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生物技术与人类生活(10)能源和环保PPT课件

不生成有毒的一氧化碳和可通过微生物大量发酵 等等。
从目前人类正在开发的许多产能的技术和效益 来看,乙醇很可能是未来的石油替代物。
乙醇的三种生产方式:微生物发酵、石油衍生 物和化学合成。
微生物发酵生产乙醇:主要用淀粉、纤维素、糖 类、果蔬类和硫化废物等作原料。
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《生物技术和人类生活》
微生物三次采油 三次采油就是利用高 产CO2及CH4的微生物基因工程菌株,进一 步增加井压,分泌高聚物和表面活性剂等, 开采剩余的30%--40%的油气。
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2、未来石油的替代物----乙醇
(1)生产乙醇燃料的意义及其生化机制 乙醇作为燃料的优点:产能效率高、燃烧期间
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(2)油料植物
种子中能提取出植物油的植物。如向日 葵、棕榈、椰子、花生、油菜籽和巴巴苏 坚果等。在农业(法国)、环保(意大利) 或两者(德国)中均有应用。
(3)藻类产油
藻类及其基因工程改良的高产脂种类能 产生大量油脂类物质,可用来制造柴油和 汽油。美国做得较好,速度较快。
《生物技术与人类生活》(十一)
——(1)生物
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主要内容
(1)人类如何利用微生物发酵工程技术,提高石油的 开采量;
(2)降低乙醇燃油及甲烷燃料的生产成本,并设法提 高产量及减少环境污染;
(3)人工种植能产“石油”的树木及开发各种未来新 能源,以满足人类需能的要求。
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(2)沼气等的应用实例
中国是沼气生产量最大的国家,目前农村 正在使用的厌氧发酵生物反应器(沼气 池)超过500万个;
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因此,随着地球上化石能源的不断耗尽,寻找、 改善及提高可再生能源的利用率和发明创造新 技术以最大限度地开采不可再生能源的做法, 很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源 的有效举措。
从目前市场能源消耗的品种及速率分析,利用 生物技术提高不可再生能源的开采率及创造更 多可再生能源,将是本世纪产能的有效技术之 一。
如实现,完全可用乙醇代替石油。而生物技术是最有 希望在较短的时期内实现这种可能性的技术。
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3、植物“石油”
(1)产“石油”的灌木
主要是指橡胶树的近缘植物,所含 的汁液丰富且含有高比例的碳氢化合物, 经过适当加工,可与汽油混合作为动力机 的燃料。如美洲、欧洲、前苏联和非洲均 有发现的牛奶树、三角大戟;美国和日本 的兰桉树;巴西的可比巴乔木;菲律宾和 马来西亚的银合欢树等。根据专家推论, 假如全球的1/3沙漠和旱地都种上“石油 树”,则所产“石油”就完全可满足人类 对能源的需求。
目前,已发展至用免疫学抗血清方法
检测烃类氧化菌的种类与含量(更准确和
有针对性、科学性)。
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一次采油 主要指借助油层自身的压力来采油(可开采总储 存量的1/3)。二次采油 指用注水加压法增加采油量(开采量可 由原来的30%增加到40%--50%)。
微生物二次采油 二次采油的更有效方 法。即利用一些微生物能在油层中发酵产 生大量的酸性物质及H2、CO2及CH4等气体, 增加地层压力,提高采油率(可再提高 25%--34%)。
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(3)乙醇代替石油所用的原材料和面临的 困难
目前主要用农产品的精料(粮食和饲料)发 酵,但粮食短缺带来成本较高;也可用纤维素 (木屑、废纸、农林残留物等)做原料,但生产 工艺还不是很成熟,效率不高。最有希望的解决 办法即是应用生物技术。
(4)纤维素发酵生产乙醇
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二、生物技术在能源中的应用
1、微生物技术与石油开采 2、未来石油的替代物----乙醇 3、植物“石油” 4、甲烷与燃料源 5、未来的新能源
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1、微生物技术与石油开采
微生物勘探石油 油气田中的气态
烃可借助扩散方式抵达地表,用地表底土 中是否存在能利用气态烃为碳源的微生物, 作为勘探地下油气田的指示菌;且这些微 生物含量的多少,与底土中的烃浓度存在 对应的关系(正相关),可用于推测该油 气田是否有开采价值。准确率可达到40%-100%。
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(2)乙醇替代石油的实例
二次世界大战期间,欧洲曾用乙醇作为 摩托车的燃料;之后福特公司设计出可用乙 醇、汽油或两者混合作燃料的汽车。20世纪 80年代,巴西88%的新轿车都使用乙醇(原 料为甘蔗)。乌拉圭用甜高粱发酵生产的酒 精作燃料,替代了45%的石油。发达国家用 大量农作物剩余物及森林的废气物发酵乙醇 作为燃料等。
使我们了解:目前人类如何利用生物技术提高产能量及 开发新能源等基本知识。
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一、地球上现存的能源
目前,地球上的能源可分为两大类:
主要指现有库存的三大
不可再生能源 化石原料:煤、天然气和
石油(包括核能) 太阳能、风能、潮汐能
可再生能源 生物能、海洋能
地热能、水能等
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根据有关专家预测,煤、天然气和石油的可使用有效 年限分别为100—120年、30—50年和18—30年。因 此,21世纪所面临的最大难题和困境可能不是战争及 食品,而是能源。
虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能 捕获器、地热等已为人类提供了一定数量的能源,但 离人类对能源的需求还相差甚远。
产油的藻类,利用光能把CO2转变为石油,每 年每公顷土地培植的单胞藻按35%--50%干物质为碳 氢化合物计算,至少可得到60吨的石油燃料。
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4、甲烷与燃料源
(1)生产甲烷的生化机制
甲烷气体可产生机械能、电能及热能。 来源主要有三个:天然气、稻根湿地和厌 氧微生物发酵。大规模发酵生产甲烷的过 程需要较高深的生物技术(如对温度、酸 碱度、湿度、振荡和粗材料的输出输入平 衡等参数进行严格控制),与小型化的甲 烷发酵生产过程(沼气产生)有所不同。
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