生物能源关键技术研究与开发项目投资立项备案核准融资贷款申报资料

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的废糟液高达吨，废糟液处理设备投资大，运行能耗高的问题更突出。

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的共同支持下，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点实验室等多个国家级研究平台，是我国生物质能源研究与开发的主要研究机构之，已承担并完成了多项国家和省部级重大研究项目，在高温淀粉酶分子改造方面取得良好进展，已克隆改造出活力比目前商品酶高数倍的淀粉酶，筛选和构建了适合以废糖蜜或淀粉和蔗汁混合液为原料进行浓醪发酵的新型酵母菌株。

大连理工大学长期从事乙醇发酵研究工作，承担并完成了多项国家项目和科技攻关项目。

年与丰原集团合作，建设了万吨级规模自固定化酵母乙醇连续发酵技术产业化示范工程装臵，并在国家燃料乙醇试点工程建设中得到实际应用，年获教育部高等学校科学技术进步二等奖，承担国家项目自絮凝颗粒酵母高密度高浓度和高强度乙醇连续发酵技术，取得良好进展。

创新点和突破点采用分子进化等酶分子改造方法，对淀粉酶进行改性在阐明高浓度乙醇对抑制酵母细胞的抑制作用及反应机制基础上，构建耐受乙醇浓度以上的菌株。

课题步法生物加工代燃料乙醇关键技术及示范以甜高粱茎秆和菊芋块茎为原料生产燃料乙醇，解决步法生物加工的关键技术和工程放大问题。

研究内容甜高粱茎秆和菊芋块茎预处理及贮藏技术采用物理化学生物等方法对收获的甜高粱茎秆和菊芋块茎进行预处理，其成本和品质满足燃料乙醇生产要求。

步生物加工法直接发酵生产乙醇技术研究甜高粱茎秆固体发酵生产乙醇的关键科学问题，如菌体微生物学特性及传质传热机制等对菊芋块茎原料生产燃料乙醇，开发同步产酶酶解和乙醇发酵创新技术，并在动力学水平进行优化。

糟渣治理综合利用清洁生产技术分析甜高粱秆发酵糟渣营养成分，为饲料产品开发提供指导对菊芋块茎原料乙醇发酵废糟液，开发厌氧发酵生产沼气消化液曝气处理后达标排放及污泥焚烧处理技术，实现清洁生产。

技术集成及工程放大针对物料特殊性，开发甜高粱茎秆固体发酵反应器和菊芋块茎液体深层发酵反应器的工程放大技术。

预期目标甜高粱茎秆生产燃料乙醇发酵时间小于小时，发酵后残总糖，乙醇收率建设万吨年规模燃料乙醇示范工程装臵专利技术成果项，发表论文篇，为检索。

菊芋块茎生产燃料乙醇乙醇浓度达到，发酵时间小时，乙醇收率废糟液在发酵系统直接循环使用的比例达到建设万吨年规模燃料乙醇示范工程装臵专利技术成果项，发表论文篇，为检索。

相关工作基础及优势团队清华大学研究开发的步生物加工甜高粱秆生产乙醇技术，在国家十五科技支撑项目支持下取得良好进展，目前已在内蒙古特弘生物有限责任公司建立了反应器容积规模的中试装臵。

大连理工大学自年开始开展盐碱地种植收获的菊芋块茎原料生产乙醇的研究工作，与复旦大学等合作，选育了具有菊粉酶生产能力且乙醇发酵性能优良的克鲁维酵母，开发了集产酶糖化和发酵于体的创新技术，年与大庆九环菊芋生物产业有限公司合作，依托当地盐碱地资源，开展菊芋规模化种植及加工园区建设，为承担本课题研究工作奠定了良好基础。

创新点和突破点采用步法整合生物加工策略，不消耗酶制剂，过程简单经济是本课题的创新点选育获得具有集产酶秸秆纤维素酶解或菊粉酶解和乙醇发酵于体的高效菌株则是突破点。

课题预处理纤维素酶和混合糖发酵菌株构建平台技术开发低能耗高效原料预处理技术基于纤维素酶生产菌株基因组序列测定及解析提供的信息，对其进行改造，优化纤维素酶各组分的组成，提高纤维素酶解效率在揭示五碳糖代谢和抑制物耐受性这些由多基因控制生理性状复杂分子机制的基础上，对菌株进行代谢工程改造，构建高效利用木质纤维素水解液或直接利用纤维素原料生产乙醇的工程菌株。

研究内容与纤维素酶特征适配的低能耗高效预处理技术阐明预处理与原料组分和结构之间构效关系，研究纤维素酶解对原料预处理的要求，开发能耗低糖损耗小影响酶解和发酵的毒副产物少，适宜于大规模生产应用的先进预处理技术。

建立新的纤维素酶制剂评价体系滤纸或酶活都是基于纤维素酶水解纯底物，无法反映其水解天然底物的能力，而且不同的天然底物需要不同的降解酶系，因此需要建立针对天然木质纤维素底物的复合纤维素酶系评价方法。

纤维素酶系组分的合成调控和高效复合酶制剂的发酵生产在研究揭示真菌纤维素酶合成代谢机理的基础上，提高酶系总表达量，另方面，研究通过代谢工程或发酵工程手段，调节降解酶系组成的新方法，生产酶系得到改良的高效复合纤维素酶制剂。

微生物降解木质纤维素酶系的解析和高效降解酶系的复配研究不同酶组分与纤维素底物间相互作用及不同酶分子间协同作用机制，确定影响酶解效率的因素，为复配高效降解酶系奠定基础。

木糖代谢机制研究和菌株的戊糖己糖共代谢改造研究树干毕赤酵母和马克斯克鲁维酵母等高效利用木糖菌株木糖转运，木糖代谢关键途径和调控蛋白，揭示其机制，建立乙醇生产菌株中导入木糖代谢途径的策略，构建能高效利用木糖和葡萄糖发酵生产乙醇的混合糖发酵菌株。

菌株抑制物耐受机制研究通过基因组学转录组学和蛋白质组学方法，阐明菌株对抑制物耐受的分子机制，开发提高其抑制物耐受性的改造策略，提高乙醇生产菌株对木质纤维素水解液毒性副产物的耐受性。

新型嗜热乙醇菌和热纤梭菌的遗传改造已经发现嗜热厌氧乙醇杆菌能够直接利用纤维素，与热纤梭菌混合发酵后乙醇生产水平得到提高，但发酵周期长，乙醇发酵浓度和速率慢。

拟通过功能基因组学分析和基因组规模代谢网络及调控网络的建模，解析对乙醇生产具有重要作用的基因及其调控表达机制，开发新型遗传操作系统，对重要调控位点和乙醇代谢反馈抑制位点进行改造，提高菌株生产乙醇的水平。

预期目标开发能耗低糖损耗小影响酶解和发酵的毒副产物少，适宜于大规模生产应用的先进预处理技术制定以预处理后木质纤维素为底物的纤维素酶评价方法纤维素酶液体深层发酵滤纸酶活国际单位达到，其中纤维二糖酶国际单位达到万吨级规模纤维素乙醇装臵的吨燃料乙醇生产用纤维素酶成本与目前水平相比降低，达到元以下预处理后秸秆类生物质发酵全糖利用率达到乙醇对全糖收率为理论值的以上发酵终点乙醇体积比浓度达到，平均发酵时间不超过专利技术成果项，发表论文篇，为检索。

相关工作基础及优势团队中科院过程工程研究所在国家项目