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文档简介

1、工业生物技术低碳论文:低碳经济与工业生物技术摘要:低碳经济以大幅度降低co2排放量为主要手段,以提高能源利用率、实现经济可持续性发展为最终目标。低碳经济是经济转型的重点,是未来世界发展的方向。本文主要介绍了从低碳经济要求出发,当前工业生物产业的新局面,主要包括工业生物技术中的热点项目以及在生物材料领域备受关注的几种聚酯材料,同时也简介了当前工业生物技术发展中存在的问题与困难。关键词:低碳经济;生物工业技术;生物基材料low-carbon economy and industrial biotechnology abstract:low-carbon economy suggests revol

2、utionizing manufacture protocol and life style to make asubstantial reduction in emissions of carbon dioxideits ultimate goal is to improve energy efficiency andachieve sustainable economic developmentlow-carbon economy is the focus of economic restructuring, itmeans the future of worlds development

3、this paper described the new endeavor in current industrialbiotechnology with the requirements of low-carbon economy which emphasized some hot items in bio-refinery and bio-productionseveral polyesters featured with biodegradability and producedviabioprocesswere discussedthe problems and difficultie

4、s in the development of industrial biotechnology were alsopointed out.key words:low-carbon economy; biotechnology; biomaterial引言中国政府承诺,到2020年,中国单位gdp二氧化碳排放量要在2005年基础上降低40%45%。为了实现上述目标,就需要进行体制创新、机制创新、技术创新,实现低碳经济和低碳生活。低碳经济是指温室气体排放量尽可能低的经济发展方式,尤其是co2这一主要温室气体的排放量要得到有效的控制1。低碳经济以低能耗、低排放、低污染为基础,其实质是提高能源利用效

5、率、创建清洁能源机构。它的核心是技术创新、制度创新以及发展观的改变。发展低碳经济是一场涉及生产模式、生活方式、价值观念和国家权益的全球性革命2。进入21世纪,世界各国的发展面临着化石资源短缺与环境污染这两个严重的问题。一方面,化石资源不可再生,其储量有限,日趋耗尽,全世界可开采的石油储量仅可供人类使用约50年,天然气储量仅供使用75年,煤炭储量也只可供使用200300年3。化石资源短缺已经成为制约我国经济发展的重要因素之一。另一方面,化石资源的滥用,导致了严重的环境污染,并引起了全球变暖、气候变迁、灾害性气候频发等问题。中国政府已经把应对气候变化纳入经济和社会规划,并在可持续发展的框架下把低碳

6、经济的发展作为重要国家战略。发展低碳经济对于中国能源安全、应对气候变化和环境保护,都具有重要的战略意义。1低碳经济对工业生物技术的启示能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。从发达国家的发展历程可以看出,当人均生活水平和质量达到现代化水平时,人均二氧化碳排放量则要超过9 t。从历史经验看,一个国家在实现工业化的过程中,人均积累二氧化碳排放量将会超过200 t。这反映了经济发展与二氧化碳排放之间存在着刚性关系。在中国,煤炭是主要的能源。以煤为主的能源结构在未来相当长的时间内难以改变。相对落后的煤炭生产方式和消费方式,加大了环境保护的压力。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因,也是造成温室气

7、体(主要是二氧化碳)排放的主要来源。改革开放以来,我国在经济发展中取得了举世瞩目的成就,但是也付出了巨大的资源与环境代价。今后随着我国现代化水平的提高,经济增长与二氧化碳减排的矛盾将更加突出。1978年中国碳排放量是138亿吨, 2007年则达到了61亿吨。早在1992年联合国气候变化框架公约就确定最终目标是将大气中温室气体的浓度稳定在安全的范围; 1997年各国签订的京都议定书规定到2010年所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量要比1990年减少52%; 2003年2月英国政府发布能源白皮书我们能源的未来:创建低碳经济,官方文件中第一次将“低碳经济”作为单独概念提出; 2007年7月美

8、国通过参议院法案低碳经济法案,以立法形式明确了低碳经济的战略地位; 2007年12月联合国气候变化大会决议:“巴厘岛路线图”要求发达国家在2020年前将温室气体减排25%40%,这指引了全球低碳经济的发展; 2009年6月2009美国清洁能源与安全法标志了新型低碳金融市场的起航; 2009年12月的哥本哈根会议尽管遇到了重重阻力,但是在哥本哈根协议中国际社会对共同应对气候变化、实现低碳发展基本达成共识。低碳经济概念的提出,给人们阐述了一种全新的经济发展方式,即在不影响经济和社会发展的前提下,通过技术创新与制度创新,尽可能最大限度地减少温室气体排放,从而减缓全球气候变化,实现经济和社会的清洁发展

9、与可持续发展。低碳产业、低碳技术、低碳城市、低碳生活等一系列新思想的提出,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实质是提高能源利用效率和清洁能源结构。低碳社会是人类文明的理想形式和本征存在方式。在当代低碳经济的潮流中,只有通过生产方式改变和生活方式改变,才能实现经济增长方式转变4。低碳经济的理想形态是充分发展“阳光经济”、“风能经济”、“氢能经济”、“生物质能经济”。但现阶段太阳能发电的成本是煤电水电的510倍,一些地区风能发电价格高于煤电水电;作为二次能源的氢能,目前离利用风能、太阳能等清洁能源提取的商业化目标还很远。低碳经济要求工业生物技术在人类文明的延续中发挥更重要

10、的作用。具体地说,就是要求工业生物技术通过学术水平上的提升来进一步拓展新能源的范围。当前全球工业生物技术已经在对生物质能的开发应用上达到了一定高度。在太阳能的驱动下,通过光合作用生物合成了地球生态中最大量的可再生资源生物质。全球每年光合作用产生的生物质可达1000亿吨碳,远远高于目前世界每年化石资源的消耗(65亿吨碳)。光合作用通过固定二氧化碳,放出氧气,驱动地球的碳动态平衡,同时将太阳能转化为化学能和生物质能,维持生命现象和人类文明。充分利用生物质资源,符合低碳经济的发展模式。利用生物技术,以可再生资源生物质为原料,大规模生产人类所需要的能源、材料、化学品和医药等,是解决人类目前面临的能源及

11、环境危机的有效手段3。图1描绘的就是自然界中碳元素的循环。工业生物技术是生物炼制的核心技术,是人类生物技术发展史上继医药生物技术、农业生物技术之后的第三次跃进,其发展将解决人类社会目前面临的资源、能源与环境等诸多问题。世界经合组织(oecd)指出:“工业生物技术是工业可持续发展最有希望的技术”5。工业生物技术的中心任务是利用可再生的生物质资源为原料生产生物能源(bio-energy)和生物基产品(bio-based products)。它不仅是未来取代石油等化石资源的主要物质生产方式,也是真正实现循环经济、减排co2的最重要途径,并可以促进能源农业和能源林业的大规模发展,有效地绿化荒山荒地,大

12、大改善生态环境,符合低碳经济的发展模式。2低碳经济与生物能源生物质能具有资源量大、相对集中、能量品位较高的特点,在未来低碳经济的运转过程中将发挥根本性的作用。植物将低品位能源太阳能浓缩转变为高品位的化学能,固定co2,产生大量氧气。目前,生物能源的主要形式有燃料酒精、丁醇、生物柴油、沼气、生物制氢等。目前工业生物技术最为卓越的成就在于开发了一定范围内的生物燃料,并建立了较为完善的理论体系。21生物乙醇燃料酒精是应用最广泛的生物燃料,是较为理想的汽油替代品,已在一些国家和地区得到广泛使用。例如巴西是世界上用甘蔗生产乙醇燃料最成功的国家6,生产能力和出口量均位居世界第一。2006年乙醇总产量140

13、0万吨,乙醇燃料占76%,2012年乙醇总产量将达到2900万吨,其中约800万吨将用于出口。2009美国清洁能源与安全法标志着美国低碳金融市场的全面起航。与此相呼应的正是美国之前所提出的用玉米生产乙醇的能源战略计划,其国内玉米的1/4将被用于生产燃料乙醇。中国是一个人口大国,人均资源稀缺,首先需要解决13亿人的吃饭问题,发展燃料酒精不宜采用粮食转化的路线。正如美国国内玉米价格因为作为乙醇原料而上涨了47%,进而导致全球粮食价格全面上涨,带动了物价上涨的连锁反应。另一方面,美国将燃料乙醇与石油挂钩,进而使粮食与石油关联,使得谷物贸易不仅涉及粮食安全,更放大为能源问题。所以我国要从本国的国情出发

14、,利用工业生物技术的发展来制定一条符合我国实际情况的低碳经济路线。例如,可以研究木质纤维素生产酒精的综合利用技术,当然这需要大力发展高效产糖的c4能源植物,如新品种甜高粱和甘蔗等。目前燃料乙醇的重要研究方向为:进一步研究利用玉米等原料生产乙醇的工艺,重点开发以秸秆或木质纤维类生物质替代粮食资源生产燃料乙醇的工艺,开展农作物秸秆预处理技术、纤维水解酶的固态发酵技术、同步水解发酵法技术、半纤维混合糖液的分离和综合利用技术等。22生物丁醇生物丁醇与乙醇相似,可以和汽油混合,但却具有许多优于乙醇之处:丁醇能量密度高,与等量乙醇相比,丁醇燃料可驱动汽车多走30%的路程;丁醇的挥发性是乙醇的1/6,汽油的

15、1/135,与汽油混合对水的宽容度大,对潮湿以及较低水蒸气压力有更好的适应能力;与其他生物燃料相比,腐蚀性较小,比乙醇及汽油安全。生物丁醇与汽油、柴油、乙醇的性质比较见表1。美国butylfuel公司采用bfl公司专利生产的biobutanoltm,每吨玉米可产丁醇300 kg,且无乙醇或丙酮产生,而目前报道的研究中每吨玉米最多能产丁醇115160 kg,且仍沿用丙酮-丁醇-乙醇发酵工艺。据初步成本估算,用石油生产丁醇的成本为167美元/千克,用玉米生产丁醇的成本为039美元/千克(不包括所产氢气),而用谷物加工废弃物代替玉米时,丁醇成本可降至028美元/千克,具有突出的价格优势7。在中国,一

16、些农林业废弃物,如秸秆、玉米芯、果园残次果等也已作为发酵原料使用。其中,以农林副产物、有机废弃物、秸秆等木质纤维素含量丰富的物质生产生物丁醇的成本较玉米、糖蜜等更低,规模化后其价格更接近石油工业丁醇,因此也更有商业前景。目前我国农村的秸秆达7亿吨/年,而农业加工业的废弃物则多达8200万吨/年。充分开发利用农作物秸秆成为农业发展的重要课题之一,既符合我国国情,也顺应国家的大政方针。23生物柴油、生物柴油即脂肪酸甲酯,是一种清洁的可再生能源,采用天然油脂为原料,与甲醇(或其他低级脂肪醇)经过一步酯交换反应生产的一种液体燃料。其优点是:具有持续的可再生性:通过产油植物的光合作用将太阳能转化为生物能

17、,再加工为生物柴油。具有优良的环保特性:生物柴油中不含硫和芳香族烃,使得二氧化硫、硫化物等废气的排放量显著降低;其中氧含量高,燃烧时一氧化碳的排放量显著减少。此外,生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油。具有良好的替代性能:生物柴油可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。因此,生物柴油在石油能源的替代战略中具有核心地位8。生物柴油与石化柴油的性质比较见表2。生物柴油的生产方法主要有酸催化、碱催化、酶催化和超临界甲酯化(非催化)等工艺,碱催化工艺为最广泛使用的生产方法。一般情况下,原料成本占生物柴油总成本的80%90%,而加工成本大约为10%20%。目前,生物柴油的重要研究方向为研发适应不同原料特点

18、的低成本生物柴油生产工艺,使得生物柴油生产成本可以与石化柴油相竞争。生物柴油的众多生产方法中一个值得关注的问题是如何利用以低值废弃油脂和植物油脚料为原料,通过生物炼制生产柴油同时联产高附加值植物甾醇、单体酸、二聚酸及异硬脂酸等油脂化工产品。通过植物油脚料炼制生产生物柴油联产高值油脂化工产品,可以大大降低生物柴油的生产成本,提高生物柴油的竞争力,可加速实现生物柴油的产业化进程9。近几年,制备生物柴油的重要进展是养殖工程微藻等水生植物,再通过酯交换反应制取生物柴油10。微藻油脂在很多方面与高等动植物油脂相当,都是高级脂肪酸甘油酯。与动植物比较,微藻作为生产生物柴油的载体具有显著的优势:其一是占地面

19、积少,其二是产油率高。微藻生长速度快,生长周期短,含油率高。微藻体内不仅含有大量油脂,同时含有相当数量的游离脂肪酸,如果运用酸催化制取生物柴油的方法,无需进行预处理就可以生产生物柴油。24生物燃气微藻可以用来热解制备生物燃料、氢气。热解对微藻的组成较不敏感,微藻的绝大部分组分均可通过热解转化为燃料。因此热解对微藻的品质要求较低,并有可能实现大规模处理由野生微藻爆发造成的水华,从而实现变废为宝。目前生物油主要通过快速热解制得。快速热解油的一个显著特点就是相对于汽油和柴油其含氧量较高,热值较低。微藻的种类较多,性质差别较大,但以此为原料经快速热裂解制取的生物油差别较小,目前以小球藻为原料制取生物油

20、的研究较多,故将此制取的生物油作为其代表。微藻制取生物氢气属于光合作用制氢的范畴,光合作用制氢包括利用藻类和光合细菌直接将太阳能转化为氢能,即利用二氧化碳和水并转化成氢气,或者通过光合异养细菌将乙酸、乳酸、丁酸等有机酸转化成氢气及二氧化碳。微藻中产氢酶系在光照的条件下吸收二氧化碳并将水分解生产氢气, 如莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtii)等。利用纯净碳源作为培养液培养微藻生产生物氢气成本较高,有人提出以工业废水作为培养液来培养微藻。例如kapdan等11利用废物质进行生物产氢,但目前此方法还处于摸索阶段。总而言之,生物产氢虽然条件温和,但产量有限且生产成本较高,近期难

21、以实现工业化生产。沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物发酵作用而生成的以甲烷为主的可燃气体。由葡萄糖厌氧消化产甲烷的能量转换效率可高达87%12,是其他加工技术所难以达到的。许多国家已把沼气开发列入国家能源战略。我国是世界上沼气利用开展得最好的国家,沼气技术相当成熟,目前已进入商业化应用阶段。主要有农村家用沼气池、大中型沼气工程和生活污水净化沼气池等。沼气发酵可以综合利用有机废物和农作物秸秆,对水资源和土壤等再生和资源化有促进作用。近年来沼气生产和污水处理耦合的研究成为新的研究热点。由于沼气生产和污水处理耦合,可以同时获得能源生产和环境治理(水资源再生)的双重效益,从而使新型沼气生产技术具有

22、更加美好的应用前景。通过种植水葫芦治理污水,同时充分利用太阳能的光合作用吸收二氧化碳进一步净化空气。水葫芦生长迅速,在适宜的温度下其倍增周期为7天左右,其碳氮比为2530,是一种理想的沼气原料,与动物排泄物混合可以进行厌氧发酵生产沼气。这样不仅有效地治理了污水,同时又合理地利用了水葫芦和动物排泄物(人粪尿)等,使之变废为宝,一举两得。工业生物技术探索生物能源的最终目的就是引导循环经济理念、发展低碳经济。走低碳道路,逐步减少对高碳能源的依赖,是科学发展观的客观要求。中国的新型工业化发展道路,就是要走出一条以低碳为基础的发展道路。我国在工业生物技术开发生物能源的道路上仍然需要在以下两方面努力:第一

23、,整合生物质能科研机构,组建相应的技术研发队伍,对能源植物进行必要的资源普查,新建能源植物试验与示范基地,建立并完善相关的产业服务体系;第二,金融系统对生物能源技术支持不够,多数银行对生物质能项目的融资并不抱有很大的兴趣,资金支持也非常有限,不能满足低碳技术发展的资金需求,政府需要进一步推广相关优惠政策,鼓励金融系统大力支持生物能源技术。3低碳经济与生物材料高碳经济是不可持续发展的,它极度依赖煤和石油(含天然气)的使用,注定会排放巨量的co2,还有so2和氮氧化合物等其他温室气体。我国化石能源“富煤、贫油、少气”,煤炭是能源消费的主体,煤炭在能源消费总量中的比重接近70%。而低碳经济则改用含碳

24、量很少甚至不含碳的、并且是可再生的原料。其中可再生的生物材料由于具有环保性和功能性,其应用受到高度重视,已被列为“十一五”期间我国生物产业五大重点发展领域之一。一般而言,生物材料也叫生物基材料,是指用可再生原料如农作物、树木、其他植物及其残体和内含物等通过生物转化获得生物高分子材料或单体,然后进一步聚合形成的高分子材料。生物高分子应用很广泛,可以用来制作医药用材料、包装材料、食品添加剂、纤维、工业塑料、生物传感器以及微电子领域的电子元件。目前已开发的生物材料包括:聚羟基脂肪酸酯(pha)、聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二酯(pbs)、生物尼龙、聚氨酯和聚氨基酸等。它们在生产、使用到再循环的整个生

25、命周期里,二氧化碳排放量相对传统工艺将大幅减小。在综合性的全球气候计划中,大力发展生物材料有利于减少在生产过程的二氧化碳排放,加强气候保护。三类重点得到扶持的生物材料产业化项目包括:生物基合成高分子材料;天然生物高分子材料;生物基平台化合物,也即碳二到碳六系列生物基平台化合物的产业化。20世纪70年代,由于塑料制品已被广泛地应用于各个领域,“白色污染”对生态环境造成了严重的威胁,人们对废旧塑料的处理办法主要是土埋和焚烧,浪费了大量的土地,而且产生了大量的二氧化碳及其他对人有害的氮、硫、磷、卤素等化合物,助长了温室效应及酸雨的形成。为了缓解日用品塑料造成的环境污染,研究可降解高分子材料成为了重要

26、课题。为了扶植新兴工业的发展,多数国家已经大力鼓励使用可再生资源为原料的材料,增加开发自主知识产权的科研投入,开发降低生物基材料生产成本的关键技术,发展“生物塑料”产业,形成产业链,以“绿色塑料”、“环境友好塑料”替代传统不可降解塑料,从而减少各国对石油的过度依赖。进入21世纪,合成可生物降解的高分子材料的项目在一定程度已经实现了产业化并在诸多领域得到应用。通过政府政策的优惠以及环保法规的完善,生物基材料作为完全适合低碳经济的新材料,必将逐渐得到消费者的认可和重视。下面简单介绍几种近10年来受到重视的生物聚酯。31聚乳酸(pla)13-15生产pla的乳酸以农副产品为来源,资源丰富且可再生。生

27、产乳酸的原料主要包括玉米、大豆、甜菜、马铃薯和其他生物材料制成的淀粉和糖类。体现低碳经济思想的乳酸生产工艺路线主要为发酵法。一般以富含淀粉的玉米、木薯等为原料,用生物催化剂将淀粉转化为葡萄糖等单糖,再进行发酵。碱性条件下处理发酵液,用热水重结晶。再加入一定浓度的硫酸分解出乳酸和处理过程中的硫酸钙沉淀。滤液在减压下蒸发浓缩,即得70%左右的工业用乳酸。乳酸或丙交酯在一定条件下聚合,都可得到全规、间规、杂规及不规则的pla,根据单体的不同,可分为左旋聚乳酸(l-pla)、右旋聚乳酸(d-pla)、内消旋聚乳酸(meso-pla)及外消旋聚乳酸(d, l-pla)。由于d-乳酸在生物体中存在代谢问题

28、,因此用于医学工程的体内植入pla材料需用高化学纯度及高光学纯度的乳酸,其l-乳酸含量须大于98%。经过科研人员多年研究,通过改进聚合工艺和共聚改性技术,使pla的性能得到进一步的提高和完善,并且应用领域迅速扩大。pla材料也是第一个形成商业化规模的生物降解材料的产业。在价格方面, pla材料相比其他生物基材料也有着明显的优势。目前被认为是最具有竞争力的生物基材料。其在医疗行业、农业、日常生活领域等方面有着广泛的应用。例如作为纺织原料, pla比pet密度低,而且亲水性更强,悬垂性、舒适性都比较优秀。而且pla纤维制品有着稳定的形态,与涤纶同样具有疏水性,对皮肤不发黏,如与棉混纺做内衣,有助于

29、水分的转移,对人体皮肤也没有任何刺激性。因此, pla在纤维和非织造布领域得到了广泛应用。这样有助于在服装市场中减少石油材料的加工生产,而逐步进入低碳经济的规划。表3列举的是pla纤维和其他传统纤维的性能对比。聚乳酸制品被废弃后能迅速降解,且最终降解产物为水和二氧化碳,对环境没有污染。聚乳酸具有良好的生物相容性,又有可持续的原料来源,因此作为新型高分子材料,将在人类社会经济活动和日常生活中发挥越来越大的作用,发展前景可观。今后关于pla树脂的研究工作将依然针对以下方面展开:设计合理的工艺路线以降低成本;提高pla材料的力学性能;提高产品的降解速率可控性;进一步提高产品的生物相容性等。32聚丁二

30、酸丁二酯(pbs)16pbs是聚丁二酸丁二酯及其共聚物的简称,是一类由丁二酸、丁二醇缩聚及和其他二元酸或二元醇共缩聚制备的一类脂肪族聚酯。pbs树脂呈乳白色,无嗅无味,具有优异的生物降解性,易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢,在自然条件下可100%分解成水和co2,是典型的可完全生物降解聚合物材料,具有良好的生物相容性和生物可吸收性。聚丁二酸丁二醇酯是具有良好可生物降解性能的聚合物,与聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚己内酯等可生物降解塑料相比, pbs价格相对较低,力学性能优异,耐热性能好,是国内外在生物降解塑料研发方面的重点。可以通过共聚改性和共混改性,形成一系列产品,使产品的价格与性

31、能接近通用塑料的水平。此外, pbs也可用作包括亲水黏合纤维在内的诸多添加剂、黏合剂的原料。近几年来,国外在利用pbs及其共聚物为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术方面已实现工业化生产。在中国pbs也入围了国家中长期科技计划指南,是我国重点推动产业化的生物降解塑料。值得一提的是, pbs树脂的发展是建立在高效经济的微生物发酵工艺的基础上,而如何通过更为经济的途径得到丁二酸原料,是pbs产业化发展的本质问题。表4列举的是pbs和几种石油基材料的性能对比。 33聚羟基脂肪酸酯(pha)17-19作为一类天然生物高分子聚合物,聚羟基脂肪酸酯发展较晚,但在近20多年来得到迅速发展。作为一种线性聚酯,

32、pha不仅具有与化学合成高分子材料相似的性质,而且还有一般化学合成高分子材料没有的性质,如生物可降解性、生物相容性、压电性、光学活性等特殊性质,并可在生物合成过程中充分利用可再生资源。pha具有生物可降解性,可在人体内自然降解,它的最终降解产物是3-羟基脂肪酸,为人体血液中普通代谢物,不会给人体带来任何毒副作用。而且pha如果在胞内大量积累不会影响细胞内的渗透压,所以还是一种理想的储存材料。当环境中缺乏碳源而其他营养元素充足时, pha又可作为碳源被降解和重新利用。因此, pha的应用范围非常广泛,可用作各种绿色包装材料与容器、生物可降解薄膜、污水处理用细菌床、电信器件外壳等。另外, pha具

33、有一定的力学性能,可用作骨移植的支架。随着石油价格的上涨,与以石油为原料制造的塑料相比, pha制造成本上将更有竞争性。就目前而言,尽管pha的产业化取得了一些进展,但从生产成本来看,并未取得比石油原料产品更大的优势,但伴随着其核心技术分子生物学的发展,相关领域必然会在今后的数十年间得到长足的发展,如诱变pha合成酶以增加胞内pha含量、达到分子量可控、成分可控等。上述3种生物基材料基本概括了当前生物降解材料的主流市场。通过对可再生资源的充分利用和技术创新,生物基材料的产业化将实现对石油资源的节约和替代,可有效消除白色污染、保护环境,是低碳经济在材料领域的必由之路。美国生物技术工业组织预测到2

34、012年美国的生物降解塑料市场将增至72亿磅,市场规模将接近9亿美元。其中聚乳酸将成为代表性产品在各个领域得到广泛应用。总的来说,生物材料是伴随着当今世界能源、环境危机的凸显而发展起来的,随着原料生产和制品加工技术的进步,生物降解材料备受关注,成为可持续、循环经济发展的焦点。随着国家和企业对生物材料基础研究、应用研究和产业化投入的不断增加,我国在学术上和产业化上将不断取得进步。然而,现阶段pla、pha和pbs等环境友好材料属于新兴的材料产业,依然处于市场推广阶段。当然,成本问题一直是困扰生物材料产业发展的瓶颈。如何控制原料成本,如何通过技术进步降低成本,这些都是未来生物基材料发展必须思考的问

35、题。当此领域实现大规模产业化后,就可以随着产量的增加而进一步降低成本。需要强调的是,生物基聚合物是一种功能材料,与通用塑料比较,生物塑料除了满足材料制品的一般功用,其生物/环境可降解性是传统塑料完全不具备的,因此消费者会逐步接受为这种功能支付合理的溢价。近年来,各国政府也通过出台各项政策来扶植这个新兴产业的发展。我国在“七五”、“八五”、“九五”和“十五”的生物技术攻关计划中都把生物基材料列入了国家重要攻关项目。近期,国务院也发布了促进生物产业加快发展若干政策,相信在政府正确的引领下,我国一定可以整合合理资源,通过生物材料的发展,实现可再生资源的有效利用,实现经济可持续性的发展。4结束语.生物

36、质原料是植物通过光合作用合成的,植物的光合作用是燃烧过程的逆过程,而燃烧是人类取得和使用能源的主要方式。生物质中的碳来自空气中流动的co2,如果植物通过光合作用消耗的co2和人类燃烧释放的co2这两个速度相等,形成合理的碳循环,从理论上讲,整个生物质能循环就能实现co2的零排放。那么,生物质能源就取之不尽、用之不竭。中国的低碳经济,应注意以下几个问题。中国发展生物质能源,不能像发达国家那样,利用粮食作为工业原料(如美国利用玉米生产乙醇燃料),必须结合自己的实际情况,可以利用劣质生物质如农业废弃物、林业废弃物、人和畜禽粪便来生产燃料。重视生物质能技术的发展和研究开发。技术进步是促进生物质能产业发

37、展的前提,只有生物质能关键技术的发展突破,才能降低生物质能产业发展的成本,提高生物质能产业的市场竞争力。生物质能开发利用的许多技术还不够完善,开发利用尚处于起步阶段,建设成本高,市场竞争力差,要促进生物质能事业的发展,必须尽快制定相关支持政策,建立有利于生物质能发展的市场环境。低碳经济不仅依靠技术创新和产业进步,更应根植于民众的日常生活细节,在日常生活中,鼓励多次性、耐用性消费,减少一次性消费。逐渐杜绝对环境产生威胁的持续消费方式和消费习惯,建立循环生产和消费的观念。在回答“今天你低碳了吗?”这个流行问话时,希望“低碳”由时尚演化为每个公民的生活习惯。在新能源领域,生物质能与发展较先进的太阳能

38、(光伏电池)、风能等比较,其显著优势是生物质能的全生命周期分析显示了大幅度节能和碳排放减少,同时生产的液体燃料(运输燃料)是其他几种能源无法提供的。references1zhang kunmin (张坤民), pan jiahua (潘家华). low-carbon economy (低碳经济). beijing: china environmentalscience press, 20092uk department of trade and industryour energy futurecreating a low carbon economy: energy white paper

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43、io-hydrogen production from wastematerialsenzymmicrobtechnol, 2006,38: 569-58212zhou mengjin (周孟津), zhang ronglin (张榕林), linjinyin (蔺金印). biogas practical technology (沼气实用技术). beijing: chemical industry press, 200413lim l t, auras r, rubino mprocessing technologies forpoly (lactic acid)progpolymsci,

44、 2008,33: 820-85214vink e t h, rabago k r, glassner d a, gruber p rapplications of life cycle assessment to natureworkstmpolylactide(pla)productionpolymdegradstab,2003,80: 403-41915li s, tenon m, garreau h, braud m, vert menzymaticdegradation of etereocopolymers derived from l-, dl-andmeso-lactidepo

45、lymdegradstab, 2000,67: 85-9016mochizuki m, hirami mstructural effects on thebiodegradation of aliphatic polyesterspolymadvtechnol,1997,8: 203-20917chen g qa microbial polyhydroxyalkanoates based bio-andmaterials industrychemsocrev, 2009,38: 2434-244618chen g q, wu q, xi j z, yu h p, chan amicrobial

46、production of biopolyesters polyhydroxyalkanoatesprognatsci, 2000,10: 843-85019sudesh k, abe h, doi ysynthesis, structure andproperties of polyhydroxyalkanoates: biological polyestersprogpolymsci, 2000,5: 1503-1555 薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅

47、聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃

48、羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀

49、袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈

50、袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅

51、螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂

52、蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀

53、蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅

54、羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂

55、羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿

56、袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇螄羆莀蕿羀羂荿螂袂芁荿蒁蚅膇莈薃袁肃莇蚆蚄罿莆莅衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒃螂蚀肆蒃蒂羆羂蒂薄螈芀蒁蚇羄膆蒀蝿螇肂葿葿羂羈膆薁螅袄膅蚃羀膃膄莃螃腿膃薅聿肅膂蚈袂羁膁螀蚄艿膁葿袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇蒆袆节芆蚈蝿膈芅螁羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆芃蚅螆膅莂莅羁肀莁蒇

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