[01512298]二代燃料乙醇生产的系统生物技术

本项目由中华人民共和国科学技术部国际合作司于2010年06月23日下发文件批准立项,项目编号2010DFA32560。研发经费83万元。项目与意大利意大利康泰斯公司合作完成。研究目标是合作研究以木质纤维素原料的二代燃料乙醇产业化关键问题的系统生物技术。为加快二代燃料乙醇技术研发应用,解决相应的技术难题及技术集成,探索木质纤维素乙醇生产新工艺。主要研究内容包括,①选育性状优良的能源作物。②优化预处理方案。③ 提高纤维素酶生产菌的产酶能力和酶解效率。④选育高抗逆全糖发酵酿酒酵母。⑤二代燃料乙醇生产技术集成。 本项目的原料是农林业产生的秸秆等废弃物。而秸秆的处理一直是全世界的难题,尤其在我国,每年产生的秸秆总量就超过了10亿吨,由于采集分散、运输成本高、加工效能低等原因,能高效利用的秸秆资源不足10%。剩下的不少被原地焚烧,化身雾霾,严重污染空气,也造成了资源的浪费。与此同时,近年来,我国原油进口量节节攀升,原油对外依存度越来越高。2016年进口原油3.81万吨,对外依存度为65.4%;2017年进口原油3.96亿吨,对外依存度升至67.4%;2018年头两个月,我国自产原油3037万吨,同期进口原油7290万吨,进口原油占比高达70.59%。2017年9月,根据《可再生能源法》和《大气污染防治行动计划》,由国家发展改革委等十五部门联合印发的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,设定目标是2020年在全国范围推广使用车用乙醇汽油,基本实现全覆盖,降低石油对外的依存度。习总书记在宁夏煤制油项目的批文中强调：提升我国能源自主保障能力。推广使用车用乙醇汽油,除了改善大气环境,促进农业农村发展外,还将有效降低我国原油的对外依存度,提升我国油品自主保障能力。真是一件利国利民的好事! 由于燃料乙醇在能源替代及环保方面的优势,早已成为全球可再生能源研究的热点之一。目前国内外多以淀粉质原料生产燃料乙醇,但随着燃料乙醇需求增加,这种以淀粉质为原料的生产模式必将受到一定的限制,因此,开展以非粮食作物特别是农林业废弃的生物质资源为原料生产燃料乙醇（即二代燃料乙醇）相关技术的研究,不仅是对秸秆类生物质的合理无害化处理,同时对减缓石油消耗保证国家安全具有重大意义。 以生物质为原料实现经济上盈利的燃料乙醇生产依然面临许多技术难题,根据二代燃料乙醇生产的基本工艺,全方位开展研究,特别在纤维素酶的低价位生产、酶解效率提高是其中重要的技术问题,及生物质酶解液中的葡萄糖/木糖共发酵等方面有着较大的技术突破,同时生物质生物精炼工艺上也有着较大创新。研究结果有效地提高了纤维素酶的生产效率,将秸秆乙醇的纤维素酶的成本从每吨乙醇3000元以上降到了900元以下,为打破诺维信、杜邦、DSM等国际生物巨头垄断。同时得到的工业菌株LF1进行木糖/葡萄糖混合糖发酵时,16 h即可耗尽培养基中全部葡萄糖和大于90 %的木糖,乙醇得率达到理论得率的90 %以上。对木质纤维素水解液的葡萄糖/木糖的乙醇得率达到理论值的88%以上,基本解决了C6/C5的共发酵及菌株鲁棒性提高的问题。极大地推动了二代乙醇的产业化。 通过本项目的研究, 可以开发比现有试点更经济的木质纤维素为原料的液体燃料生产技术,并且,以生产乙醇为中心,通过生物转化技术和化学加工过程的结合,扩展产品种类,生产乙醇的废弃物还可以综合利用以生产其他化工产品,使原料价值最大化。和农业相结合的生产模式将对农业生产延伸、农村经济发展、农民就业增收与国家社会稳定产生极大的促进作用。总之,该项目的实施,可为赶超国际先进水平,实现国内经济的可持续发展,奠定坚实的基础。既可以降低我国对原油的过度依赖,保证国家能源安全,维持国家经济的有效运转,又能够在保护生态环境和减缓温室效应的同时保证农村经济持续健康发展,促进农民就业,维护社会的和谐与稳定,具有十分重要的战略意义。