价广谱原料发酵生产微生物油脂， 年月通过了由中国石油化工协会组织的成果鉴定，鉴定意见为以 含糖废水生产油脂的中试装臵，总体技术达到国际先进水平。 微藻光自养合成油脂可望成为生物柴油生产新的油脂来源，已经 成为能源生物技术开发的前沿。华东理工大学等单位近年来先后开展 了这领域的研究工作，取得了良好进展。筛选获得了优质藻种，油 脂含量可以达到干重的，开发了适宜于微藻高密度培养的光反应 器，解决了反应器的工程放大问题，在微藻的低能耗采收，油脂高效 分离，藻渣深加工等方面也开展了卓有成效的研究工作。 在酶法生物柴油制备技术方面，北京化工大学清华大学和四川 大学等单位开展了大量的研究工作，开发了适合脂肪酸酯生产的专 假丝酵母脂肪酶，该酶是种新脂肪酶，目前已在基因库中登记 ，并获国家发明专利专利号，完 成了生物柴油用脂肪酶的生产，该脂肪酶是目前国内外用于酯化合成 性价比最好的脂肪酶，开发了新型酶膜反应器及酶的固定化方法，成 功地用于生物柴油的酶法合成，该成果年获得中国石油化工协会 技术发明等奖，年获得国家技术发明二等奖。 针对传统生物酶法工艺的瓶颈问题，清华大学提出了利用新型有 机介质体系进行酶促油脂原料和甲醇进行生物柴油制备新工艺，从根 本上解除了传统工艺中反应物甲醇及副产物甘油对酶反应活性及稳定 性的负面影响，使酶的使用寿命延长了数十倍。该项目于年通过 了教育部科技成果鉴定，经中石化石油化工科学研究院检测，制备的 生物柴油，其品质达到了欧盟生物柴油和美国生物柴油标准。 生物柴油生产过程副产左右的甘油，将其高值化利用生产高 附加值产品不仅可以降低生物柴油的生产成本，而且能够减少废水处 目录 摘要 项目提出的依据 二项目立项的意义必要性和紧迫性 生物能源是引领能源战略新兴产业，应对国际竞争的迫切需要 二生物能源是保障国家能源安全，推动可持续发展的迫切需要 三发展生物能源是保护生态环境，建设低碳经济的迫切需要 四发展生物能源是调整农业产业结构，促进农民增收的迫切需要 三项目相关领域的研发基础和相关发展趋势 研发基础 二发展趋势 四项目领域的战略分析发展思路本项目的总体目标及考核指标 总体目标 二考核指标 五主要研究内容 课题基于酶和菌种改造的燃料乙醇节能减排关键技术 课题步法生物加工代燃料乙醇关键技术及示范 课题预处理纤维素酶和混合糖发酵菌株构建平台技术 课题纤维素乙醇技术开发及万吨级规模产业化示范 课题低成本微藻光自养培养及油脂制备关键技术开发及示范 课题低成本富油微生物培养及油脂制备关键技术及示范 课题适于广谱油脂原料的酶法生物柴油技术开发及示范 课题生物燃气菌群调控及高效产气关键技术 课题洁净生物燃气生产过程优化及示范 课题长链醇生物燃料生产关键技术及示范 六项目主要的创新点和突破点 创新点 二突破点 七项目实施年限经费需求课题组织实施方式 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 起止年限 二经费需求 三课题组织实施方式 附件 摘要 石油资源短缺已成为制约我国经济发展的瓶颈，国家高度重视可 再生能源的发展，在国家中长期科学和技术发展规划纲要和国 家可再生能源中长期发展规划中都明确提出了我国生物能源科技和 产业发展的目标。发展生物能源对于保障国家能源安全，推动新能源 战略新兴产业发展，改善生态环境，促进农民增收，都具有重要意义。 十五以来，国家在项目项目和科技支撑计划项目 中，先后安排了批生物能源相关的基础研究技术开发和工程示范 项目，取得了良好进展。截止到年底，我国燃料乙醇产量已达到 万吨，生物柴油约万吨，生物燃气约亿立方米。 本项目针对燃料乙醇生物柴油和生物燃气三大主要生物能源产 品及以丁醇为代表的长链醇类第二代生物燃料生产关键技术，组织有 良好基础的优势科研单位和企业协作攻关。预计项目完成后，现有燃 料乙醇生产发酵能耗降低，水耗降低建立万吨级规模纤维素 乙醇示范工程建立总面积的低成本能源微藻光自养培养示 范基地，千吨级规模微生物油脂生物柴油中试装臵，适宜于广谱油脂 的万吨级规模酶法生物柴油示范工程建设日产洁净生物燃气 的示范基地培育个产学研技术创新联盟，拉动生物能源产值约 亿培养引进名领军人才，申请个左右发明专利，发表 论文约篇，其中为收录，培养博硕士研究生约人。 本项目申请国家拨款亿元，地方和部门配套亿元，企业 投入亿元，总经费投入亿元。 项目提出的依据 目前，我国已成为世界能源消费大国，其中基于煤炭和石油的两 大化石类能源占能源消费总量的比例高达，但