生物技术与清洁产品清洁生产工艺

生物技术与

清洁产品、清洁生产工艺我国经济发展模式存在的

主要问题高资本投入高资源消耗高污染排放低效率产出资源再利用率1.高资本投入每增加1亿GDP的固定资产投资（亿元）五年计划“六五”“七五”“八五”“九五”“十五”投资亿/亿1.82.151.64.495.012.高资源能耗

几种高能耗产品单位耗能和世界先进水平的比较世界先进水平中国乙烯综合能耗/千克标准煤（吨）629（日本）889.8火力发电煤耗克/瓦·时312（日本）380钢千克煤/吨646（日本）726合成氨千克煤/吨970（美国）1200水泥千克煤/吨128.4181.0中国GDP和资源消耗量占世界的份额GDP3.9能源12.3钢材27水泥45.6铜19.1铝19锌20.9铅17镍10.7锡23.9镉27.1纸14.2主要国家五类主要资源消耗占世界份额（％）水资源能源钢材水泥有色金属中国15.812.326.645.619.1美国14.023.511.56.017.65日本2.755.158.44.56.9英国0.352.31.391.171.84德国1.43.43.851.76.6法国0.972.651.721.163.0印度15.03.583.56.02.78加拿大1.353.081.780.501.97韩国0.712.165.253.284.6俄罗斯2.326.702.482.252.66主要国家及地区单位GDP能耗强度单位GDP一次能源消耗量千克石油/美元世界最少排序世界平均水平的倍数中国0.850533.12中国香港0.13380.49瑞士0.09210.34爱尔兰0.09220.34丹麦0.09330.34日本0.11740.43意大利0.12350.45美国0.210200.77俄罗斯1.517565.58印度0.583472.14韩国0.350321.29世界平均0.272主要国家地区单位GDP水资源消耗强度立方米/美元世界均值倍数世界排序中国0.3714.03100印度0.8339.05117日本0.0210.2318韩国0.0390.4333俄罗斯0.1781.9480新加坡0.0020.021瑞士0.0040.042英国0.0070.075美国0.0430.4636以色列0.0150.1612南非0.0830.9058沙特0.0790.8656世界均值0.0921.0061单位GDP有色金属消耗强度（千克/百美元）及排序（共70个国家及地区）消耗量世界均值的倍数排序科威特0.0190.111中国香港0.0300.183瑞士0.0610.3610英国0.0610.3611以色列0.0790.4713日本0.0980.5819美国0.0980.5820新加坡0.1070.6822续前表消耗量世界均值的倍数排序沙特0.1270.7626加拿大0.1400.8330德国0.1660.9935印度0.2811.6752南非0.3151.8754俄罗斯0.3732.2261韩国0.4612.7567中国0.8194.8869世界平均值0.1681.0037世界主要国家万元GDP的纸和纸板消费千克世界均值的倍数美国84.540.83日本77.060.76德国95.590.94英国79.550.78中国340.923.35世界均值101.7013.高污染排放

若干世界主要国家污染物排放水平比较单位GDP有机水污染排放量（千克/万美元）单位GDPCO2排放量（千克/美元）中国18.92.625俄罗斯17.683.527印度11.871.748巴西4.520.615德国2.10.355加拿大1.620.645英国1.540.301日本1.120.279法国0.780.222美国0.710.523单位工业产值固体废弃物高于发达国家10倍。1997年世界银行估计我国空气、水污染造成的损失达540亿美元。世界银行认定的污染密集产业位次空气污染水污染金属污染整体污染1钢铁钢铁有色金属钢铁2有色金属有色金属钢铁有色金属3非金属矿物造纸化工化工4石油煤炭能源制品皮革制造石油提炼5造纸化工陶器制造非金属矿产6石油提炼其他化工制品金属制品造纸7化工饮料橡胶制品其他化工制品8其他化工食品电子产品橡胶制品9木材制品橡胶制品机械皮革制品10玻璃制品石油炼制非金属制品金属制品几大行业工业污染排放量

废水 废气 固体废物 吨/万元 万米3/万元 千克/万元食品 18.83 3742.5 2.0纺织业 14.38 2032 0.9造纸业 190.2 11779.9 43.1化学工业 122.3 16718.9 14.8医药工业 52.4 4297 0万元产值工业污染物排放量

工业废水 工业废气 固体废物 （吨） （万米3） （公斤）北京 19.4 1.42 26.2天津 10.5 0.67 1.0上海 23 0.82 1.0山东 10.33 0.82 1.3浙江 12.45 0.37 1.4广东 13.79 0.68 1.3江苏 17.91 0.49 1.1青海 36.26 2.67 477.7云南 38.1 1.28 227四川 36.1 1.12 67.84.低效率产出

世界主要国家第二产业劳动生产率中国1韩国7德国12法国16日本18美国305.资源再利用率

主要资源的回用率矿产资源30％50％废钢回用26％37％铝21％40％工业用水＜60％75～85％轮胎4％10％（欧盟18.8％）纸27％45.9％（德国75.7％）主要矿物资源估计可使用年限石油20天然气60～75煤200镍46铝44金10铜25银12铅29铂17锌43铀18汞20人类可持续发展所面临的问题总量人口就业率智力化老龄化11％（2020年达17％）资源能源不可再生资源环境水生态环境土地耕地减少（近20年来减少2亿亩）沙漠化（上世纪90年代后每年扩大约2500平方公里）保持可持续发展的对策1.循环经济（资源循环使用）2.节约资源（能源），发掘新资源3.利用国际资源4.提高资源（能源）利用效率5.绿色产品、绿色工艺6.采用生物技术7.保护环境及土地8.控制人口减少资源能源消耗减少废弃物排放改变原料路线改变物质生产工艺清洁产品、清洁工艺的特点1、省能源消耗2、省原材料消耗3、减少废弃物排放

无生物资源的消耗量

生物资源的消耗量

地球温暖化的影响

臭氧层破坏的影响

对人的毒性

水生生态毒性

陆生生态毒性

光化学氧化剂的生成

环境酸化

富营养化程度

废水量

臭气公害

噪音

生态及自然景观的破坏

对人的死伤程度清洁产品、清洁工艺评价项目生物技术能做些什么？改变产品生产原料路线改变产品生产工艺

氢

生物质 乙醇

沼气生物柴油

潜在生物质能：

陆地：1150亿吨/年

海洋：550亿吨/年生物技术在解决能源问题上的前景

糖蜜

淀粉

葡萄糖

乙醇

淀粉

乙醇

纤维素

葡萄糖

乙醇

酒精浓度10%

20%

生产用菌种：耐高温、耐乙醇、耐渗透压

自凝絮、快发酵

生物技术生产乙醇生产工艺的进步

乙醇代替汽油的可能性美国巴西燃用乙醇1400万吨1500万吨

多酶系统催化

非相关基质 产物 （发酵）

单酶催化

相关底物 产物 （生物催化）生物技术生产化学品的方式

淀粉酶 糖化酶

淀粉 麦芽糖 葡萄糖

异构酶

葡萄糖 果糖

天门冬氨酸酶

富马酸 L-天门冬氨酸

苹果酸酶

富马酸 L-苹果酸

水合酶

环氧琥珀酸 L-酒石酸

菊糖异构酶

菊糖 果糖

密二糖酶

棉子糖 蔗糖+半乳糖

生物技术在食品工业中的应用生物直接生产的化学品1.

医药品6.

色素2.

农药7.

化工原料3.

维生素8.

能源产品4.

氨基酸9.高分子聚合物5.

有机酸10.

保健品生物技术生产农用抗生素赤霉素井冈霉素7051杀虫素浏阳霉素Spinosaid多氧霉素多醚类抗生素放线酮黄霉素多粘菌素生物质原料生产的主要有机酸世界产量中国产量柠檬酸105万吨30万吨乳酸15万吨15000吨衣康酸3万吨6000吨生物质原料生产的主要氨基酸世界日本中国L-谷氨酸150万吨8.5万吨72万吨L-赖氨酸40万吨500吨20000吨L-谷氨酰胺2100吨1200吨－L-脯氨酸500吨250吨250吨L-苏氨酸30000吨5000吨400吨L-精氨酸1500吨1000吨－生物技术生产维生素β-胡萝卜素维生素C维生素D维生素B2泛酸菸酰胺生物素维生素B12生物技术生产保健品不饱和脂肪酸冬虫夏草虾青素灵芝辅酶Q10云芝有益微生物异黄酮生物质原料生产高分子化合物蛋白质（大豆蛋白、丝蛋白）核酸壳聚糖