纤维素酶酵母.ppt

RD Plan_neu.ppt 生物质液体燃料 2020年：替代1000万吨成品油 燃料乙醇： 以甜高粱茎杆、甘蔗和木薯等为原料 2020年，年产1000万吨 (30.8亿加仑) 生物柴油 以麻疯树、油桐、黄连木、油菜籽等为原料 餐饮等行业废油回收 2020年，年产100万吨 * The Future of Fuel 再生燃油前景无量 Global Oil Consumption 全球每天石油消费量 Source: /statisticalreview June 2006 百万桶 资料来源: Almost tripled in 40 years 40年增长近两倍 近年来中国石油消费陡增 世界常规和非常规石油储备 常规石油 非常规石油 年份 估计世界石油将在50年后走向枯竭 China Oil Consumption and Production 中国石油消费和生产总量 Chin oil consumption doubles in 2025. China oil consumption will be 3 times of production. China depends on oil import. 中国石油消费至2025年翻倍 2025年中国石油消费是生产的3倍 中国经济发展靠进口石油 Alternative Energy Sources 替代能源及其特点 中国可再生能源法实施及规划目标 国家发展改革委能源局 2005年11月18日 /documents/4._Wu_Guihui_CNEN.ppt 世界乙醇燃料产量及中国发展前景 资料来源: /industry/statistics/ 亿加仑 中国乙醇燃料前景 中国2020年燃油消费量 中国目前燃料乙醇产量 四川10%土地种大禾草 全国现有生物质 生产乙醇燃料的原料 原料: 陈粮 农、林业废弃物，各种含纤维素垃圾 能源植物 Miscanthus（大禾草） Switchgrass（柳枝稷） 甜高梁 木薯 效益: 中国能源战略发展的需要 解决环境污染，变废为宝 增加农民收入，解决“三农”问题 (glucose polymer) (xylose/arabinose polymer) 生物质的主要成分 木质素 纤维素 半纤维素 10 15 30 45 Energy Crop 能源作物 36 10 9 45 Municipal Waste 含纤维素垃圾 5 22 23 50 Forestry Waste 林业废弃物 13 17 32 38 Agricultural Waste 农业废弃物 Other 其他 Lignin 木质素 Hemi-cellulose 半纤维素 Cellulose 纤维素 Feedstock 原料 生物质的主要成分(%) Cellulose Fiber Hemicellulose Lignin Pectin Other polysaccharides 生物质原料的结构 纤维素呈结晶状拧合成纤维束 半纤维素和其他多聚糖缠绕着纤维束 木质素像胶水一样覆盖和凝合着各种物质 水解酶或其他化学物质很难渗透到纤维素表面 纤维束 半纤维素 木质素 果胶质 其他多聚糖 秸杆或其他原料 组分分离预处理 酶制剂 生物降解 乙醇分离 Costly 高消耗过程 The Path from Cellulose to Ethanol 从秸杆到乙醇燃料 Crystalline Region Amorphous Region Cellulose Lignin Hemicellulose Pretreatment 预处理的作用 预处理 纤维素 木质素 无定形区 结晶区 半纤维素 $/gal EtOH 稀酸 热水 气爆 气渗 石灰 预处理的效果和费用 处理效果依方法而异 耗能(热水、气爆)，环境污染(稀酸)，周期长(石灰) 成本高 β -glucoside 内切葡聚糖酶 外切葡聚糖酶 纤维二糖水解酶 纤维二糖酶 纤维素 葡聚糖 纤维二糖 葡萄糖 纤维素水解 纤维素水解由纤维素酶系完成 纤维素酶系含至少三种酶，内切葡聚糖酶，纤维二糖水解酶和纤维二糖酶 此法成本很高，纤维素酶占总成本的36-45% 效率常低 产物反馈抑制 受预处理影响 燃料乙醇生产新构想 基因工程酵母 木质素水解酶酵母 半纤维素酶酵母 纤维素酶酵母 酒精发酵酵母 燃料乙醇 植物原料 原料粉 半纤维素 纤维素 有机酸 纤维素 单糖 有机酸 乙醇混合物 单糖 有机酸 基因工程酵母技术的可行性 酵母适用于生产重组酶并分泌于细胞外 酵母已经用于乙醇生产，转化淀粉和葡萄糖为乙醇 能转化五碳糖的基因工程酵母已获成功(Nancy Ho at Purdue)，并用于生产(Io