【专家解说】：美科学家利用微生物让碎草杂物都变成可用新能源
2007/7/11 9:36:00
来源:科技日报/李学华
在美国加州大学戴维斯分校周围的农田里，有一排排装满微生物的大桶，这些微生物每天要吞食掉8吨来自宾馆饭店和自助餐厅的残渣剩饭、碎草杂物等垃圾，生产出30万升-60万升生物气体。这种气体可用于燃烧发电，也可以压缩成液化燃料使用。这是由该校生物工程专家张瑞红(音译)设计的利用微生物将各种生活垃圾转化成生物气体的生物反应器。
这个生物反应器与以往要在水中进行的厌氧生物反应器不同，它可以直接对固体，如食物等生活垃圾进行转化，而且转化速度要比通常的系统快30%-50%，产生非常干净的气体(主要是甲烷和氢气)，其燃烧后放出的有害物质要远少于目前使用的汽油和柴油。
目前为止，科学家对微生物如何将这些废物转化成气体的机理知之甚少。最近2年来，快速便宜的基因测序手段为微生物学家研究微生物种群提供了新的工具。通过对这些微生物基因进行测序，科学家希望进一步了解它们的作用机理，找到更有效的利用方法。科学家从生物反应器里取一小块泥巴，就可以从中分离出DNA，测出整个微生物种群的基因序列。美国能源部联合基因组研究所计划明年对张瑞红反应器中的微生物进行基因测序，这将有助于科学家了解在反应器中都有哪些微生物，哪些基因是占据主导地位的。同时，科学家还将测试在不同温度和酸碱度条件下，这些微生物种群是如何变化的。这对整个系统的转化效率有极大影响。
张瑞红认为，对这些微生物进行基因测序，将使我们更好地了解谁在唱主角，我们可以更准确地控制条件，改进设计，进一步提高将废物转化成气体的效率。她还说，当地政府和一些食品厂家对这项很有潜力的可以减少垃圾的环保技术很感兴趣，她已和当地一家生物公司合作，准备将这项技术商业化。
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毒气+水=氢气:新的微生物带来新能源?
文/王东
06年01期
论坛
编者按:最近，美国的研究人员发现一种在温泉里生存，并能吸收一氧化碳，与水化合释放出氢气的微生物。这个发现也许给人们对获得氢能源提供了一个新的思路。
取一壶滚烫的热水，除去里面的氧气，混入一些有毒的一氧化碳，最后加入少许的氢气，这听上去像女巫配制毒液的处方。可是，这是像Carboxydothermus hydrogenoformans之类的微生物首选的生存环境。
在2005年11月27日出版的《科学公共图书馆遗传学》(PLoS Genetics)杂志上发表的一篇论文里，美国基因组研究所(The Institute for Genomic Research)科学家领导下的研究小组报道了对这种有机体完整的基因组序列的判定和分析。这种从俄罗斯的火山岛国后岛(Kunashir)的温泉里分离出来的微生物的生命几乎完全依赖一氧化碳。当它正常的消耗有毒气体时，与水混合就产生了“废气”--氢气。
当世界愈加认为氢气是种潜在的生物燃料时，获取这种微生物的基因组就越显得意义非常。“C. hydrogenoformans是种能快速生长的微生物，它能把水和一氧化碳转化成氢气”TIGR 进化学生物学家、PLoS Genetics研究处高级作家乔纳森•埃尔森(Jonathan Eisen)评论说，“如果你对生产一种新的清洁燃料感兴趣，这种微生物将会给你提供一个极好的开始。”
在测定这种微生物的基因组序列中，埃尔森和他的合作者发现在一氧化碳上的C. hydrogenoformans比其它物种生长得更为迅速的原因。值得夸耀的是这种微生物有至少五种不同的蛋白质生成器，它们能把一氧化碳用作脱氢酶，这样生成器能控制有毒气体。每一种生成器看上去都允许生物体用不同的方式利用一氧化碳。依赖一氧化碳存活的其它大部分生物体只有一种这样的生成器。换句话说，如果其他的生物体有适合的混合容器来处理它们的晚餐--一氧化碳，这些物种才能成为真正的食品加工机，才使它们能够整天暴食温泉所提供的“自助餐”。
“发现表明微生物基因组序列对开发地球上广阔领域内的微生物生命的有益功能，具有延续价值。”美国能源部(DOE)科学办公室分部-生物环境研究办公室主任阿里•帕特纳斯(Ari Patrinos)说。资助这一研究的美国能源部正在寻找能生产清洁燃料的技术。
在它的基因组序列被确认之前，人类对这种能排出氢气的生物体知之甚少。利用计算机技术对其它生物体分析和对比，研究人员发现许多显著的特征。例如，基因组能够把一组完整的基因编译成能制造芽孢的密码，一种先前微生物不知名的能力。能制造芽孢的生物体最近引起了研究人员的极大兴趣，因为这一过程是在能引发炭疽热的细菌体内发现的，而炭疽之所以能够被用作生化武器，就是因为芽孢有抗热、抗辐射等特性。用这种基因组与那些制造芽孢的其他物种(包括炭疽病原体)的基因组相对比，埃尔森和他的同事确定对任何微生物形成芽孢可能所必需的最小生物化学机械。这种对吞噬有毒气体的微生物的研究或许能帮助我们更好的理解引起炭疽热的病菌生物学。
为了更好地完成这项研究工作，TIGR的科学家们以这种生物体的基因组为杠杆，对不同温泉里的微生态环境加以研究，他们想知道在不同的温泉会发现什么种类的微生物以及它们存在的原因。为了查明这些，研究人员对美国黄石国家公园、俄罗斯和广泛分布在其他场所的温泉进行研究，并分离和破译在那里发现的微生物的基因组。
“现在，甚至一些简单的问题，我们都无法回答。相似的温泉，孤立的世界能共享类似的微生物吗?微生物是怎样在温泉间游动的?我们的新工作将帮助我们发现这些真相。” 埃尔森说。
文章来源:The Institute for Genomic Research
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生物新能源跟踪
信息来源:人民日报
香港和宝国际控股有限公司采用自主拥有的生物活性引透技术，在以甜菜为原料生产生物质乙醇的研发实践中，取得了突破性成果，并经其设在宁夏银川的工厂近两年的工业化生产实践，使利用非粮食原料、低成本生产乙醇，实现“不与人争粮，不与粮争地，不与财政争钱”成为可能。
香港和宝国际2006年开始拥有自主知识产权并处于世界领先地位的生物活性引透生产非粮食类乙醇技术。该技术具有投资少、成本低、出酒率高、生产工艺兼容性强、污染程度低等一系列明显优势，已获得国内高新技术项目认定。公司2007年在宁夏银川建成年产1.5万吨96%乙醇的工业示范基地，并成功地在世界上第一次用生物活性引透技术以甜菜为原料生产出乙醇，且达到了工业化目标
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首个20万吨项目投产 我国燃料乙醇真正"非粮化"
信息来源:上海证券报
在发改委叫停玉米制乙醇项目后，非粮乙醇的产业优势日益凸显。近日，中粮集团投资的年产20万吨燃料乙醇项目正式在广西北海投产，成为我国迄今为止唯一投入生产的非粮燃料乙醇项目。专家表示，此举意味着中国燃料乙醇的发展路线将真正走向“非粮化”。
作为替代能源，以玉米为主要原料的燃料乙醇近年在国内迅猛增长，在一定程度上缓解了能源紧缺，但过度发展也带来粮食方面的隐患。数据表明，近年来中国生物燃料工业加工产能扩张过快，增长幅度超过玉米生产增长水平。2001年中国玉米工业加工转化消耗玉米仅为1250万吨，2005年增加到2300万吨以上，增长了84%;而同期玉米产量增长了21.9%，远低于工业加工产能扩张的速度。更值得警惕的是，粗放型加工已造成初级产品增多、玉米转化利用效率不高和严重的污染。
针对国内一些地方盲目发展玉米加工乙醇能力的情况，国家发改委去年底下发紧急通知，要求“立即暂停核准和备案玉米加工项目，并对在建和拟建项目进行全面清理。”前不久，原发改委副主任陈德铭明确提出，我国今后将积极发展非粮生物液体燃料，到2020年形成年替代1000万吨石油的能力。
此次投产的我国首个非粮燃料乙醇项目正是在上述背景下应运而生的。和国内其他燃料乙醇项目以玉米为原料有所不同，该项目的原料来源是木薯。广西是国内木薯主产区，北海市木薯种植面积为15万亩，年产鲜薯22.5万吨。20万吨燃料乙醇项目年需鲜木薯150万吨(折成干片为61万吨)。
据介绍，这一项目于2006年12月24日正式动工，选址北海合浦工业园区，占地550亩，总投资14.6亿元，分两期建设。其中，燃料乙醇一期项目建设投资7.6亿元，年产燃料乙醇20万吨、纤维饲料5万吨、沼气2970万立方米、二氧化碳5万吨
记者另从当地获悉，广西壮族自治区政府此前已下文通知，为推动生物质能源产业发展，从2008年2月起，当地将封闭销售车用乙醇汽油，以实现车用乙醇汽油替代其他汽油(军队特需、国家和特种储备用油除外)。
“这是中国燃料乙醇发展真正走向‘非粮化’的一个标志。”一位专家如此评价该项目投产的意义。
