生物技术与能源PPT课件

1、生生物能源的概念及种类。掌握生物制备能源的各物能源的概念及种类。掌握生物制备能源的各种方法。种方法。 生物能源的概念及种类生物能源的概念及种类生命的能源机械的能源一、生物技术在能源生产中的应用一、生物技术在能源生产中的应用1.2 1.2 微生物石油勘探技术的实验依微生物石油勘探技术的实验依据据 1.3 1.3 微生物二次采油技术微生物二次采油技术1.4 1.4 微生物三次采油原理与效率微生物三次采油原理与效率植物植物单体小分子单体小分子燃料燃料光能光能光合微生物光合微生物1 1 未来石油的替代物未来石油的替代物乙醇乙醇乙醇作为燃料的益处乙醇作为燃料的益处不含有毒物质不含有毒物质 不生成一氧化碳

2、不生成一氧化碳乙醇燃料汽乙醇燃料汽车车1.1 1.1 生产乙醇燃料的生化原理生产乙醇燃料的生化原理糖代谢与乙醇生成糖代谢与乙醇生成葡萄糖葡萄糖酵解酵解丙酮酸丙酮酸ox乙酰乙酰coa三羧酸循环三羧酸循环co2+h2o无氧分解或酵解途径无氧分解或酵解途径 （有氧、无氧）（有氧、无氧）有氧分解有氧分解 （有氧）（有氧） 乳酸乳酸乙醇1.3 1.3 传统的乙醇发酵传统的乙醇发酵常用原材料常用原材料: : 蔗糖或淀粉蔗糖或淀粉 微生物微生物: : 酵母菌酵母菌 关键酶关键酶: : 糖水解酶和酒化酶糖水解酶和酒化酶 酵母菌酵母菌 太阳能转化为化学能的化学材料中最理想的是甘蔗。它产能有效系数高达2.6%（理

3、论值6%）。据有关资料报道，每公顷耕地平均可产甘蔗干物质35到40吨，所产生的能量相当于14.5吨石油或24到26吨煤所产生的热值。 乙醇替代石油的案例乙醇替代石油的案例巴西早期乙醇生产情况巴西早期乙醇生产情况 产量（10亿升） a.用于化学工业的乙醇产量; b.用于汽油混合和替代品的乙醇产量乙醇替代石油的案例乙醇替代石油的案例乙醇替代石油的案例乙醇替代石油的案例 生产乙醇燃料的原材料生产乙醇燃料的原材料淀粉类淀粉类 纤维素类纤维素类 糖类糖类 其他其他玉米玉米 木材木材 蔗糖蔗糖 菜花菜花高粱高粱 木屑木屑 甜高粱甜高粱 葡萄葡萄小麦小麦 废纸废纸 糖蜜糖蜜 香蕉香蕉大麦大麦 森林残留物森林

4、残留物 甜菜甜菜 乳酪乳酪木薯木薯 农业残留物农业残留物 饲料甜菜饲料甜菜 乳浆乳浆土豆土豆 固体废物固体废物 甘蔗甘蔗 硫化废物硫化废物红薯红薯 产品废物产品废物 葡萄糖葡萄糖 1.5 1.5 纤维素发酵生产乙醇纤维素发酵生产乙醇 橡橡 胶胶 树树 牛牛 奶奶 树树 三角大戟三角大戟想象的想象的“石油石油树树”苦配巴苦配巴银合欢银合欢油油 楠楠“石油石油”挂满枝头（麻风树挂满枝头（麻风树）桉桉 树树黄黄 鼠鼠 草草柳柳 树树 稷稷巨巨 能能 草草向向 日日 葵葵椰椰 子子棕棕 榈榈花花 生生巴巴苏坚巴巴苏坚果果油菜籽油菜籽 利用油菜籽提取生物柴油，是在国内外首次提出的共沸蒸馏酯化转酯化生物柴

5、油生产技术，此项技术不仅可以从菜籽油、大豆油等植物油中提取生物柴油，更可以利用地沟油、煎榨废油等废弃油脂来提取生物柴油，转化率高达98以上。 它与传统生物柴油最大的不同在于：传统的方法是先将油菜籽榨成菜籽油，再把菜籽油转化为生物柴油，这两道工序原料浪费大，环境污染物多。 在提取过程中，华中农业大学油菜籽深加工研究专家吴谋成教授吴教授又创造性地加入了一种高活性的“酯交换固体催化剂”，使原来不易分离的油物质变得容易分离，从而把生产过程中的废水和废酸液降到最低，避免了环境污染，同时得到高质量的生物柴油和甘油产品。提取生物柴油后形成的生产“废料”饼粕，还有着极高的营养价值和经济价值，根据吴谋成进一步研

6、发的成果，这种饼粕可以大量提取饲用浓缩蛋白，回收和制备菜籽多糖、菜籽多酚、植酸，其产值和利润比饼粕高几十倍。目前，饼粕综合提取程序已经在华农投产并产生巨大效益。 硅硅 藻藻扇扇 形形 藻藻 （硅藻）（硅藻） 各各 种种 各各 样样 的的 小小 环环 藻藻 传统可再生能源甲烷 甲烷发酵发酵池结构未来氢能源常见的产氢微生物常见的产氢微生物产氢的产氢的光合微生物光合微生物可分为藻类及非可分为藻类及非藻类藻类常见产氢常见产氢非光合微生物非光合微生物 厌氧菌厌氧菌： 巴氏梭菌、产气微球菌、雷氏丁酸杆菌、巴氏梭菌、产气微球菌、雷氏丁酸杆菌、克氏杆菌等。克氏杆菌等。 兼性厌氧菌兼性厌氧菌： 大肠杆菌、嗜水气

7、单胞菌、软化芽胞杆菌、大肠杆菌、嗜水气单胞菌、软化芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌等。多粘芽胞杆菌等。 颤藻颤藻产氢生化机理产氢生化机理 叶绿体膜及氢化酶等组分混合反应产氢示意图叶绿体膜及氢化酶等组分混合反应产氢示意图定义：所谓微生物电池就是利用微生物的代谢产物作为物理电极活性物质，引起原物理电极的电极电位偏移，增加电位差，从而获得电能的装置。以霉为基础的生物燃料电池以霉为基础的生物燃料电池生物燃料电池1910年，美国植物学家potter把酵母或大肠杆菌放入含有葡萄糖的培养基中，进行厌氧培养，其产物在铂电极上能显示出0.30.5伏的开路电压和0.2ma的低电流。1962年，rohrbock用葡萄糖为原料，利用低酸杆菌发酵所产生的氢来构建氢-氧型生物电池，所获得的电流仍然很低。从20世纪50年代起，随着人类在航天领域的迅速发展，对生物燃料电池研究的兴趣日益增高。因而各种各样的燃料电池在不断的研究和报道。美国宇航局曾为了解决宇宙飞船中宇航员排泄物处理的问题，采用芽孢杆菌处理尿液，使尿酸分解而生成尿素。然后用尿素酶分解生成氨。氨能使铂电极产生电流。此外，如用100克重量的椰子作产气假单胞菌发酵的原料，并产生甲酸的代谢产物，其产物可产生10ma的电流，相应的电量可使半导体收音机工作5天