料乙醇装臵，目前已经形成了 总量万吨的燃料乙醇生产能力，不仅积累了发展燃料乙醇这最 主要生物能源产品的经验，而且乙醇发酵关键技术和大型装臵建设的 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 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，但我国石油资源严重 匮乏，年石油进口量已占石油消费总量的以上。党中央国 务院高度重视包括生物能源在内的各类可再生能源的开发利用。 年月国际可再生能源大会在北京召开，胡锦涛总书记在发来的贺词 中指出加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问 题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。在 年月日召开的国家能源委员会第次会议上，国务院总理温家宝 强调要加快能源调整优化结构，大力培育新能源产业，下大力气落 实年非化石能源消费比重提高到的目标要提高能源科技的 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突出，从年开始，我国进口石 油的比例已经超过。 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的依赖程度，已经成为国家能源安全及经济可持续发展的重大需求, 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 据年国际能源署，发 布的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，占全球排放的，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的行动目标单位国 内生产总值二氧化碳排放比年下降。由于全球温室气体 总量的以上来自能源生产和消费领域，而生物能源产品具有碳排 放中性的特点，其生产和消费中产生的释放到大气环境中后，可以 被植物光合作用吸收，不会导致大气环境的净增加，是实现温室气 体减排目标的根本出路, 四发展生物能源是调整农业产业结构，促进农民增收的迫切需要 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 每吨秸秆的价格在左右，仅此项就可为农民增收亿元以上。三项目相关领域的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，由于以丁醇为代表的长链醇作为发动机燃料的 性能优于燃料乙醇，被认为是具有发展前景的第二代生物燃料。 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。利用以秸秆为代表的木质纤维素类生物质 生产的纤维素乙醇，被称为第二代燃料乙醇，但木质纤维素类生物质 加工转化难的问题十分突出。基于能够在不适宜于粮实验室 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 。年 月欧盟委员会发布低碳技术发展投资计划 拟在 未来年内投入约亿欧元，支持生物能源技术开发，并针对欧盟 区不同国家的地理环境气候条件和基础设施状况，建立个左右的 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，推动可持续发展的迫切需要 表所示为年年内我国石油消费结构。可见随着经 济的持续高速发展，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，供需矛盾特别能减排关键技术 对淀粉酶糖化酶和酵母菌株进行改造，形成具有自主知识产权 的产品和技术，使燃料乙醇生产能耗和成本进步降低。 研究内容 酶分子改造 采用分子进化等酶分子改造方法，改造淀粉酶和糖化酶，提高酶 解效率和工艺性能等。 酿酒酵母菌种的选育和构建 建立酿酒酵母菌种库，采用组学研究和代谢工程改造等方法选育 构建耐高乙醇浓度和高发酵温度，发酵性能优良的生产菌株。 基于废糟液直接循环使用的清洁生产技术 研究废液循环比例对乙醇发酵的影响，在不影响乙醇发酵技术经济指标的前提下，提高废糟液直接循环使用的比例，促进清洁生产。 预期目标 实现超高浓度发酵，成熟醪的乙醇含量达到 提高菌株的高温耐受性，发酵温度达到 燃料乙醇发酵能耗降低以上，发酵废液排放减少 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 广西科学院建有国家地方特色能源工程技术研究中心，国家非粮 生物质能源工程技术研究中心，生物能源酶解技术国家重点实验室等 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