秸秆生物转化燃料乙醇关键技术及生产-陈洪章

燃料乙醇生产工艺初步毕业设计

燃料乙醇生产工艺初步毕业设计第一章前言 1乙醇的主要性质与用途 1.1 乙醇的物理性质乙醇(ethan)又称酒精，是由C、H、O 3种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基(-C2H5)和官能团羟基(-OH)两部分构成，分子式为C2H50H，相对分子量为46.07，常温常压下,乙醇是无色透明的液体,具有特殊的芳香味和刺激味、吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为0.79，沸点78.3℃，凝固点为-130℃。燃点为424℃，乙醇易挥发、易燃烧。乙醇能使细胞蛋白凝固，尤以体积分数为75％的乙醇作用最为强烈，浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用75％(体积分数)的乙醇作消毒杀茵荆。[4] 乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。工业酒精含乙醇约95％．含乙醇达99.5％以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95．6％、水4%的酒精是恒沸混合液，沸点为78.15℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒．不能掺水饮用。 1.2 乙醇的化学性质乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化物、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中，由于氧原子的电负性比较大。使C-0键和O-H 键具有较强的极性而容易断裂，这是乙醇易发生反应的两个部位。 1.2.1乙醇燃烧反应机理乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方，都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。在较高的温度下．乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为，乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式： CH3CH2OH+3O2--2CO2+3H2O+Q 1.2.2乙醇的着火和燃烧特性

香山会议第510次-合成生物学与中药资源的可持续利用

合成生物学与中药资源的可持续利用 ——香山科学会议第510次学术讨论会综述中药资源是中医药的物质基础，是大自然和传统文化赋予我们的珍贵宝藏，几千年的积累为人们的生产生活提供了丰富的药物基础保障。但是随着社会的发展、需求量不断增大，加之对合理开发利用中药资源的认识不足，使中药资源的可持续发展和利用面临巨大的压力。分子生物学和生物化学技术的不断发展，使得药用植物次生代谢产物生物合成途径逐渐得以解析，通过挖掘活性成分生物合成的相关元件，利用合成生物学方法对植物中现有的、天然的生物系统进行重新设计，实现药用植物的定向遗传育种，通过培育高产目标活性成分的药用植物，能有效降低中药制剂生产过程的提取成本并缓解对药用植物资源的压力。同时，利用生物系统整合优化在微生物体内重建药用植物次生代谢产物的生成模块，可以实现珍稀活性成分的异源高效合成，为单一成分中药以及中药提取物生产提供原料，缓解其对中医临床用药以及中药资源的压力。2014年11月11~12日，香山科学会议在北京香山饭店召开了主题为“合成生物学与中药资源的可持续利用”的第510次学术讨论会。中国中医科学院黄璐琦研究员、中科院上海植物生理生态所陈晓亚研究员、中科院上海生物工程研究中心杨胜利研究员、中科院天津工业生物技术研究所张学礼研究员担任

会议执行主席。来自大专院校、科研院所的40多位专家学者围绕（1）药用植物次生代谢途径及其调控研究；（2）合成生物学研究方法和思路；（3）合成生物学在药用植物活性成分生产中的应用等中心议题进行深入的探讨。黄璐琦研究员作了题为“合成生物学与中药资源的可持续利用”的主题评述报告，结合正在开展的中药资源普查试点工作认真阐述了中药资源的重要性以及中药资源事业发展所面临的重大科学问题，他指出“供不应求”是导致目前中药原料市场种种问题的根本原因之一，也从某种程度上制约了整个中医药行业的发展，给自然环境带来了巨大的生态压力，急需要采取相关措施予以改善。随后从种源、种群、种植、新药资源开发及生物技术五个方面介绍了目前为保障中药资源可持续利用所做的相关工作。报告针对合成生物学在中药资源活性成分合成中的应用，介绍了国内外科学家在青蒿素、紫杉醇、丹参酮等生物合成途径中的最新进展，以及发展中药资源合成生物学研究的关键环节。最后，黄璐琦研究员探讨了中药资源未来的发展，提出了未来的方向是中药材饮片以“道地”为基础的定点栽培、中成药工业原料以“有效成分”为目标的定向培育以及合成生物学“不种而获”的协同发展。一、药用植物次生代谢途径及其调控研究

燃料乙醇技术讲座(一)燃料乙醇及其发展概况

第２８卷第１期２０１０年２月可再生能塬ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓＶ０１．２８Ｎｏ．１Ｆｅｈ．２０１０燃料乙醇技术讲座（一）燃料乙醇及其发展概况荆、清＜沈般农墟爽攀工程学院，辽宇沈阳７，１１０１６ｔ＞中圈分类号：Ｑ７７；￥２１６．２文献标志码：Ｂ．，文章编号：１６７１—５２９２（２０１０）０１—０１５３－０３随着全球工业化进程的飞速发展，世界将不可避免地出现能源供给问题。当前石油是满足能源需求的主要资源，但是石油资源是有限的。科学家预测，２０５０年全世界原油的生产将由现在的每年２５０亿桶下降到５０亿桶．因此全球范围内对于开发新的可替代能源的兴趣越来越大。生物质是一种广泛存在的可再生资源．利用生物质来生产能源可以减少温室气体的排放。其中最直接、最重要的生物质能源应用体系就是采用生物质发酵技术生产乙醇。随着化石资源渐趋枯竭．越来越多的国家已经将乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略当成能源政策的一个主要方向。石油价格的上涨、燃料乙醇制造技术的不断进步、灵活燃料汽车（Ｆ踟的广泛使用和燃料乙醇可再生原料来源的拓展，使燃料乙醇产业具有可靠的经济可行性和技术可行性。另外．燃料乙醇在柴油机上的应用，可以进一步扩大燃料乙醇的应用范围．这将为燃料乙醇的利用提供更广阔的空间。１乙醇的主要性质与用途１．１乙醇的物理性质乙醇（ｅｔｈａｎ０１）又称酒精，是由Ｃ。Ｈ，Ｏ３种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基（一Ｃ２Ｈ５）和官能团羟基（一ＯＨ）两部分构成，分子式为Ｃ２Ｈ５０Ｈ，相对分子量为４６．０７，常温常压下．乙醇是无色透明的液体．具有特殊的芳香味和刺激味。吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为Ｏ．７９，沸点７８．３℃，凝固点为－１３０℃。燃点为４２４℃，乙醇易挥发、易燃烧。乙醇能使细胞蛋白凝固．尤以体积分数为７５％的乙醇作用最为强烈，浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透．作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用７５％（体积分数）的乙醇作消毒杀茵荆。乙醇易被人体肠胃吸收。吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用．大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。工业酒精含乙醇约９５％．含乙醇达９９．５％以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇９５．６％、水４．锄的酒精是恒沸混合液，沸点为７８．１５℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒．不能掺水饮用。１．２乙醇的化学性质乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化荆、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中。由于氧原子的电负性比较大。使Ｃ一０键和Ｏ—Ｈ键具有较强的极性而容易断裂。这是乙醇易发生反应的两个部位。１．２．１乙醇燃烧反应机理乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方。都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。在较高的温度下．乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为。乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式：ＣＨ３ＣＨ２０Ｈ＋３０２－－｝２ＣＯｚ＋３Ｈ２０＋Ｑ１．２．２乙醇的着火和燃烧特性乙醇的引燃温度为４３４ｏＣ．在空气中燃烧表现活化能为１７６．７ｋＪ／ｔｏｏｌ。火焰呈蓝色，最高火焰温度可以达到１０００℃以上。乙醇闪点较低．闭口状态下只有１２．５℃。最小点火能量也仅为０．６３ｍＩ，所以非常易于引燃。另外乙醇的爆炸极限上下限范围也较宽．有爆炸的危险性。收稿日期：２０１０—０１—２４。作者简介：孙清（１９６９一），女，博士后。副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｓ２００４＠１２６．Ｐ．，ｏｍ ?１５３?万方数据

国内燃料乙醇生产技术水平

国内燃料乙醇生产技术水平 ============================= 1、玉米燃料乙醇生产技术水平玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可。因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。表1 为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。1.1 美国玉米燃料乙醇技术 1.1.1 生产工艺的选择美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺 2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家。新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺 1. 1. 2 技术进步所显现的特点随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点: (1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ; (2) 高温蒸煮(120 ℃,高温淀粉酶) ,采用同步糖化发酵工艺,从2005 年开始采用无蒸煮工艺(低温淀粉酶) ,大大降低了能耗; (3) 酵母回用发酵技术; (4) 固定化酵母,流化床反应器发酵技术; (5) 广泛实现了自动化控制,应用连续发酵过程,并采用CIP系统(原位循环清洗发酵罐的原位清洗系统) 。湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。加酶湿法加工的优点是浸渍时间短、投资小、耗能低、用水量大大减少,而且酶可反复使用;其主要缺点是酶价太高。膜分离技术的应用为浸渍水的分离和利用打开了新的途经。浸渍水的膜分离一般包括两个过程:浸渍水经膜分离的截留物含有长链蛋白质,干燥后并入玉米蛋白粉;浸渍水在进入蒸发器前,先用反渗透膜除去57 %的水,这样可大大降低蒸发所需能耗。以上先进技术及设备的采用

合成生物学中的DNA合成、组装及应用

合成生物学中DNA的合成、组装和应用摘要近年来，以微芯片为基础的基因合成技术发生了令人振奋的新发展,基因合成技术具有显著增加产量和降低基因合成成本的潜力，连同更高效的酶促修复技术和基因组装技术，这些新技术正推动合成生物学走向更高水平。 1.基因合成(不确定的地方全部原文标黄) 传统的寡核苷酸合成是用微升体积的溶液在小柱上进行合成。化学物和溶剂过柱后，逐步诱导核苷酸单体添加，形成增长的寡核苷酸链。依据标准的亚磷酰胺化学法，每轮反应包括以下四个步骤：1).脱保护；2).偶联；3). 封闭；4).氧化。过去几十年，商业上主要用固相亚磷酰胺化学法合成DNA。但由于化学反应效率上的局限，合成的寡核苷酸长度大部分不能超过150-200个碱基。如果超过这一长度，每步化学反应的副反应和低效率都会显著影响到序列的完整和产物的产率。传统上，以DNA聚合酶或连接酶为基础的装配方式的基因构建以柱合成的寡核苷酸为（Traditionally, column-synthesized oligos are used as building blocks for gene construction using either DNA polymerase based or DNA ligase based assembly methods.）目前对基因装配技术有许多细节上的评价在文献里都能找到。能在一些综述里找到对当前基因装配技术更详细的评估。但是，由于柱基础的寡核苷酸合成花费高、生产量有限，这些都使大规模的基因合成和基因组装配

在这个新的合成生物学时代遇到瓶颈。微阵列芯片作为一个不昂贵的寡核苷酸高密度阵列近年来引起了广泛的关注。在微阵列芯片上进行合成允许小型化和平行方式产生大量的独特寡核苷酸序列（Synthesis on microarrays allow large numbers of unique oligo sequences to be generated in a miniaturized and parallel fashion），而且在产量、试剂消耗、花费上都有很大优势。与早期的微阵列合成寡核苷酸池进行基因装配相比，后来的微阵列在质量、效率、寡核苷酸合成与基因组装自动化上都有了令人激动的发展。图1总结出了进步之处。用微阵列技术进行基因合成也有一定的挑战性。最大的挑战就是微阵列产生序列相对质量较差。在平面表面合成的寡核苷酸更容易出错，通常错误率大于柱合成的寡核苷酸。其中一个原因是脱保护剂/脱三苯甲基剂造成的迁延照射（即延长的暴露）使得“脱嘌呤”。通过优化试剂流动和反应条件，安捷伦科技的Leproust小组改进了反应过程，使高保真合成寡核苷酸池提高到200个碱基。另一个（错误率高的）原因是微阵列芯片合成中所谓的“边缘效应”。微阵列芯片合成大体上依靠于硅晶片上的直接且有空间性限制反应的具体机制。比如，安捷伦公司用喷墨印刷技术分配微微升溶剂到芯片上指定的位置。联川生物（LC Sciences）和美国昂飞公司（Affymetrix）在微流体系统中用激发光化学控制解封步骤（deblocking step）。CombiMatrix 公司用可编程的微电极阵列在需要的点上进行氧化还原反应。这些例

酒精生产工艺

重庆能源职业学院专业实习报告论文（设计）题目：酒精的生产流程设计班级：2011级2511班姓名：刘兴李德静廖军梁炯学号：20112511006 20112511032 20112511018 20112511034 指导教师：邓启辉时间：2013 年7 月5 日

计划表：内容组员学号备注前言、绪论全部6、18、32、34 汇编生物发酵法刘兴、李德静6、32 汇编化学合成法廖军、梁炯18、34 汇编酒精的用途及总结展望全部6、18、32、34 汇编CAD 李德静、廖军32、18 I

前言一、设计要求： 1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。 2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述等。二、设计目的： 1、把课本的知识运用到社会实践当中去，才是我们学习专业理论知识的最终目的 2、通过本次专业实习设计可以看出现有的生产工艺存在哪些不足，学会自主查找资料进行更加科学有效的改进。三、设计意义：酒精工业是在酿酒业的基础上发展起来的,有很悠久的历史。近年来，我国酒精生产技术和生产水平又有了新的提高，新工艺新设备新菌种不断涌现，酒精产量有了较大增长，质量稳定提高；在节约代用，降低消耗，降低成本，提高劳动生产率，提高淀粉出酒率及开展综合利用与消除环境污染等各个方面，都取得了很大成绩。目前，我国大多数酒精采用生物发酵和化学合成法工艺流程，逐步实现了淀粉质原料和化学原料的连续化和自动化。四、设计原理：生物发酵主要是利用谷物类、薯类植物中的淀粉，其余的部分仍可综合利用，生产出专用饲料和农业复合肥等产品。在综合利用方面以二氧化碳的回收利用最为普遍，有的厂利用二氧化碳制造干冰、纯碱和小苏打。在自动控制仪表方面也有进展，有的厂已采用电脑实现了主要工序集中控制，目前，我国一些酒精厂正在朝着生产过程全面实行自动化方向发展。化学合成法主要是利用石油工业，石油化学工业、天然气开发和加工工业产生的乙烯气为原料，使得乙烯水合法的原料得到充分保证。 II

燃料乙醇的生产技术

燃料乙醇的生产技术 2008-09-27 09:01:01 作者：蒲公英来源：中国生物能源网浏览次数：197 网友评论 0 条燃料乙醇的生产技术生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种 ... 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种：糖质、淀粉质和纤维素，后两种原料均需要先通过水解得到可发酵糖；按照发酵过程物料存在状态，可分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法；根据发酵醪注入发酵罐的方式不同，可分为间歇式、半连续式和连续式。糖质原料制取乙醇技术是以甘蔗、甜高粱茎秆为原料，经过物理方法预处理后，采用发酵蒸馏的方法生产燃料乙醇；淀粉质原料制取乙醇技术是以玉米、木薯、甘薯等淀粉含量高的生物质为原料，经过粉碎、蒸煮和糖化后，形成可发酵性糖，再进行发酵处理，得到燃料乙醇的技术；纤维素原料制取乙醇技术是以秸秆为原料，经过物理或化学方法预处理，利用酸水解或酶水解的方法将秸秆中的纤维素和半纤维素降解为单糖，然后，再经过发酵和蒸馏生产的燃料乙醇的技术。表 1 各类燃料乙醇生产工艺技术特性的对比

目前，我国淀粉类原料发酵法制取乙醇技术比较成熟，并已经进行了工业化生产，中粮集团正在广西北海建设年产20 万吨燃料乙醇项目。我国在甜高粱、木薯等能源作物开发和利用方面取得了一定成绩，自主开发的固体、液体发酵工艺和技术达到应用水平，并在黑龙江省建成年产5000 吨的甜高粱茎秆生产乙醇示范装置。但是，目前还存在着发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等问题。据测算，我国农作物秸秆年产量约6 亿吨，其中有1.5亿～2 亿吨可能源化利用。纤维素原料来源比较丰富，有一定的发展前景。国际能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。但由于技术上的限制，目前世界上还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模。我国也正在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发，中粮黑龙江肇东酒精有限公司、安徽丰原集团、山东龙力科技有

美国生物燃料乙醇生产近况

美国生物燃料乙醇生产近况王正友 (国家粮食局外事司,北京　100038) 中图分类号:TS209　文献标识码:D　文章编号:1007-7561(2006)01-62-01 生物燃料乙醇生产原料可以是玉米、高梁、小麦、大麦、甘蔗、甜菜和土豆等,另外纤维质原料如城市垃圾、甘蔗渣、小树干、木片等都可用来生产生物燃料乙醇,但这些应用还没有商业化。美国生产生物燃料乙醇基本上采用玉米,也利用一部分高梁,美国生物燃料乙醇工业正在以前所未有的速度发展。在十九世纪八十年代,美国生物燃料乙醇企业的生存还比较困难,随后的十年中,企业只是基本维持,没有什么效益,到1995年,美国只剩44个乙醇厂,其中有11个是湿法工艺。九十年代后期,生物燃料乙醇生产开始采用干法工艺,从而大大缩短了加工项目的建设周期,并且提高了生产效率。美国生物燃料乙醇工业近年来得到发展,其中一个重要的政策基础是淘汰甲基叔丁基醚(MT BE,一种汽油抗爆成份,污染地下水),美国已有18个州禁止使用MT BE,生物燃料乙醇理所当然成为最环保的替代品。另一个市场因素是石油价格暴涨,世界原油价格今年每桶最高达到了70.85美元,添加生物燃料乙醇的经济性及社会意义日益显著。2004年,美国生物燃料乙醇产量达到了34亿加仑,比2003年的28.1亿加仑增加了21%。到2005年底,生物燃料乙醇产量将达到40亿加仑,增涨势头非常强劲。2005年,美国通过了能源安全法案,这部法令为生物燃料乙醇工业进一步发展提供了更为广阔的空间。目前,美国百分之九十以上的生物燃料乙醇生产厂位于玉米带,近一半企业属于农民合作社,2005年内正在新建的20多家企业也是由农民和当地其他资本投资的。有人这样来描述美国生物燃料乙醇工业发展过程,年产量突破10亿加仑用了十年时间,突破20亿加仑又用了十年时间,而突破30亿加仑只用了两年时间。见图1。 2005年8月,美国总统布什签署了新的能源安全法案,其中有关再生能源标准(RFS)的政策要求,机动车燃料必需使用一定比例的再生能源,这将使生物燃料乙醇的年需求量大幅增长。预计到2012 收稿日期:2005-12-06 作者简介:王正友(1972-),男,江苏南京人,副处.年,每年至少消耗75亿加仑生物燃料乙醇,是目前产量的2倍。这个标准对美国生物燃料乙醇工业的发展将产生深远的影响,也会吸引大量资金投入到农产品深加工业,创造约20万个就业机会。从2005年至 2012年,再生能源标准将促使美国对生物燃料乙醇新增扩大生产投资近60亿美元;用于原料和劳动力投资700亿美元,其中430亿美元用于购买玉米。另外,再生能源标准对美国能源平衡也会产生积极影响,到2012年,由于生物燃料乙醇的使用,可以使美国少进口21.3亿桶的原油,减少641亿美元的外汇支出,使美国原油进口依存度从67.4%下降至62.3%。图1　美国生物燃料乙醇生产情况 (数据来源:美国能源局。)美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料乙醇的国家,2004年,美国生产乙醇消耗了3200万吨玉米,占产量的11%。另一个生物燃料乙醇生产大国是巴西,不过巴西主要用甘蔗为原料生产生物燃料乙醇,美国和巴西生物燃料乙醇产量之和比全世界其他所有国家生产生物燃料乙醇总量还要多。随着各国对环保问题的重视,以及对循环能源需求的增加,生物燃料乙醇市场需求越来越大,各国对生物燃料乙醇都规定了具体的添加计划。巴西要求加入比率为25%;欧洲国家目前为2%,2010年要达到5.75%;加拿大萨斯喀彻温省为7.5%,温尼泊省为10%;哥伦比亚为10%;泰国为10%;阿根廷要求在未来5年内达到5%,中国已在部分省要求在汽油中加入一定比例的生物燃料乙醇。 (编译自《世界粮食》、美国乙醇联盟资料等)　完26 企业与市场粮油食品科技第14卷2006年第1期

代谢工程与合成生物学作业-生物元件

合成生物学之生物部件 622 （山东大学生命科学学院，济南，250100）摘要：合成生物学强调“设计”和“重设计”，其目的是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题，其工程化的思想和标准化的工具一经兴起变得到全世界范围的广泛关注。生物系统的层次化结构是合成生物学本质化的典型体现，合成生物学系统中最简单最基本生物模块被称为生物部件（part），它是自下而上的研究策略中基础部分，本文回顾了合成生物学中常用的生物部件级标准化使用方法，着重介绍了启动子和核糖开关的相关研究进展。关键词：合成生物学生物部件生物元件 1953年，年轻的J.D.Watson和F. Crick从DNA的X射线的X衍射图上解读了双螺旋结构，隐藏了几十亿年的生物密码逐渐露出端倪。2003年人类基因组计划顺利完成，此后包括人类在内的各种生物的图谱纷纷出炉，生物遗传密码的神秘面纱正在被迅速揭开。生物学由定性描述转向定量计算，从分析到设计，进入系统和合成生物学（synthetic biology）的的时代。目前合成生物学的定义还处于多元化阶段，比较全面地可以概括为：合成生物学是指按照一定的规律和现有的知识，设计和建造新的生物部件、装置和系统，或重新设计已有的天然系统为人类的特殊目的服务。从这个定义来看，合成生物学包含自下而上的研究策略和自上而下的研究策略，对于前者的探索是艰深而富有划时代意义的。合成生物学最终期望是借鉴电子学的方法能能像“搭积木”一样构建基因线路，而这最基本的就是模块化元件。我们称具有标准接口、功能相对独立生物大分子、信号转导路径、基因线路等为“模块”（module）或生物积块（BioBrick），模块的规模可大可小，大致可分为部件（part）、装置（device）、系统（System）及多细胞体系等几个层次，其中最基础的就是生物部件。模块化设计体现了合成生物学的精髓，模块往往具有信息隐藏，内聚耦合，封闭性开放性的特性。常见的生物部件按照功能可以分为启动子（promoter）、核开关（Riboswithch）、RBS、终止子、操纵子、蛋白编码基因（CDS）、报告基因、标签组件、操纵子等，当然这些分类层侧不是绝对的。

解读燃料乙醇

解读燃料乙醇解读燃料乙醇张晓阳能源是人类生存和发展的基本需求。随着社会经济的持续高速发展，用以支撑社会进步的一次性能源的代表－－石油，已成为现代文明赖以生存的“血液”。然而，地球上的一次资源是有限的，并且已呈逐渐枯竭之势。据联合国能源组织多次评估，地球上的石油储量再有五十年左右大工业化开采将趋结束。我国的时间将更短，据专家预计只有三十年左右。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题。如果没有能源，人类生活就无从谈起，现代社会文明就无法继续。为了寻求替代能源，几十年来，人们做了不懈的努力。通过大量的研究、对比和实践，来寻找可方便制取并使用的可再生能源。近些年来，许多人都把目光又集中在传统产品乙醇上来。二十一世纪，燃料乙醇将会成为主要的新兴能源之一，将会逐步发展成为新能源的亮点，焕发出朝阳产业的无限生机。一、对本世纪乙醇将形成新的基础产业的基本认识 1、乙醇是自然界难得的一种永远可再生的无限闭路循环的清洁物质。乙醇和植物（包括粮食）一样，是太阳能的一种表现形式。自然界的植物通过光合作用，产生生产乙醇的基本原料，在乙醇的生产和消费过程中，又全部分解为植物光合作用的原料，周而复始，永无止境。用学术的话讲，植物光合作用的主要产物为六碳糖，六碳糖是纤维素和淀粉的基本分子。在生产乙醇的过程中，六碳糖中的两个碳转化为二氧化碳，四个碳转化为乙醇。乙醇做为能源经使用消费之后，又转化为四个二氧化碳回归自然界。这六个二氧化碳分子经光合作用，又原封再合成一个六碳糖，就这样永远闭路地在大自然界中循环。这一科学而又神奇的功能，决定了乙醇的可再生、资源丰、无污染特性。另一方面，乙醇又是一个极具兼容功能的物质。它既卫生，又安全，广泛地应用于食品、饮料、医药、香精香料领域，渗透到了人们生活的各个方面。它又是一种优良的化工基本原料，从精细化工、有机化工到石油化工，都有它不可替代的广泛用途。同时，它又是一种难得的清洁、方便、安全的能源。所有这些特性，造就了乙醇理所应当地成为目前世界上可再生资源研究的重点方向。 2、乙醇未来的三大市场方向。乙醇既是一种化工基本原料，又是一种新能源。尽管目前已有着广泛的用途，但仍是传统观念的市场范围。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面：一是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场，也是近期的（10年内）容量相对于以后较小的市场（在我国约1000万吨/年）。美国政府已制定了一个大力发展燃料乙醇的计划，计划到2011年，将汽油中（不包括柴油）的燃料乙醇用量由每年15亿加仑（约450万吨）至少提高到44亿加仑（约1360万吨）；二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是乙醇的中期市场（10-20年内）。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30—40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上（主要是纤维原料乙醇）；三是乙醇将成为支撑现代以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内，由于石油资源的日趋紧张，再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化，成本相对于石油原料已具可竞争性，乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域。在我国的市场容量至少也在2000万吨/年以上。乙醇生产乙烯的技术目前就是成熟的，随着石油资源的日趋短缺和价格的上涨，乙醇将会逐步进入乙烯原料市场，很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话，二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统燃料乙醇作为一种较为清洁的能源，生产成本较低，得到广泛应用，暂时解决了能源需求的矛盾。为了推动可持续发展，实现绿色发展，在加强人们生态环保意识的同时，还要就燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新，完善燃料乙醇作为新型能源的功效，推动社会和经济发展。二、生物发酵法制燃料乙醇现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代，第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇，主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料，进行生物发酵制乙醇，是目前最为常见的制燃料乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇，以木质纤维素类为主的生物物质，主要来源包括农业废料、林业产物及废弃物、（藻类）和城市垃圾等，第三代燃料乙醇就是主要以藻类为原料通过生物法生产的燃料乙醇。生物法又称生物发酵法，是通过生物物质所含的物质，经过水解、发酵等一系列工序制成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要，也是最普遍的一种方法。根据不同原料所含的物质不同，生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖化工艺为必须内容，木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序，本身高糖类物质则可以省去部分步骤。值得注意的是，一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质，还需要进行先解读再提取，以防不良化学反应的产生。燃料乙醇的一般生产工艺，如图1所示：生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作，因为物质原料富含植物细胞，蒸煮后，会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应，发生水解，进行发酵。生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境，视情况而定，进行相应的高压、高温环境蒸煮操作。三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料，纤维素乙醇废液是一种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中，要想妥善处理相关问题，需要优化制造工艺，从源头解决；或是加强后续补救措施，解决废气废液的排放问题。（一）源头处理方法在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果，使得原料物质中所含有的糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除，形成废液。并且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化，使得生物发酵法进行连续发酵，提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法，把发酵罐之间的串联起来，使得总会有发酵反应进行。优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一，通过燃料乙醇直接加热气体的方法，进行蒸馏后排出，这种方法既不环保，又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术，通过差压蒸馏，使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异，使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质，

合成生物学与工业生物技术

合成生物学与工业生物技术 ◆杨　琛　姜卫红　杨　晟　赵国屏中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所,上海200032 收稿日期:200928210 修回日期:200929227联系作者:姜卫红,研究员,whjiang@sibs .ac .cn 。摘　要　合成生物学是近年来发展起来的新兴学科,因其具有重要的研究意义和巨大的应用开发潜力而备受关注,发展极为迅速。本文对合成生物学的国内外研究概况、发展方向及其对工业生物技术领域的推动作用进行了概述。关键词:合成生物学　工业生物技术中图分类号:Q812　文献标识码:A 文章编号:100922412(2009)0520038203 近年来,系统生物学理论与工程生物技术的发展使得合成生物学这一新兴研究领域应运而生,并取得重要进展。合成生物学是在基因组技术为核心的生物技术基础上,以系统生物学思想为指导,综合生物化学、生物物理和生物信息技术,利用基因和基因组的基本要素及其组合,设计、改造、重建或制造生物分子、生物体部件、生物反应系统、代谢途径与过程乃至具有生命活力的细胞和生物个体。合成生物学研究既是生命科学和生物技术在分子生物学和基因工程水平上的自然延伸,又是在系统生物学和基因组综合工程技术层次上的整合性发展。其主要目标,一方面是希望可以根据人类的意愿从头设计,合成新的生命过程或生命体;另一方面,是利用合成生物学的方法,将“综合、整体”的思路真正引入现代工业生物技术和生物医学等领域,通过对现有生物体的有目标的改造,以有助于解决人类发展面临的若干重大挑战,譬如合成新医药材料和新药品、生产生物燃料、清理有毒废物、减少二氧化碳排放等。因此,合成生物学具有重要的研究意义和巨大的应用开发潜力。一、国内外研究概况合成生物学首先被应用在天然药物的生物合成、生物能源和生物基化学品领域,如:美国杜邦公司利用大肠杆菌合成了重要的工业原料1,32丙二醇;L iao 等在大肠杆菌中重构了异丁醇产生途径[1]; 2006年,美国加州大学Berkeley 分校的Keasling 实验室将多个青蒿素生物合成基因导入酵母菌中产生了青蒿酸,并通过对代谢途径(网络)不断改造和优化,使产量实现了若干数量级的提高,具有了工业生产的潜力[2],该重要进展是合成生物学在工业应用中的一个标志性突破。近年来,利用人工化学合成的手段合成生物遗传物质的研究进展非常迅速。2002年,美国W i m mer 实验室首次化学合成了脊髓灰质炎病毒的c DNA ,并反转录成有感染活性的病毒RNA ,开辟了利用已知基因组序列,不需要天然模板,从化学单体合成感染性病毒的道路[3]。2008年Venter 实验室合成了有 582970个碱基对的生殖道支原体(M ycoplas m a gen i 2ta lium )全基因组 [4] 。为了突出这是人工合成的基因组,他们在基因组的多处插入了“水印”序列。至此,人工化学合成病毒和细菌基因组均已实现,这为运用合成生物学方法改造、构建新型细菌,以合成目标产物、降解有害物质等方面开辟了新的途径。目前,美国约有20个实验室从事生命系统设计和合成生物学相关的研究,主要包括开发特殊和通用的标准合成元件、反向工程和重新设计已知的生物部件、发展设计方法和工具以及人工重新合成简单的微生物等。从2004年开始,每年召开合成和系统生物学的会议,促进了交流与合作,推动了这个新兴学科的迅速发展。欧盟国家中的剑桥大学和苏黎世大学的两个实验室也在开展合成生物学研究,目前正积极呼吁更多的实验室参与同美国的竞争。我国科学工作者自20世纪70年代以来大力推进基因工程、蛋白质工程和代谢工程等技术的发展。近10年,又启动了基因组和生物信息的研究以及系统生物学的研究工作。因此,我们有条件及时进入合成生物学的研究领域,发展合成生物学技术,服务于我国生命科学和社会经济的发展。但是,如上所述,合成生物学并非简单的生物技术或生物工程的

燃料乙醇工厂设计

题目燃料乙醇学生姓名张洋学号1002021219 专业10生物（2）班班级20071133 指导教师廖湘萍完成日期2011年6月21日

目录摘要......................................................... .. (1) 引言......................................................... (2) 乙醇生产的意义及发展史.....................................................3—4 乙醇性质及质量指标与乙醇生产和原辅料保藏...........4—7

燃料乙醇 10生物二班张洋摘要燃料乙醇被广泛应用于食品、化工医药、染料、国防等行业。乙醇不仅可作为一种燃料，更是一种战略物资，世界上2/3的乙醇被用作燃料。发展乙醇不仅可以促进农业的可持续发展，并且可以作为清洁能源代替汽油或汽油添加剂，减少工业大气污染，保护环境，同时也可缓解原油进口的压力。关键词：乙醇发酵工艺 Title Thesis Foreign Abstract Abstract Alcohol is widely used in the food, chemical medicine, dyes, defense and other industries. Alcohol not only can be used as a fuel, but also a strategic commodities, the world's 2 / 3 of alcohol to be used as fuel. Alcohol can not only promote the development of agriculture in sustainable development, and could serve as a clean energy instead of petrol or gasoline additives to reduce industrial air pollution, the protection of the environment, but also to ease the pressure on crude oil imports.

探索中国燃料乙醇发展之路(1)

探索中国燃料乙醇发展之路在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。但是，随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润，到定额补贴,再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走怎样的发展之路???探索中国燃料乙醇发展之路????一、概述燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油）,就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。（一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,还是汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。? (二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品? 汽油里加入１0％的乙醇,油品的含氧量可达到3.５%,辛烷值(我国的汽油标号）可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国200０年才全面推广无铅汽油,20０１年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加ＭTBE的清洁汽油）,但在国际上，无铅汽油早已被以MＴBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。? 二、世界燃料乙醇产业发展现状 ?自巴西、美国率先于上世纪７0年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用，１９９9年，美国燃料乙醇消费量约４５０万吨,２0０6年达到5５０万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的4３％,２0０６年超过１000万吨。?美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。 ?三、中国燃料乙醇产业发展现状（一)概况由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎，受到严格控制。2004年２月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的已投产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作

合成生物学：产化学物质和生物燃料的微生物的设计工具

《应用微生物学》课程作业姓名：学号：班级：合成生物学：产化学物质和生物燃料的微生物的设计工具Synthetic biology Tools to design microbes for the production of chemicals and fuels 文献来源：Biotechnology Advances 31 (2013) 811–817 ABSTRACT The engineering of biological systems to achieve specific purposes requires design tools that function in a predictable and quantitative manner. Recent advances in the field of synthetic biology, particularly in the programmable control of gene expression at multiple levels of regulation, have increased our ability to efficiently design and optimize biological systems to perform designed tasks. Furthermore, implementation of these designs in biological systems highlights the potential of using these tools to build microbial cell factories for the production of chemicals and fuels. In this paper, we review current developments in the design of tools for controlling gene expression at transcriptional, post-transcriptional and post-translational levels, and consider potential applications of these tools. Keywords: Synthetic biology Expression control Metabolic engineering Biofuel Biochemical Microbial cell factory 摘要为实现一些特定目的，微生物系统工程需要一些设计工具，这些工具以某种可预测的、定量的方式起作用。在合成生物学的领域，特别是多水平调控基因表达的可编程控制方面的进展，这使我们设计、优化完成设计任务的生物系统的能力增强了。此外，这些设计在生物系统中的实现，凸显了利用这些工具建造用于生产化学物质和生物燃料的微生物细胞工厂的潜力。在这篇论文中，我们回顾了和在转录、转录后、翻译后三个水平调控基因表达的设计工具相关的内容的最新进展，并且这些工具的潜在应用价值。关键词：合成生物学表达调控代谢工程生物燃料生物化学微生物细胞工厂 1、介绍由于天然化石资源的有限性和当前的环境问题，生物合成化学物质和生物燃料作为一种可选择的工业化合成途径，正在稳固地引起人们的兴趣(Ganesh et al., 2012; Jang et al., 2012; Zhang et al., 2012b)。为解决这些问题，合成生物学在重新设计现有的生物系统