能源与生物技术

1、与与 再生能源再生能源（10%）生物质能生物质能太阳能（太阳能（99.44%）风能风能水能水能非再生能源非再生能源（90%）煤炭、石油、天然气（煤炭、石油、天然气（99%）核能（核能（1%）（1%）石油石油45%煤炭煤炭29%天然气天然气19%水电水电6%核能核能1%1998 2002 2010 年年100%80%60%40%20%0%其他能源其他能源天然气天然气原油原油煤煤 2000 2005 2010 2015 年年43210亿吨亿吨国产国产进口进口世界能源储量：世界能源储量： 煤炭储量可开采煤炭储量可开采100 150年，年， 天然气储量可开采天然气储量可开采50 60年，年， 石油储量

2、可开采石油储量可开采3040年。年。世界石油稳定供给不会超过世界石油稳定供给不会超过20年。年。 我国石油资源相对贫乏，石油储存我国石油资源相对贫乏，石油储存量仅可开采量仅可开采20年。年。 2006年产原油年产原油1.84亿吨，进口原油亿吨，进口原油1.45亿吨，占石油总供给量的亿吨，占石油总供给量的48%，年增长年增长10.2%。 能源能源类型类型保有保有 储量储量可采储可采储量量国际国际排位排位占世占世界总界总量量(%)我国我国人均人均占有占有量量世界世界人均人均占有占有量量与世与世界比界比例例(%)可采可采年限年限煤炭煤炭1 万亿吨万亿吨1886 亿吨亿吨39.3145 吨吨1350吨

3、吨10.7100石油石油102 亿吨亿吨22.20亿吨亿吨111.82.6 吨吨24 吨吨10.810-20天然天然气气47.23 万亿万亿m34.35 万亿万亿m3141.31552 m325866m3610-20水电水电5.41 亿千瓦亿千瓦4.02 亿千瓦亿千瓦110.8309 瓦瓦620 瓦瓦50太阳、潮汐、风力、地热能源较丰富太阳、潮汐、风力、地热能源较丰富资源约束资源约束 总量比重小，总量比重小， 人均水平低，人均水平低， 优质资源匮乏。优质资源匮乏。效率约束效率约束 能源利用技术落后，能源利用技术落后， 总能源效率为总能源效率为32%，低于世界平均水平，低于世界平均水平10个个百

4、分点百分点 我国单位我国单位GDP能耗是一百多个国能耗是一百多个国家和地区中最高的。比印度高家和地区中最高的。比印度高1.2 倍，倍，比日本高比日本高5倍，比法国高倍，比法国高 3.3 倍，比德倍，比德国高国高3.1倍，比英国高倍，比英国高 2.9倍，比美国倍，比美国高高 2.8倍。倍。环境约束环境约束 我国燃烧排放废气中二氧化碳我国燃烧排放废气中二氧化碳220亿吨，亿吨，二氧化硫二氧化硫1927万吨，烟尘万吨，烟尘1013万吨，粉万吨，粉尘尘941万吨。万吨。 环境、生态和人民身体健康受到严重损环境、生态和人民身体健康受到严重损害。害。 估计估计2020年温室气体总量超过美国。年温室气体总量

5、超过美国。 能源开采、利用技术落后是环境污染的重能源开采、利用技术落后是环境污染的重要因素。烟尘和二氧化硫排放要因素。烟尘和二氧化硫排放70%和和90%由燃煤造成。由燃煤造成。 煤炭生产引起的地表沉陷、矸石堆积及自煤炭生产引起的地表沉陷、矸石堆积及自燃、瓦斯和粉尘排放等对环境的影响日趋燃、瓦斯和粉尘排放等对环境的影响日趋严重。严重。 资源利用率低。小煤矿资源回收率不足资源利用率低。小煤矿资源回收率不足20%，煤泥、劣质煤及伴生资源没有有，煤泥、劣质煤及伴生资源没有有效利用。效利用。 90%以上的城市供热和工业用热由普通以上的城市供热和工业用热由普通燃煤锅炉供应。燃煤锅炉供应。 2006年年1月

6、颁布实施中国月颁布实施中国可再生能源法可再生能源法CO2O2H2O + 无机盐无机盐生物质生物质 植物植物全球植物光合作用每年产生全球植物光合作用每年产生1440014400到到1800018000亿吨的生物质。贮存的能量相亿吨的生物质。贮存的能量相当于全世界年耗能的当于全世界年耗能的1010倍，消耗矿物倍，消耗矿物能的能的2020倍。倍。植物植物油类植物油类植物谷类植物谷类植物生物质能生物质能微生物微生物微生物电池微生物电池沼气沼气物理、化学法液化、气化、发电物理、化学法液化、气化、发电产氢产氢动物动物废弃物、垃圾、粪便废弃物、垃圾、粪便油及分泌液油及分泌液秸杆（纤维素、木质素、秸杆（纤维素

7、、木质素、半纤维素等）半纤维素等）果实（谷物、油料、果实（谷物、油料、淀粉）淀粉）藻类藻类 生物质能资源：生物质能资源：6亿吨亿吨/年，估计年，估计2020年可以达年可以达到到8-10亿吨亿吨/年年 农作物秸秆：农作物秸秆：1.5亿吨标准煤亿吨标准煤/年年 禽畜养殖和工业有机废水：禽畜养殖和工业有机废水：800亿立方米沼气，亿立方米沼气，6000万吨标准煤万吨标准煤/年年 薪柴、森林、木材废弃物薪柴、森林、木材废弃物: 2亿吨标准煤亿吨标准煤/年年 城市生活垃圾：城市生活垃圾：1500万吨标准煤万吨标准煤/年年 能源作物：油菜籽、甜高梁、木薯等能源作物：油菜籽、甜高梁、木薯等 第一次是第一次是

8、70年代第一轮石油危机，年代第一轮石油危机， 第二次是由于环保运动的刺激，第二次是由于环保运动的刺激， 第三次是越来越高的油价、环保和石油第三次是越来越高的油价、环保和石油安全的需要。安全的需要。 油脂油脂+甲醇或乙醇甲醇或乙醇+脂肪酶脂肪酶 原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。 柴油机不需改动或更换零件，可直接使用。柴油机不需改动或更换零件，可直接使用。 副产品甘油供化工、医药市场，经济效益高。副产品甘油供化工、医药市场，经济效益高。 贮存、运输和使用安全，无腐蚀，热值高。贮存、运输和使用安全，无腐蚀，热值高。 可再生经济利用期长，效益高。可再

9、生经济利用期长，效益高。 可生物降解，减少对环境的污染。可生物降解，减少对环境的污染。 生物柴油又称阳光燃料，实现了能源再生和二生物柴油又称阳光燃料，实现了能源再生和二氧化碳的封闭循环，对经济可持续发展和环境保护氧化碳的封闭循环，对经济可持续发展和环境保护有利，可缓解石油供给不足，增加农民收入，有一有利，可缓解石油供给不足，增加农民收入，有一石三鸟之功。石三鸟之功。 巴西适合种植蓖麻巴西适合种植蓖麻的土地有的土地有200万公顷，万公顷，年产量达年产量达200万吨，能万吨，能生产生物柴油生产生物柴油1.12亿公亿公升，并创造升，并创造10万个新的万个新的就业机会。就业机会。 我国我国64家大型油

10、脂企业总家大型油脂企业总股本的股本的66%控制在跨国粮商手控制在跨国粮商手中，我中，我糖糖酒精酒精+ CO2酶酶微生物微生物淀粉淀粉糖蜜糖蜜含含10%的无水酒精的汽油可作汽车燃料的无水酒精的汽油可作汽车燃料 丁醇与酒精相比，蒸汽压力低，与汽油混丁醇与酒精相比，蒸汽压力低，与汽油混和时对水的宽容度大，混合比例高，燃油和时对水的宽容度大，混合比例高，燃油效率和行驶里程高，无需对车辆进行改造。效率和行驶里程高，无需对车辆进行改造。 丁醇生产与酒精生产工艺和原料相似，现丁醇生产与酒精生产工艺和原料相似，现有酒精生产设施经过改造便可转而生产丁有酒精生产设施经过改造便可转而生产丁醇。醇。 巴西是世界上用酒

11、精作汽车燃料最成巴西是世界上用酒精作汽车燃料最成功的国家。经功的国家。经30年努力，年努力，2006年燃料酒年燃料酒精产量达到精产量达到1363万吨，早在万吨，早在 2002年乙醇年乙醇替代汽油率接近替代汽油率接近50%，使用酒精汽油的车，使用酒精汽油的车辆超过辆超过1550万辆，完全用酒精作燃料的汽万辆，完全用酒精作燃料的汽车达车达220万辆。万辆。综合利用，抗虫、抗旱综合利用，抗虫、抗旱转基因品种，转基因品种， 产量产量50吨吨/ /公顷提高到公顷提高到70吨吨/公顷公顷，乙醇产量乙醇产量1.76吨吨/公顷提公顷提高到高到4.4吨吨/公顷，成本公顷，成本从从0.6美元美元/升降至升降至0.

12、2美美元元/升。升。占用农田，土地价格占用农田，土地价格翻番，开发热带雨林翻番，开发热带雨林及草原、林地，粮食、及草原、林地，粮食、橙子和牧业饱受打击，橙子和牧业饱受打击，粮食作物减产。影响粮食作物减产。影响生态系统生态系统2003年年油价上油价上涨涨 近年，荷兰等欧洲国家为降低温室气近年，荷兰等欧洲国家为降低温室气体排放量，大量从东南亚进口棕榈油生产体排放量，大量从东南亚进口棕榈油生产生物柴油。随着需求的大幅增加，印尼、生物柴油。随着需求的大幅增加，印尼、马来西亚等国的棕榈种植面积成倍增加，马来西亚等国的棕榈种植面积成倍增加，大片热带雨林遭砍伐，湿地被排干和焚烧，大片热带雨林遭砍伐，湿地被排

13、干和焚烧，每年产生每年产生CO2高达高达20亿吨，去年印尼亿吨，去年印尼CO2排放量已升至全球第三。排放量已升至全球第三。 2005年至年至2006年度，中国玉米产年度，中国玉米产量达量达1.3936亿吨，需求量为亿吨，需求量为1.4073亿吨；亿吨； 2006年至年至2007年度，中国玉米产年度，中国玉米产量将为量将为1.43亿吨，而需求为亿吨，而需求为1.45亿亿吨。吨。 2010年，我国燃料酒精年产量可达年，我国燃料酒精年产量可达到到200万吨，到万吨，到2020年达到年达到1000万吨。万吨。 我国近两年成立了我国近两年成立了50多家新的生物多家新的生物燃料公司生产生物柴油或燃料乙醇。

14、由于燃料公司生产生物柴油或燃料乙醇。由于一些非粮酒精技术不成熟，只能大规模使一些非粮酒精技术不成熟，只能大规模使用糖类和淀粉类原料，直接导致粮食价和用糖类和淀粉类原料，直接导致粮食价和与粮有关的产品价格迅速上涨。与粮有关的产品价格迅速上涨。 即使将全球的玉米和大豆都用来即使将全球的玉米和大豆都用来生产乙醇和生物柴油，也只能取生产乙醇和生物柴油，也只能取代石油市场代石油市场21%的份额。的份额。 国家发改委国家发改委2006年年12月月14日下发紧日下发紧急通知，要求急通知，要求“坚持非粮为主，积极稳坚持非粮为主，积极稳妥推动生物燃料酒精产业发展妥推动生物燃料酒精产业发展” 2007年年5月月2

15、9日国务院办公厅通知日国务院办公厅通知中中“严格控制玉米深加工盲目发展。各严格控制玉米深加工盲目发展。各地要停止新建、扩建玉米深加工项目，地要停止新建、扩建玉米深加工项目，并对在建项目进行全面清理并对在建项目进行全面清理” 我国山地丘陵约占国土总面积的我国山地丘陵约占国土总面积的69，土薄、，土薄、肥差、缺水不宜农作物生长。肥差、缺水不宜农作物生长。 适合大面积营造野生、耐旱、耐贫瘠，木本适合大面积营造野生、耐旱、耐贫瘠，木本生物柴油原料林，变荒山劣势为优势。这是具有生物柴油原料林，变荒山劣势为优势。这是具有中国特色的生物柴油发展的必由之路。中国特色的生物柴油发展的必由之路。 我国沙化土地面积

16、我国沙化土地面积174.3万平方千米，万平方千米，占国土面积的占国土面积的18.2%，属于干旱或半干旱，属于干旱或半干旱地区。应当大力种植耐干旱、耐贫瘠的能地区。应当大力种植耐干旱、耐贫瘠的能源植物。源植物。 我国各类盐渍土地总面积近我国各类盐渍土地总面积近1亿公顷，亿公顷，其中海滨盐土近其中海滨盐土近0.2亿公顷，而滩涂盐土面亿公顷，而滩涂盐土面积为积为300万公顷。黄河、长江、珠江、辽万公顷。黄河、长江、珠江、辽河、海河等入海河流每年挟带河、海河等入海河流每年挟带15亿吨泥沙亿吨泥沙在潮间带淤积，使沿海滩涂不断扩展，每在潮间带淤积，使沿海滩涂不断扩展，每年淤长面积约年淤长面积约2万万3万公

17、顷。万公顷。 我国的秸秆产量大约是我国的秸秆产量大约是6亿吨，还田亿吨，还田大约大约2亿吨，畜牧业养牛大约亿吨，畜牧业养牛大约1亿吨，烧亿吨，烧柴取暖和农民盖房子大约柴取暖和农民盖房子大约1亿多吨，可供亿多吨，可供直燃发电或生产酒精的秸秆资源量不足直燃发电或生产酒精的秸秆资源量不足2亿吨。但存在集中和运输问题。亿吨。但存在集中和运输问题。 农业废弃物中有农业废弃物中有30纤维素和纤维素和40半纤维素可以利用转化为酒精。半纤维素可以利用转化为酒精。 产生物能源的植物：产生物能源的植物：夹竹桃科、大戟科、夹竹桃科、大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科 等。等。菊菊

18、芋芋（洋姜，鬼子姜）（洋姜，鬼子姜）菊菊 芋芋 抗逆性强：降水抗逆性强：降水150mm以上，高寒沙荒地；以上，高寒沙荒地； 抗旱抗风沙；抗旱抗风沙； 再生性极强；再生性极强； 无病虫害。无病虫害。 菊菊 芋芋经济价值经济价值 高寒沙漠最大生物量的植物，叶、茎、块高寒沙漠最大生物量的植物，叶、茎、块茎均是优质青饲料。茎均是优质青饲料。 产量高：鲜块茎产量高：鲜块茎800Kg/亩。亩。 聚果糖（菊粉糖）含量高：为聚果糖（菊粉糖）含量高：为10 15%（鲜块茎）。（鲜块茎）。 用于生产高果糖糖浆，低果聚糖，酒精。用于生产高果糖糖浆，低果聚糖，酒精。 每公顷可生产约每公顷可生产约7000升乙醇，约为玉

19、米、升乙醇，约为玉米、甜菜和小麦的甜菜和小麦的2倍，比甘蔗高倍，比甘蔗高1/4； 综合利用价值大，可食，可作饲料和工综合利用价值大，可食，可作饲料和工业原料；业原料； 抗干旱和盐碱；抗干旱和盐碱； 生长期较短，一年可收获两季至三季。生长期较短，一年可收获两季至三季。 黄鼠草（鼠忧草）黄鼠草（鼠忧草）生长于生长于沙漠或半沙漠，沙漠或半沙漠，1公顷可提炼公顷可提炼 1 吨燃吨燃油，经杂交人工，每公顷产量可高达油，经杂交人工，每公顷产量可高达 6 吨。吨。象草（象草（紫狼尾草紫狼尾草）多年生草本，喜温湿，以沙、粘和微酸性肥沃疏松多年生草本，喜温湿，以沙、粘和微酸性肥沃疏松土壤为宜。植株高大，一般土壤

20、为宜。植株高大，一般2 3米，年产鲜草米，年产鲜草75-150吨吨/ /公顷，高者公顷，高者450吨。每年可刈割吨。每年可刈割6 8次，利次，利用年限用年限4 6年。年。 一公顷年均可获一公顷年均可获12吨吨“生物燃料生物燃料” 原产我国南北各地，喜阳光和湿润的沙原产我国南北各地，喜阳光和湿润的沙壤土。耐寒，耐旱，适应性强。壤土。耐寒，耐旱，适应性强。 每公顷产量平均每公顷产量平均12吨。吨。 “三叶橡胶树三叶橡胶树”是种高大常绿乔木。在树是种高大常绿乔木。在树干上打洞，就会有胶汁不断流出，其化学成干上打洞，就会有胶汁不断流出，其化学成分同柴油极其相似，无需加工提炼，可当柴分同柴油极其相似，无

21、需加工提炼，可当柴油使用。油使用。 每公顷年收获生物石油每公顷年收获生物石油120 140桶。桶。 为大戟科落叶灌木或小乔木，喜光，有较强耐旱、为大戟科落叶灌木或小乔木，喜光，有较强耐旱、瘠薄、抗病虫害能力的油料作物。瘠薄、抗病虫害能力的油料作物。 生长迅速，生命力强，是保水固土、防沙化、改良生长迅速，生命力强，是保水固土、防沙化、改良土壤的主要树种。土壤的主要树种。 种仁含油率种仁含油率50-80%，干果产量为，干果产量为600 800kg/亩。亩。 分布于黄河以南地区。分布于黄河以南地区。 喜光、耐寒，肥沃、湿喜光、耐寒，肥沃、湿润、酸性及石灰岩土生润、酸性及石灰岩土生长良好长良好 ，抗病

22、虫害能力，抗病虫害能力强，树龄强，树龄200年，嫁接年，嫁接苗苗23年结果，产量高，年结果，产量高，树体矮化，便于管理。树体矮化，便于管理。 全果含油酸和亚油酸高全果含油酸和亚油酸高达达77.68%，生产的生物，生产的生物柴油理化性质优良，果柴油理化性质优良，果实直接加工制油，加工实直接加工制油，加工成本低廉，得油率高。成本低廉，得油率高。 自河北、山东，南至广东、广西，东到台自河北、山东，南至广东、广西，东到台湾，西南至四川、云南，都有野生和栽培，以湾，西南至四川、云南，都有野生和栽培，以河北、河南、山西、陕西等省最多。河北、河南、山西、陕西等省最多。 喜光，不耐严寒。在酸性、中性、微碱性喜

23、光，不耐严寒。在酸性、中性、微碱性土壤上均能生长。对二氧化硫和烟的抗性较强，土壤上均能生长。对二氧化硫和烟的抗性较强，抗病力也强。抗病力也强。 果壳含油量果壳含油量3.28%，种子含油量，种子含油量35.05%，种仁含油量种仁含油量56.5%，是制取生物柴油的上佳原，是制取生物柴油的上佳原料。料。 落叶乔木，我国特有木落叶乔木，我国特有木本油料树种，生长秦岭淮河本油料树种，生长秦岭淮河以北海拔以北海拔400米米1,400米的米的山地和丘陵地带。山地和丘陵地带。 喜光，适应性较强，较喜光，适应性较强，较耐干旱、瘠薄，抗寒性强，耐干旱、瘠薄，抗寒性强，耐盐碱，不耐涝。在黄土高耐盐碱，不耐涝。在黄土

24、高原每公顷产原每公顷产15002000kg /年，种子含油年，种子含油3036%，种，种仁含油仁含油5070%。 植物植物籽粒产量籽粒产量(kg/亩亩) 含油量含油量(%)籽粒苋籽粒苋24020 海滨锦葵海滨锦葵 15020油莎豆油莎豆 1000（块茎）30木瓜木瓜15030碱谷碱谷 30020 只要有充足的阳光和二氧化碳，海藻只要有充足的阳光和二氧化碳，海藻就可以在淡水或海水中生长。每天能够从就可以在淡水或海水中生长。每天能够从2m3的水中生产的水中生产6kg“生态石油生态石油”，比种植，比种植大豆等生物燃料作物的效率要高数千倍，大豆等生物燃料作物的效率要高数千倍，而且使用土地面积少，侵害性

25、也不大。而且使用土地面积少，侵害性也不大。 利用现有技术进行一次、二次、三次采油利用现有技术进行一次、二次、三次采油之后，还有之后，还有4060的原油未采出。的原油未采出。 微生物采油就是在注水采油过程中周期性微生物采油就是在注水采油过程中周期性地注入菌剂、氧气和氮、磷营养物，使注入和地注入菌剂、氧气和氮、磷营养物，使注入和本源好氧和厌氧微生物大量繁殖，产生表面活本源好氧和厌氧微生物大量繁殖，产生表面活性物质、有机酸、甲烷和氢，改变原油特性，性物质、有机酸、甲烷和氢，改变原油特性，提高压力，达到驱油的一种采油技术。提高压力，达到驱油的一种采油技术。 它无污染，对人和环境无害，是一种绿色它无污染

26、，对人和环境无害，是一种绿色环保、低成本的采油技术。环保、低成本的采油技术。 通过克隆、删除、抑制能源植物代谢通过克隆、删除、抑制能源植物代谢途径中的关键基因，改造能源植物的光合途径中的关键基因，改造能源植物的光合作用、能量代谢、产物合成等代谢途径提作用、能量代谢、产物合成等代谢途径提高能源植物的生产能力。高能源植物的生产能力。 油菜含油量为油菜含油量为37 43%，利用代谢工，利用代谢工程将光合产物向蛋白质、淀粉等合成分配程将光合产物向蛋白质、淀粉等合成分配途径堵塞，用于油脂合成，将含油量提高途径堵塞，用于油脂合成，将含油量提高到到54.8%。 每年有每年有2亿多万吨林地废弃物未被利亿多万吨

27、林地废弃物未被利用，有用，有25亿多吨人、畜、禽粪便及大量亿多吨人、畜、禽粪便及大量有机废弃物，相当于有机废弃物，相当于3亿吨标煤未能利用，亿吨标煤未能利用，造成资源浪费，还成为环境污染源。造成资源浪费，还成为环境污染源。 农村沼气解农村沼气解决燃料问题决燃料问题 细菌细菌利用糖类化合物产生电流，利用糖类化合物产生电流，可持续供电可持续供电2525天，成本天，成本低廉低廉，性能，性能稳定稳定，能效能效达达83%83%。而。而普通电池普通电池能效能效仅为仅为10%10%。糖可是葡萄糖也可是。糖可是葡萄糖也可是果糖、果糖、蔗糖蔗糖，甚至甚至来源于来源于木材和稻草木材和稻草的的木木糖。糖。 用光合细菌于用光合细菌于50m3容器中，在含糖或容器中，在含糖或植物纤维的废水中发酵，每天能产生植物纤维的废水中发酵，每天能产生280m3左右的氢气，纯度达左右的氢气，纯度达99%以上，已具备工业以上，已具备工业化生产条件。经生物技术改造水平还可大幅化生产条件。经生物技术改造水平还可大幅度提高。度提高。生物质能利