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2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径

召开年：2012
召开地：北京
出版时间： 2012-07-07

主办单位：中国工程院

会议文集：2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径论文集

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1.转换可再生原料生产第二代生物燃料和产品:热化学路线
- Armin Guenther;Armin Guenther
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：在未来的50年内,全球能源需求将大幅增长,可再生能源和替代能源仍有很大的潜在前景.但是,当只有粮食作物而不是整个植物用于第一代生物燃料的情况下,便会存在原材料的限制,在这种情况下,可能会出现燃料与粮食的竞争.
2.浮萍在生物燃料生产和环境保护方面的作用
- Hai Zhao;赵海
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：随着全球经济的发展、人口的增长和人民生活水平的提高,能源短缺已成为制约世界经济发展的核心问题.中国正处于工业化加速发展的重要阶段,对能源需求巨大.2007年中国成为煤炭净进口国,5年后,一跃成为世界第一大煤炭进口国.2009年石油对外依存度更是超过50％这一心理支撑线.石油供应紧张,油价飞涨,2004年到2012年,汽油价格从2.3元/升一路飙升到8元/升.我国能源供应已经捉襟见肘,每当盛夏酷暑用电高峰,错峰用电、拉闸限电等现象越来越频繁.能源短缺已严重影响社会和经济的发展,未来的形势会更严峻,解决能源危机刻不容缓。通过近5年的前期研究，本课题组初步整合了包括能源、生态、农业、天然产物领域在内的多学科优势力量与人员，并形成了国际合作平台与研究主导力量;开展了浮萍资源收集、保藏、评价、规模化培养，燃料乙醇、丁醇转化，以及副产物开发利用等领域的综合研究与开发。
3.玉米秸秆固体碱制浆分离组分及其酶水解
- Lu Lin;林鹿
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：生物质组分清洁分离及其高效水解是生物质炼制的重要步骤.本文提出一种新型和环境友好型的蒸煮脱木素工艺分离得到纤维素、半纤维素和木质素,并进行工艺条件的探索和优化,得出了较佳的工艺条件;另外,还研究了浆料纤维的表面特性并发现其与碱法蒸煮的不同之处,探索了固体碱在蒸煮过程的变化及固体碱的蒸煮分离和对纤维素的保护机制;最后,还论述了玉米秸秆分离组分的酶解过程及其机制.
4.生物质水相催化合成生物汽油和航空燃油技术
- Longlong Ma;马隆龙
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：众所周知,我国是一个能源消耗大国,仅2009年一次能源消费总量就达到30.66亿吨标准煤,占全世界总能耗的17.5％.而我国又是一个石油资源相对匮乏的国家,2010年我国原油进口量达到了2.39亿吨,进口依存度再超50％;从长远考虑,这些石油资源短缺会对我国的国家能源安全造成一定的影响,同时大规模使用这些化石能源也会造成环境的严重污染.因而,寻求和开发新型能源,特别是环境友好的可再生能源已迫在眉睫.试图通过几种途径得以解决:编制相应的评价标准和规范，确定生物液体燃料组成范围;选择性培育草本能源植物，发展原料多元化;突破复杂原料高效预处理共性技术;寻找糖类衍生物多途径转化;水解残渣木质素的充分利用，获取高价值的芳烃产品，实现生物质全组分利用。
5.集中利用分散式生物质资源的高效生物甲烷能源体系发展策略
- Pingkai Ouyang;欧阳平凯
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：我国分散的农村低劣生物质资源总量巨大,通过建立农工一体化的高效生物甲烷体系可实现其有效利用以低劣生物质生产沼气作为生活能源在我国农村已取得很好的成效.但是传统的农村户用沼气工程的缺点也很明显:生物转化效率较低、发酵原料单一、以人畜粪便为主等.然而新时代下养殖业和种植业的集中化和规模化使生物质资源更加集中.与此同时,新农村、乡镇的现代化发展也对能源的质量有了更高层次的要求.因此,传统的分散式、低效率的户用沼气能源体系已经越来越不适应新时代农业和村镇的发展需求.
6.生物质废弃物处理的工业生态研究
- Roland Clift;Roland Clift
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：评价废弃物的综合处理,包括生物质的利用,需要对整个过程进行分析:包括废物是如何产生的,废物是如何转化为材料和能源的.这就是全生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)以及其他更易受环境影响的评估方法研究的内容.全生命周期评价方法的基本框架在近几年已经有了良好的发展,并已经设计了许多可以用来比较不同废弃物综合处理对环境影响的软件包.
7.生物质废弃物制备航空生物燃油技术进展
- Guanyi Chen;陈冠益
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：目前,航空运输业在经济全球化进程中扮演的角色越来越重要,人员空运与货物空运的数量分别以每年4.9％和5.3％的速率增长,航空燃油的用量也占到整个石油产品产量的8％.据统计,当前全球航空运输业每年消耗15亿～17亿桶航空煤油(相当于2500亿升),2008年全球航空运输业排放的二氧化碳高达6.77亿吨,占全球总排放量的2％.技术发展重要包括废弃油脂资源制取航空生物燃料支链烷烃组分、生物质热裂解后提质制取航空生物燃料芳环组分、航空生物燃料不同组分均匀调和技术、航空生物燃料生命周期评价体系的建立。
8.基于'系列培养新模式'的集'高附加值微藻产品、微藻能源与生物固碳一体化'的产业化技术研究
- Yuanguang Li;李元广
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：随着传统化石能源的日益减少及实现低碳经济的迫切需要,微藻能源与微藻固碳已成为国内外的热点研究方向.微藻能源与微藻固碳集农业和工业于一体,其开发过程涉及多个学科,是一个典型的生物产品工程.高成本和各种资源的匹配问题(如CO2气源、水、土地等)是制约微藻能源与微藻固碳产业化的瓶颈,亟待突破.由于目前能源产品价格不高,因此在近期,若要实现微藻能源与微藻固碳技术的产业化,则该技术必须可同时生产高附加值的微藻产品,即在微藻能源与微藻固碳这一战略性新兴产业的发展过程中,必须涉及已有微藻产业的技术升级与应用范围的拓展.
9.中国生物质能源和资源发展路线
- Weiming Yi;易维明
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：开展生物质能源研究与开发迫在眉睫生物质是唯一的物质性可再生能源和碳源.生物质能源开发可以提高农民收入、改善农村面貌、促进农业生产、并带来综合效益.生物质能源利用可以达到E3效应一清洁能源(Clean Energy)、经济效益(Economy)、生态效益(Ecology).
10.从纤维乙醇到生物炼制
- 杜风光
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：国内外纤维乙醇产业发展现状生物质能源化利用是当前各国新资源战略的重点.世界各国,尤其是美国、德国、加拿大、瑞典、日本等发达国家,都在致力于开发清洁高效的生物质能利用技术,以达到保护矿产资源,保障国家能源安全,实现CO2减排和经济可持续发展的目的.生物乙醇已经成为全球利用最为广泛的一种生物能源,随着产品规模的扩大,用粮食生产乙醇已经受到限制,第二代生物燃料的开发越来越受到各国的重视,比较典型的是美国政府提出的发展"先进生物燃料",美国将先进生物燃料定义为"寿命周期内温室气体排放比参考基准减少50％以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料".根据可再生燃料标准RFS(Renewable Fuel Standard)的要求:可再生燃料生产从2008年的90亿加仑/年(2725.2万吨/年)增加到2022年的360亿加仑/年(1.09亿吨/年),其中,先进生物燃料的产量到2012年要达到20亿加仑(605.6万吨),2017年达到90亿加仑(2725.2万吨),2022年为210亿加仑(6358.8万吨).纤维乙醇被认为是最有望在近期获得研究突破的第二代生物燃料或先进生物燃料.天冠集团将依托现有产业基础，利用多项先进的生物能源与化工技术，实现关键链接技术的产业化突破，重点发展生物质废弃物-乙醇-乙烯及下游产品产业链、乙醇副产物二氧化碳。全降解材料(或化学品)及下游产品产业链、沼气生产及高值化利用产业链。从而实现能化并举，推进我国农业废弃物资源化的进程。
11.基于木质纤维素转化技术构建糖平台
- Guojun Yue;岳国君
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：全世界生物质的产量巨大,据估计达到1700～2000亿吨/年,目前生物质大约可提供世界年能源消耗的10％.可作为生物质糖化的原料来源广泛、形式多样,除去传统的农业作物,如粮食、糖类作物、油料作物外,生物质原料大概可以分为以下三大类:来自农业及林业废弃物的木质纤维素原料;专用能源作物如多年生牧草和树木;其他类型的废弃物如食品及造纸工业废弃物、城市固体废弃物等.基于这些原料的不同特质和地理分布,可采用多样的生物质转化技术来生产液体燃料、生物基化学品及其他有用途的产品.而木质纤维素的糖化技术是生物质转化最关键的步骤之一.
12.突破生物质转化利用的抗降解屏障:目前的挑战、机遇和策略
- Jianzhong Sun;孙建中
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：目前,全球能源系统主要是依赖像石油、天然气、煤碳等碳氢类资源的一次性能源,并且由此奠定了当前能源和化学基原料的主要物质基础,其中,有超过90％的有机化学产品均来自于对石油的各种加工.然而,全球的石油储量却非常有限,并且其需求量还在以前所未有的规模和速度增加.有研究表明,全球未来20年的主要能源需求将会以年均1.6％的速度增加,仅中国和印度经济发展对能源需求的增加速度就超过了世界年均增加速度的一半.文章的重点将主要包括:生物质自然高效转化系统的重要科学和工业应用价值;来自自然生物转化系统中的新型高效催化转化酶系统的工程化应用途径;采用现代“组学”生物技术，发现、改造并实现高效共生微生物菌系的产业化利用;新型仿生生物反应器的系统构建与结构创新;新型专用纤维素类能源植物的研究方向和发展潜力。作者期望通过这一讨论能够带来近年来国际国内在攻克生物质抗降解屏障发展木质纤维素燃料方面的最新进展、最新感受和突破关键科学技术问题的不同途径。
13.我国餐厨垃圾收集、处理利用现状与未来发展
- Xiujin Li;李秀金
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：餐厨垃圾的产生与危害餐厨垃圾俗称泔水、泔脚或潲水,是指居民日常生活所产生的食物残渣.餐厨垃圾主要来源于三大部分:家庭饮食产生的食物残渣、企事业单位高校等内部食堂产生的食物残渣、餐饮行业产生的食物残渣.研究适合高分散源餐厨垃圾的基于物联网的信息化收运系统，解决餐厨垃圾收集不上来、非法收集和流向不明等问题。开发适合我国餐厨垃圾理化和生物学特性的预处理设备，解决餐厨垃圾成分复杂，高含油盐、含有大量塑料、陶瓷、金属等废弃物，提高后端处理系统处理效率和运行稳定性。研究高温湿式厌氧消化工艺技术，解决餐厨垃圾能源化转化和卫生安全问题。研究餐厨垃圾与其它原料协同干法厌氧消化技术，解决餐厨垃圾单一处理时，油盐抑制、产品油盐含量高、沼液无法处理利用等问题。
14.木质纤维素生物炼制技术
- Yinbo Qu;曲音波
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：随着我国石油进口率超过50％和温室气体排放跃居全球首位,资源、环境问题已经成为我国经济社会可持续发展的最主要瓶颈.利用年产量巨大、可持续再生的非粮木质纤维素资源来部分替代日益紧缺的石油资源,生产国家急需的液体燃料和各种化学品,是突破上述瓶颈,实现经济社会可持续发展的重要途径之一.木质纤维素类生物质可以通过精炼的方式转化成人类社会需要的食品、饲料、化学品、材料和燃料等。要实现精炼，首先，要把复杂的生物质分离成其组成。通过艰苦努力，我们希望最终实现生物质原料(淀粉、糖类、纤维素、木素等)全部利用，产品(燃料、大宗化学品和精细化学品、药品、饲料、塑料等)多元化，形成生物质炼制巨型行业，部分替代不可再生的一次性矿产资源，实现以碳水化合物为基础的经济社会可持续发展。
15.生物质能源的生态-社会经济学评估综述
- Murray Moo-Young;Murray Moo-Young
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：关于环境污染和能源短缺的生态-社会经济问题越来越多地出现在公众媒体的头条上,与此同时,在全世界范围内都十分丰富的可再生生物质材料的数量也在不断增长,虽然通常被认为是垃圾,但通过生物技术手段可以利用这些生物质材料来减轻潜在的环境危害,并且生产生物燃料和其他具有经济价值的产品.在本综述中,将介绍针对几种不同产品生产的生物技术:目前占主导的生物乙醇燃料、未来具有吸引力的生物丁醇燃料、农业废物经过厌氧分解的生物甲烷气和通过生物转化方法将纤维素塑料变成的富含蛋白质的食品.基因工程和代谢工程方法是未来改善上述策略应用性的重要手段.
16.生物炼制对未来生物经济的贡献
- Kurt Wagemann;Kurt Wagemann
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：生物质用于生产食品、饲料、燃料、化学品和材料的重要性已经凸显,而且在未来将会越来越重要.这种趋势是由多种因素共同促成的:化石资源是有限的;化石燃料产生的二氧化碳排放出于环境保护的要求也应该进行限制;另外,世界人口数量持续地增长,居民生活水平的提高进一步增加了对原材料的需求.
17.利用生物转化技术实现低值生物质生产生物燃料
- Tianwei Tan;谭天伟
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：全球石油化工巨头埃克森美孚近日发布的《全球能源展望2012》报告中提到,受经济增长和人口因素影响,到2040年全球能源需求将比2010年高出30％.自1993年起,中国由能源净出口国变成净进口国,能源总消费已大于总供给,能源需求的对外依存度迅速增大.2011年中国原油进口数量达25 378万吨,同比增长率6.00％.进口金额为1966.64亿美元,同比增长率为45.30％.石油需求量的大增以及由此引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题.
18.自固定化酵母细胞发酵技术生产第二代燃料乙醇
- Fengwu Bai;白凤武
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：恒化条件下的连续细胞培养和发酵技术不仅可以节省辅助操作时间,而且系统运行平稳均衡,是生物炼制生产燃料和生物基产品的发展方向.然而,对于通常的各类游离细胞,受生长和流失自平衡条件制约,生物反应器中难以获得高细胞密度.利用载体材料以包埋、吸附和交联等方式实现细胞固定化预期可以解决这一问题.自上世纪七十年代以来,国内外开展了大量的研究工作,但遗憾的是,几乎未见工业化成功应用的实例,特别是以燃料乙醇为代表的生物燃料生产,其原因剖析如下:载体材料固定化细胞,特别是广泛研究开发的凝胶类材料包埋固定化技术,严重制约细胞生长,因此在理论上不适宜于与细胞生长密切偶联的乙醇等初级代谢产物生产;载体固定化细胞大规模制备的附加成本,及使用过程中控制杂菌污染风险的增加,使其在经济上无法与游离细胞连续培养和发酵技术竞争;工业生产过程一般均联产副产品,载体材料对副产品(如乙醇发酵过程副产的酵母)品质的污染,使载体固定化细胞无法满足工业化生产的要求.
19.利用生物质生产生物能源和原料
- H.J.Leimkuehler;H.J.Leimkuehler
- 《2012年国际工程科技发展战略高端论坛——实现生物质废弃物的循环经济技术途径》 | 2012年
摘要：拜耳是在保健、营养和高科技材料领域拥有核心竞争力的全球性企业.作为一家以创新为核心的公司,拜耳确定着研究密集型领域的趋势.拜耳公司的产品和服务旨在造福人类,提高生活质量.同时,通过创新、不断增长和提高盈利能力创造价值.拜耳致力于可持续发展的原则,秉持做社会和道德上负责任的企业公民.在2011财年,本集团雇用约112,000名员工,获得365亿欧元的销售额.资本性支出为17亿欧元,研发费用为29亿欧元.制定了一套对中国的生物质废弃物利用技术领域的建议:增加研发经费，发展生物质废弃物转化为燃料和化工原料的技术发展在非耕地上生物质原料的种植建设生物质废弃物物流基础设施在生物质来源地附近建立生物质能源的配套示范设施，显示该技术的可行性，对涉及的相关行业给予激励，促进工业界/学术界的合作关系并充分利用国外技术，鼓励以生物质为原料的技术生产绿色产品。