（批复）生物能源关键技术研究与开发项目可研建议报告（发改委）

以美国为例，年月安排亿美元支持个选择方式主要承担优势单位建议申请国拨经费万配套及自筹经费万生物燃气菌群调控及高效产气关键技术建立微生物种群监测技术选育快速降解固体原料菌株株，高效产甲烷菌株开发调控发酵过程功能微生物菌剂种，助剂种建立发酵过程多维调控技术体系获得厌氧发酵过程中小分子有机酸数量和种类分布，建立产酸与产甲烷关联性控制模式技术集成优化发酵系统微生物种群监测技术功能微生物菌种选育与菌剂开发发酵过程外源激活因子筛选与助剂开发发酵过程多维调控技术发酵过程微生态系统构建发酵过程中小分子有机酸调节和控制技术生物燃气高效产气技术集成定向委托中科院成都生物所农业部沼科所南京工业大学北京化工大学江南大学洁净生物燃气生产过程优化及示范高浓度混合原料生物燃气生产高效工艺包，进料浓度，容积产气率生物燃气净化后甲烷含量，甲烷回收率，去除率开发出高效生物燃气反应装置套建立日产洁净生物燃气示范工程氢分压调控技术厌氧发酵工艺调控技术高效产甲烷反应装置开发原位低硫沼气生产技术高效生物燃气脱硫净化技术沼渣沼液配套完善技术工程放大和示范定向委托中科院成都生物所农业部沼科所中科院过程所南京工业大学北京化工大学江南大学长链醇类生物燃料生产关键技术木质纤维素类生物质水解液发酵总溶剂达到以上，丁醇比例达到，发酵时间，丁醇对糖收率菊芋块茎水解糖发酵总溶剂达到，丁醇比例达到，发酵时间，丁醇对糖收率木质纤维素类生物质水解液异丁醇发酵达到，糖转化率达到异戊醇达到，糖转化达到，丁二醇达到，糖转化达到模式菌株中重构长链醇生物合成途径从代谢途径关键酶基因启动子转录调控因子以及基因组规模上随机突变及重组等角度，研究菌株环境胁迫耐受性机理运用代谢工程和系统生物学技术，拓展菌株底物谱，使其能利用各种来源生物质资源高效生产长链醇类生物燃料开发分离耦合技术，降低能耗，减少废糟液量，促进清洁生产定向委托中科院天津工业生物技术所中科院上海植生所中科院微生物所大连理工大学中科院大连化物所重点攻关产品列表序号产品名称需求分析技术难点分析十二五目标及主要技术指标效益分析优势单位建议燃料乙醇我国石油资源严重短缺，排量位居世界第，石油资源替代和温室气体减排是建立经济和社会可持续发展模式重大需求，生物能源产品是解决和两个问题最佳方案，但现阶段生产成本高问题还很突出，从关键技术突破入手，降低生物能源产品生产成本，使其与石油基同类产品相比，竞争力不断提高，生物能源产品在能源消费比例必然提高。

糖质和淀粉质原料燃料乙醇，原料消耗和能耗占总成本比例高达，开发廉价原料和节能技术是燃料乙醇发展方向，以秸秆为代表木质纤维素类生物质是燃料乙醇发展必然选择，但其加工转化难，成本高是最大技术难点。

现有淀粉质原料燃料乙醇生产发酵能耗节省，水耗节省以木质纤维素类生物质为原料生产纤维素乙醇与淀粉质原料燃料乙醇相比，具有竞争力。

乙醇发酵能耗节省分析，吨产品成本降低约元，万吨总量直接经济效益约亿纤维素乙醇产业化社会效益显著。

中科院天津工业生物技术所，广西科学院，大连理工大学，广西大学，清华大学，复旦大学，丰原集团，天冠集团，中粮集团生物柴油以秸秆为代表木质纤维素类生物质水解液生产微生物油脂和光自养培养富油微藻生产微藻油脂，虽然理论上可以解决我国生物柴油发展油脂资源匮乏突出问题，但成本高问题仍然突出。

微生物油脂对糖收率到，油脂含量达到细胞干重建立富油微藻户外光自养低成本大规模培养系统，评价其技术经济指标。

华东理工大学，中科院过程所，中科院青岛能源所，中科院大连化物所，南京工业大学，北京化工大学华中科技大学，四川大学，清华大学生物燃气我国生物燃气虽然规模大，但以农村分散户用为主，装置效率低，运行不稳定问题突出，难点在于其厌氧发酵体系微生物种群复杂性建立基于厌氧发酵菌群表征产气调控技术，使装置容积产气率达到，且运行稳定性，含量降低，开发生物燃气脱硫技术，生产洁净燃气实现集中供气，车用燃气或热电联产，燃气效益可达元，以发展亿洁净燃气预测，经济效益约亿，但其社会效益巨大中科院成都生物所，农业部沼气科学研究所，南京工业大学，北京化工大学，中科院过程所长链醇类第二代生物燃料以丁醇为代表长链醇类生物燃料，对细胞具有强毒性，导致发酵产物浓度低，生产速率慢，生产成本高问题突出依托现代生物技术进展提供方法和手段，建立改造长链醇类生物燃料生产菌株先进技术中科院天津工业生物技术所，中科院上海植生所，中科院微生物所，中科院大连化物所，大连理工大学重点攻关技术列表序号技术名称目前国内水平及差距分析十二五能达到技术水平优势单位建议超高浓度乙醇发酵技术发酵终点乙醇浓度，现有菌株难以耐受高浓度乙醇乙醇发酵浓度提高到广西科学院，大连理工大学，江南大学高温乙醇发酵技术传改造工作，获得了能够耐受约丁醇浓度且溶剂合成能力提高突变株，通过基因组重测比较基因组学和比较蛋白质组分析，解析了与溶剂耐受丁醇生物合成相关重要分子基础和胁迫耐受性机制，构建了数株性能优化基因工程菌，其中丙酮途径缺失突变株，发酵总溶剂中丁醇比例提高，对葡萄糖收率达到。

与此同时，中科院大连化学物理研究所和大连理工大学等单位利用木质纤维素类生物质水解液和菊芋汁水解液生产丁醇研究也取得了良好进展。

在异丁醇和异戊醇生物制造方面，中科院天津工业生物技术研究所在大肠杆菌中成功克隆表达了异戊醇和异丁醇合成途径关键酶酮基酸脱羧酶和醇脱氢酶基因，通过敲除大肠杆菌中其他丙酮酸竞争途径，提高了异戊醇和异丁醇合成产率利用适应进化技术筛选出异戊醇耐受性显著提高突变菌株，其异戊醇耐受性从提高到双向蛋白质电泳分析发现在高异戊醇耐受性菌株中有超过个蛋白发生了上调或下调表达变化在大肠杆菌中成功组装出异丁醇和异戊醇整条合成途径，构建出初级异丁醇和异戊醇细胞工厂。

，丁二醇是另种潜在燃料，大连理工大学以秸秆水解液和菊芋水解糖为底物，发酵法生产，丁二醇，发酵终点产物浓度可以达到以上，为，丁二醇生物燃料发展奠定了良好基础。

二发展趋势纤维素乙醇研发投入增加，技术开发和产业化进程加快随着淀粉质原料燃料乙醇快速发展，玉米等粮食类原料大量消耗拉动其价格快速上涨，不仅直接影响燃料乙醇生产成本和原料供给，而且潜在影响人类粮食安全，发展非粮燃料乙醇已成为世界各国共同选择。

以秸秆为代表木质纤维素类生物质资源丰富，价格低廉，是大规模发展燃料乙醇理想选择，因此纤维素乙醇成为当前研不同国家地理环境气候条件和基础设施状况，建立个左右生物能源中试产业化示范及商业化规模生产装臵。

二生物能源是保障国家能源安全，推动可持续发展迫切需要表所示为年年内我国石油消费结构。

可见随着经济持续高速发展，石油消费总量不断增加，而国内石油生产只能维持在亿吨左右，供需矛盾特别突出，从年开始，我国进口石油比例已经超过。

表年我国石油消费与进口情况统计单位亿吨年份石油消费总量国内产量进口量进口比例发展生物能源，逐步减轻对进口石油依赖程度，已经成为国家能源安全及经济可持续发展重大需求，三发展生物能源是保护生态环境，建设低碳经济迫切需要据年国际能源署，发布燃料燃烧二氧化碳排放年中国总排放量为亿吨，主要来自能源生产与消费，占全球排放，超过美国成为世界上排放第大国。

年月日国务院召开常务工作会议，研究部署应对气候变化工作，决定到年我国控制温室气体排放行动目标单位国内生产总值二氧化碳排放比年下降。

由于全球温室气体总量以上来自能源生产和消费领域，而生物能源产品具有碳排放中性特点，其生产和消费中产生释放到大气环境中后，可以被植物光合作用吸收，不会导致大气环境净增加，是实现温室气体减排目标根本出路，四发展生物能源是调整农业产业结构，促进农民增收迫切需要生物能源生产原料主要来自农业，发展生物能源，可以转变传统种植业粮经饲三元结构为粮经饲能四元结构，为农村开辟新兴产业，有效延长农业产业链，提高农产品附加值，增加农村就业机会，增加农民收入。

以纤维素乙醇为例，吨秸秆就可以生产吨乙醇，按年产万吨纤维素乙醇计算，则需要秸秆约万吨，平均每吨秸秆价格在左右，仅此项就可为农民增收亿元以上。

三项目相关领域研发基础和相关发展趋势生物能源包括生物燃料生物燃气和生物氢能，生物燃料主要指燃料乙醇和生物柴油，由于以丁醇为代表长链醇作为发动机燃料性能优于燃料乙醇，被认为是具有发展前景第二代生物燃料。

目前国内外燃料乙醇主要以糖质和淀粉质原料生产，即第代燃料乙醇，其大规模发展方面会影响粮食安全，另方面扩大原料种植面积会破坏生态多样性。

利用以秸秆为代表木质纤维素类生物质生产纤维素乙醇，被称为第二代燃料乙醇，但木质纤维素类生物质加工转化难问题十分突出。

基于能够在不适宜于粮食作物生长边际土地上种植，生物量产量高且易于加工转化原料如甜高粱茎秆和菊芋块茎等生产燃料乙醇，被称为代燃料乙醇。

研发基础淀粉质原料燃料乙醇技术我国十五期间试点建设大型燃料乙醇装臵，目前已经形成了总量万吨燃料乙醇生产能力，不仅积累了发展燃料乙醇这最主要生物能源产品经验，而且乙醇发酵关键技术和大型装臵建设工程化技术都取得了重大突破。

淀粉质原料高浓度乙醇发酵技术取得突破在我国发展燃料乙醇之前，乙醇发酵行业发酵终点乙醇体积比浓度般在，不仅发酵醪精馏能耗高，而且吨乙醇生产排放废糟液高达吨，废糟液处理设备投资大，运行能耗高问题更突出。

在国家十五重点科技攻关项目生物能源生产关键技术和工业界共同支持下，大连理工大学江南大学和广西科学院等单位开展了高浓度乙醇发酵研究工作，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温度，燃料乙醇装臵只能采用投资大且运行能耗高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唯选择，目前国内几套大型燃料乙醇装臵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基