什么是生物工程。什么是基因工程。什么是新能源；

生物技术在能源开发上的应用 地球上亿年积累的化石能源——石油、天然气、煤等，仅能支撑300年的大规模开采就将面临枯竭。如果按现有的开采技术和连续不断地日夜消耗这些化石燃料的速度推算，煤、天然气和石油的有效年限分别是100—120年、30～50年和18～30年。显然21世纪所面临的严重危机之一是能源问题。 能源分为不可再生能源和可再生能源。人们终于认识到，化石原料即煤、天然气和石油(包括核能)是不可再生能源，对它的使用不是无限的。可再生能是指太阳能、风能、地热能、生物能、海洋能和水能。目前，整个人类发展和工农业生产都离不开化石能源，人类应未雨绸缪，利用现代科技发展生物能源，是解决未来能源问题的一条重要出路。 “万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。绿色植物可通过光合作用将吸收的二氧化碳和水合成为碳水化合物，进而将光能转化为化学能储存下来。可以说，绿色植物就是光能转换器和能源之源，碳水化合物是光能储藏库，形成一个物质的循环。油葵、油菜、大豆、海藻、地沟油可以提炼生物柴油，秸秆、玉米等可以生产燃料乙醇……。 生物能源是指从生物质得到的能源，是通过绿色植物、藻类和光合细菌的光合作用，捕获太阳能，经代谢转换，储存于生物质中的能量，是太阳能的有机储存，是可再生能源的重要组成部分。它是人类最早利用的能源，生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。肺胃生物质，是光能循环转化的载体，主要是指粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物。如今，像作物秸秆、残枝枯叶、禽畜粪便这些日常生活中看似无用的东西，也有了用武之地。随着生物科学的迅速发展，只要对这些废弃物加以处理，我们就能从中挖掘出一个规模惊人的“绿色油田”。 古人钻木取火、伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。但是通过生物质直接燃烧获得能量是低效而不经济的。随着工业革命的进程，化石能源的大规模使用，生物能源正逐步替代以煤和石油天然气为代表的化石能源。目前的科技水平，已经让我们有能力挖掘出生物质所承载的光能，以其为原料生产对环境友好的化工产品和绿色能源。

目前，转基因技术广泛应用于农药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。例如重组疫苗、胰岛素、人生长激素的生产，纤维素的开发和利用，农业新品种的培育，环境保护和能源的生产等。

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。

不负时光，精彩护航。不知不觉奇瑞新能源小蚂蚁已陪伴用户走过了四载春秋，近一千五百个日夜相伴相知。回首2017年，奇瑞新能源小蚂蚁上市即热销，一举引爆微型纯电动 汽车 市场，成为同级领域的明星车型。这一路走来，其始终以贯穿时代的乐趣基因，不断迭代升级提升实力，满足消费者日益增长的多元化需求。时至今日，奇瑞小蚂蚁坐拥百万用户基础，累积销量突破20万台，成为最受年轻消费者青睐的微型纯电动车型之一。

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多次迭代 成就纯电小车标杆力作

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写在后面

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一、中国经济整体概况

1.中国经济现状

目前世界经济危机并没有改变中国高速经济增长的趋势。中国未来经济依然表现为高储蓄、高投资、高资本与高速度，如表1所示。对于中国经济的分析，主要从出口、房地产、内需三个部分剖析，这三个部分被称为中国的三驾马车，同时日益和国外接轨是中国经济的主流趋势。产业的发展是一个平滑增长的过程，它和消费能力、需求能力紧密相关。产业弥补式的增长特性使得在对待一个产业时需要有收放自如的控制力，不能过分的打压。但是中国经济增长轨迹的变化将被缓慢启动，调整的模式具有明显的需求先导型、产业内部深化等特点。此外，中国经济将步入一个较长时期的“次高速经济增长时期”，人们原来所想象的各种增长模式大转变并非想象得那么迅猛。

2.重点关注的新兴战略产业领域

1)新能源领域：重点关注的对象包括水电、核电、风力发电、太阳能发电、沼气发电、地热利用、煤的洁净利用、和新能源汽车等。此外，核电重大专项、大型油气田和煤层气开发、大型先进压水堆及高温气冷堆核电站也颇受关注。

2)新材料领域：重点关注的对象包括微电子和光电子材料和器件、新型功能材料、高性能结构材料、纳米材料和器件。

3)信息通信领域：重点关注的对象包括传感网、物联网，集成电路、平板显示、软件和信息服务，核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品，新一代宽带无线移动通信网，极大规模集成电路制造装备和成套工艺等专项。

4)生命科学领域：关注的对象包括转基因育种、干细胞研究，生物医药、生物育种，转基因生物新品种培育、重大新药创新、重大传染病防治。

二、新能源分类与特征

全国科学技术名词审定委员会审定公布新能源定义为：在新技术基础上，系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。具体来说，包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。所以概括的说新能源的两个重要的特点就是新技术和可再生。

世界新能源的分类可以分为三类：传统生物质能，大中型水电和新可再生能源。其中新可再生能源具体包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)。据ICTresearch研究分析表明，未来的新能源有：波能、可燃冰、煤层气、微生物、第四代核能源等能源。

三、新能源行业发展现状

国际能源署(IEA)对2000年～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%，在2000～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的4.4%。ICTresearch认为，IEA的研究过于保守，到2030年，可再生能源发电至少应占世界总电力的10%以上，要翻10～15倍。

1.中国新能源市场特征

中国风电资源主要是在东北、西北和内蒙古等地区，煤电资源主要在黑龙江、山西、内蒙古和甘肃西北等地。水电资源主要集中在西南地区，川渝云贵以及两湖两广地区。但是电力消费的中心却是在沿海地区，所以说我国能源的产生地区和电力消费中心是不匹配的，这对电网搭设和能源的利用都具有一定的考验。

2.中国新能源市场现状

1)光伏：市场短期的阴霾不掩长期灿烂，光伏辅料的国产化机会备受关注。光伏行业正在经历因产能扩张增速远大于需求增速而导致的供给过剩，全产业链面临价格下跌、利润水平下降的压力。ICTresearch认为短期内，从组件、电池片、硅片到多晶硅均面临利润被压缩的压力但长期看终端价格的下降有利于更早实现光伏平价上网，ICTresearch维持行业长期高景气的判断。

2)风电：行业整合加剧，行业龙头优势将愈加凸显，关注风机材料国产化的蓝海市场。短期供给过剩导致的全行业价格下行压力仍将持续。政策面对于风电制造业门槛的抬高和行业规范化治理的重视，将有利于风电行业走出无序竞争，提升行业集中度，未来行业将呈现强者恒强态势。

3)核电：安全风险巨大，等待政策明朗。由于日本核电事故造成的深远影响，各国相继出台政策计划逐步退役核电站国内政策并未改变目前的核电建设规划，但建设进度可能放缓，未来审批标准将愈见严格。

4)新型电池：新能源汽车和储能市场的量产启动可期，关注电池材料商的业绩释放。政策方面目前以示范运营先行，ICTresearch认为地方政府的扶持力度已经为新能源汽车运营提供了良好的政策环境充电/换电模式并行，为新能源汽车运营提供了必要的硬件设施。

四、细分产品详细分析

1.世界光伏市场发展历程

在能源紧缺、节能减排的格局下，太阳能的安全、无污染和资源无限等优良属性注定了太阳能必将成为人类的终极能源。光伏行业在政策扶持、成本下降、能源优势三大因素的引导下将长期高速发展。如图1所示。

2.中国与世界光伏市场规模现状

如图2、图3所示，中国2015年光伏装机量要达到10GW，这是因为中国政府对日本地震十分重视，重新检讨了能源结构，把新能源(PV)看做了重点。除了ICTresearch传统意义上要求光伏组件价格下降以便在有限的财政补贴内最大限度的推动光伏发展外，另外一个因素是电网建设。这主要是要解决长距离输送的问题，就是电网的建设(电网的覆盖范围要包含新疆、内蒙等)和输电成本的下降(主要包含超高压输电和直流输电等技术的突破)。随着今后国家输电网络的完善，给西北地区大规模光伏电站建设打下基础。但是，2011年多晶硅、硅片附加值、电池片附加值、组件附加值等各光伏产业链走势低位盘整。

3.光伏市场主要驱动因素及博弈方式

2011年8月1日，发改委网站正式发布非招标光伏项目实施统一上网电价。发改委将根据投资成本变化、技术进步情况等因素适时调整。如图4所示。

2011年8月12日，中国资源综合利用协会可再生能源专委会在京发布《中国光伏发电平价上网路线图》。《路线图》分析，按照以下假设：2009年光伏上网电价为1.5元/kWh，以后每年下降8%火电上网电价以后每年上涨6%。则到2014年，中国工商业用电价格首先超过光伏发电上网电价，率先实现“平价上网”。

4.光伏市场的细分产品现状

光伏逆变器是光伏系统核心功率调节组件，占整个并网光伏系统成本的10%～15%，具有较高的技术含量。目前全球逆变器市场主要被SMA所控制，市场份额高达40%以上KACO，FRONIUS，SIEMENS等第二梯队厂商占据了全球约30%的份额。目前，国内光伏逆变器生产企业处在成长阶段，发展潜力很大，但行业集中度高，进入难度大。

5.风电市场现状及分析

中国风电装机容量在经历了从2006至2009年连续4年翻倍成长后，2010年新增风电装机容量为1892万kW，再创历史新高，如图7所示。中国风能市场在未来几年行业增速将会下降，出现风机产能过剩严重的局面，风电采购电价补贴也将取消。ICTresearch预计从2012年开始，中国风电建设速度进入稳定增长期。

6.新型电池市场的细分产品现状

节能与新能源汽车示范推广工作开展两年多以来，示范推广已初具规模。截至目前，25个试点城市节能与新能源汽车总保有量超过1万辆，其中私人购买新能源汽车超过1千辆，建成充/换电站近100座，充电桩4500多个，示范运行总里程超过33000万公里。但节能与新能源汽车示范推广工作任务艰巨，还有较大的挑战，需要加强协作，共同推进。

2011年，国内锂离子电池的累计产量达到约22亿只，同比增长22%镍氢、镍镉等碱性二次电池的累计产量为约5.8亿只，同比增长20%，铅酸蓄电池累计产量为12000万千伏安时，同比增长9%。从单月的情况来看，锂离子电池产量增速从高位逐步回落镍氢、镍镉等碱性二次电池月产量增速触底反弹。铅酸电池的月产增速呈下降态势。

动力电池市场的放量仍需等待。对于市场最为关注的动力电池市场，ICTresearch认为前景不容质疑，但其放量启动的时点应该2013年左右。目前新能源汽车的发展正处在基础设施的完善、相关标准的确定和商业模式的确定等阶段，相关利益集团之间的博弈和定位的过程还都没结束。因此其真正启动拐点的到来仍需要一定的时间。对于空间同样广阔的储能市场，ICTresearch认为其发展时点应该在动力电池大规模应用之后，目前受制于高成本而难给行业带来实质影响。

五、行业整体策略建议

在面对这样一个潜力巨大的市场，新能源的产品厂商较多，种类较多，技术发展也比较快，所以竞争会比较激烈。因此，如何把握客户的需求，如何应对来自国际市场的金融压力，怎样去寻求更好的合作伙伴，怎样保持成本领先，技术领先，并具有环保优势等，这些问题都是我们应该深思熟虑的方面，解决这些问题，才能领跑新能源这个行业。

一、发展新型燃料电池

燃料电池使用气体燃料（如氢、甲烷等）与氧气直接反应产生电能，其效率高、污染低，是一种很有前途的能源利用方式。传统燃料电池使用氢为燃料，而氢气不易制取又难以储存，致使燃料电池成本居高不下，美国宾夕法尼亚大学研究人员设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。研究人员曾尝试用便宜的有关碳氢化合物为燃料，但化学反应的“残渣”很容易积聚在镍制的电池正极上导致断路，而使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极，解决了“残渣”积聚问题。新研制的燃料电池可用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5种碳氢化合物做燃料源，可以通过微生物发酵途径生产甲烷等碳氢化合物，成为研制新型燃料电池较为丰富而广泛的原料来源。目前这种新型燃料电池的能量转换效率还较低，有待进一步研究改进提高。

二、开发军民两用的生物能源

不论军用的兵器如机动装备大部分，或是民用的汽车等交通工具均以汽油、柴油为燃料、若用氢气作燃料更为理想，其特点：（1）洁净，不污染环境；（2）热效率高，约是汽油的3倍；（3）生物制取氢气有潜力。正因为如此，充分利用生物技术生产氢气将大有可为。如用一种红假单胞菌（Rhodopseudomonassp）为生产菌，以淀粉为原料生产氢气取得良好效果，每消耗1克淀粉可产氢气1毫升。用氢和其他少量燃料混合可替代汽油、柴油。乙醇也是一种洁净生物燃料，用途广泛，可用来替代汽油和柴油。日本、加拿大等国家用基因技术建构的“工程酵母”以其高产酶的活力，酶解纤维素制取乙醇；也有建构的“工程大肠杆菌”能将葡萄糖有效地转化成乙醇；这类乙醇均可替代汽油或柴油使用，随时为机动装备提供大量生物燃料。其实，产氢、产乙醇的生物不仅有细菌或“工程菌”，而且某些藻类或其他微生物均有生产氢或乙醇的能力。美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻（Chlamydomonasreinhadtii）的绿藻（真核生物）具有持续大量产氢能力。关键在于控制其生长环境，从生长营养液中去除硫素，在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧；在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量，利用所贮存的能源以实现其最终产氢的目的。一般说，这种天然藻产氢量很低，为此，一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素；另一方面，采用分子遗传技术改造藻的特性，以提高其产氢能力。由此可见，充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。

三、微型绿藻是索取氢能的最廉价途径

上面已提到绿藻和微生物产氢途径，这里强调微型绿藻制取氢气的前景，科学家预测，当石油和天然气耗尽时，氢气也许是一种较为理想的能源。关键在于找到一种廉价产氢的方法。有专家认为，利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用，分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快，全世界到处都有它的分布，它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气，有实验研究报告指出，一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升，还需进一步提高产氢效率。注意两点：（1）运用基因工程技术改进这种产氢系统，有可能使氢气产量增加10倍或更高些；（2）细胞固定化技术的应用，有可能提高微型绿藻持续产氢能力。在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划，积极建立“产氢藻类农场”，为实现氢能源规模生产做出巨大努力。加拿大已建成每天生产液态氢10吨的工厂；日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点，将研制用于火箭发动机使用的冰糕状“脂膏氢”，以提高火箭发射推力。美国期望到2030年把氢能源作为美国一种主要能源。看来，微型绿藻和光合微生物生产氢能源将大有开发之势。

四、充分利用有机垃圾或有机废水为原料生产氢能源

日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果，产率颇高，可将氢气不仅直接作洁净能源使用，而且为燃料电池的开发提供优质原料，更为经济实用，具有潜在的开发优势。研究人员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株，与加水研碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起，于37℃下发酵生产氢气，所得实验结果表明，每1公斤生活垃圾可获49升氢气；制氢后所余下的生活垃圾呈糊状，无臭味，可进一步实现资源化，使之成为农田有机肥料如堆肥。据称，日本研究人员为制取氢气的生活垃圾可循环利用，还研制新型“发酵设备”更有利于提高生活垃圾制氢效力。我国哈尔滨建筑大学研究人员已建立以厌气活性污泥为原料的有机废水经微生物发酵法生产氢的技术。有几个特点：（1）发酵法未采用纯菌种；（2）未用细胞固定化技术可持续产氢；（3）制氢系统工艺运行稳定；（4）所获氢的纯度高；（5）制取氢的产率比国外同类小试验高几十倍。目前已进入中试规模的连续产氢，其量可达每立方米产氢5.7立方米，纯度达到99％。有望进入工业化生产，为氢能源的开发提供一条可行的生物途径。

五、以CO2废气为原料开发新能源

来源广泛的CO2既是重要温室气体之一，也是化工原料，当CO2的释放与吸收未达到动态平衡时必然给生态环境产生不良后果。为此，CO2作为一类废气如何进一步转化，实现资源化的研究有着重要意义。其中将其实现能源化是值得注意的研究课题。至少可采用化学方法和生物方法使CO2转化能源。

（一）、化学方法利用催化剂：用高效催化剂沸石，约99%的活性铝颗粒表面吸附铑、锰，按CO2与氧的比例为1∶4,300℃、1个大气压条件下，至少90%的CO2可转化为甲烷，若10个大气压时，其转化率可达100%。当然也有一个降低氢、铑的成本问题。所获得的甲烷不仅提供能源和化工原料，同时包括CO2在内减轻温室效应发生带来好处。

（二）、生物方法利用藻类：前面已提到藻类特别是那些微型单胞藻不论是原核的或是真核的，它们是吸收CO2进行光合作用生产绿色新能源最有效途径。大量微型藻增殖过程中充分利用CO2，在光照条件下合成有机物将太阳能储存起来，其藻体生物量称得上是个巨大的“储能库”，因此，将其制作固体燃料或者说干燥燃料是可行的，英国将它用于发电；也可用各类藻体包括海藻在内的生物量为原料，通过发酵途径制取甲烷及其它能源；微型藻细胞固定化连续产氢能也是可取的。正因为各种藻类所表现特定功能，既是“储能库”，又是“供能库”，从中可获取所需要的洁净能源。因此有专家预计，利用CO2制造生物能源特别是氢能将是本世纪大有希望而较为理想的能源供应。

六、微生物发酵生产乙醇大有可为

乙醇俗称酒精，既用于医药、化工，又是未来要发展的一类无污染的洁净能源，也是重要再生能源之一，具有燃料完全、效率高、无污染等特点。用它稀释汽油所配制成“乙醇汽油”，替代含铅汽油，功效可提高15％左右。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，大大减少大气污染。既然乙醇用于汽车燃料显示其优越性，那么如何采用最佳途径来生产乙醇呢？其中采用最经济而实用的办法制取乙醇有两方面值得认真考虑：一是利用废弃的农业秸秆为原料生产燃料乙醇；二是培植绿藻生产乙醇。就前者而言，秸秆在全球是一类量大面广的作物废弃物，我国每年有6.5亿吨秸秆的产出，直接燃烧污染环境，如果利用这些秸秆哪怕是一部分生产燃料乙醇的话，那是一件利国利民的事，有利于保护生态环境。如果利用乙醇作为汽油添加剂来代替现用的含铅汽油添加剂---甲基叔丁基醚（MTBE）的话，那么不论是改造汽油提高效率或是保护生态环境是非常有益的，很有商业潜力。2年前在美国燃料用乙醇达413万--586万吨，约占美国乙醇消费量的83％-87％；目前我国燃料乙醇生产及市场都是空白。然而，乙醇作为一种有效的汽油含氧添加成分是有其优越性的，在美国，有8％的含氧物汽油中所添加的含氧物是乙醇，而现在MTBE的替代物只有乙醇。有报道指出，美国加州至少有1万处地下水受到渗漏的MTBE污染，全美国则有14％的饮水井被污染，而MTBE是动物的致癌物，对人体健康也有潜在的危害。政府一方面禁止汽油中使用MTBE添加剂；另一方面积极发展乙醇作为其替代物的生产。美国加州一个州今后2年每天需要乙醇达3.5万桶（注：美制1桶＝31．5加仑），5年后需求量将为9.5万桶。为此，美国的乙醇生产商已在扩大乙醇的生产能力；无疑，MTBE的禁用给乙醇工业带来无限商机。从此也可以看出，把握开发燃料乙醇的商机正是发展绿色新能源的必需。在我国，有条件，有能力，也有技术充分利用废弃的各类秸秆实现资源化或能源化是完全可能的。每年只要从6.5亿吨秸秆中利用1亿吨来生产燃料乙醇的话，那么乙醇产量可达2000万吨。据有关专家对其经济评估，认为以秸秆为原料生产乙醇的成本低于用粮食发酵生产乙醇的成本；而高于炼油厂生产汽油的成本，但与汽油添加剂MTBE相比更显示其竞争力。尽管秸秆生产燃料乙醇有它一定特色和优越性，但对其生产工艺和效力尚需作进一步探究。至于绿藻制取乙醇与传统微生物发醇途径生产乙醇是大不相同的。绿藻是一类自养型真核生物，其中如单细胞小球藻用来开发新能源很有潜力。日本一家公司的研究小组从表层海水中获得一种叫Tit－1的海藻新品种，类似小球藻（直径约10μm），白天它与普通植物一样在光照条件下将CO2转化为淀粉贮藏起来，还能在弱光或厌氧条件下将淀粉转化为乙醇，有其特点：不会造成环境污染，能吸收大气中CO2，大大减轻温室效应，并获得乙醇产品。这种自养型与异养型的有机结合生产乙醇是个典型实例，具有独特的优越性。

总之，上面提到的六个方面不论以何种形式获得各种不同的燃料或能源，作为一类不污染环境的一代洁净生物燃料或生物能源均有“绿色能源”之称，是未来能源建设的发展方向。现代文明进步，人类的生存与发展，迫切需要洁净新能源和无污染的生态环境，它们彼此之间是紧紧联系在一起的。可以预料，21世纪随着各项建设的需要和科技进步，绿色能源必将得到进一步发展。

1.人体能量

如果你生活在大城市，那么在不久的将来，你的身体也会成为一种城市能源。人类活动如跑步、散步等都可以用来产生能量。美国麻省理工学院建筑和规划系的学生詹姆斯·格拉汉姆和撒德尤思·朱思雅克设计出一个可将人行走时产生的能量转化为电能的“概念性城市设计”。在城市里铺设采用压电材料制作的地板，内装动作感应系统，可将行人的每一个行走动作瞬间产生的能量都转换成电能。他们的这种设计可以实现未来城市的基础设施照明，是未来城市基础能源的一种很有借鉴意义的新能源替代方法。人体能量也是第一次成为最有可能实现的新能源产品之一。

2.粮食能源

迅速增长的生物燃料让我们得到启示：粮食永远伴随人类的一生，那么粮食产生的能量也会永远伴随人类一生。澳大利亚的一家公司就已经从椰子上开始生产能够替代柴油的新能源“椰子油”了。椰子作为替代柴油的燃料由来已久。在第二次世界大战期间，由于柴油供应短缺，在当时的菲律宾，椰子油就成为一种受当地人喜欢的替代燃料。大约半打椰子就可以生产出一升汽油产生的能量。

目前，世界各国都在开始研究粮食能源，希望从伴随人类一生的粮食上找到未来可替代石油的能源。欧洲的国家在研究如何从葡萄中提炼乙醇。

3.藻类能源

在科学家的眼中，藻类是地球上石油和天然气的来源，并且藻类被环保者和能源生产者视为最环保的物质。有数据表明，每亩大小的藻类可以产生比传统的乙醇来源（如玉米）高15倍的能源。这些绿色植物甚至可以像海绵一样如饥似渴地吸取二氧化碳。

在过去，用藻类提取能源的费用非常昂贵。加上藻类的生长受诸多条件限制，阻碍了其作为大规模生物燃料的生产应用。特别是藻类需要在大量的阳光下才能生长，这制约了藻类能源的发展。但美国旧金山的Solazyme公司却设计出了一个新的办法，他们在黑暗的环境中用糖喂养海藻，然后再提取加工成各种燃料。目前该公司还在尝试转基因藻类植物的提取和加工，一旦未来得到许可，转基因藻类将成为重要的新能源来源。

4.细菌能源

大肠杆菌一向不受欢迎，但是在未来也许就很受欢迎了，因为能从大肠杆菌中提取能源。

美国硅谷的LS9公司的研究员去年初已经发明了一种细菌遗传改造转基因技术：细菌中也可以提取“石油”。他们利用生物工程技术，对包括大肠杆菌在内的不同菌株进行遗传改造和微生物转基因培养，促使这些微生物在细菌的作用下，把能量转换成乙醇或石油替代品。

在未来，一切都成为可能，细菌也会成为最受欢迎的能源产品。

5.垃圾能源

在上世纪80年代好莱坞的典型影片《回到未来》中，疯狂的科学家用香蕉皮、蛋壳和其他形式的垃圾转变成气体，来作为时间旅行机的燃料。现在，好莱坞科幻电影中的情节变为了现实。加拿大拟建造北美地区规模最大的汽化垃圾发电厂。科学家相信在经过初期焚烧发电的简单工艺之后，新技术的出现在未来有望引领垃圾发电进入新阶段。

该新型垃圾发电厂号称北美第一的汽化垃圾发电厂。整个项目将耗资1.25亿美元，建成之后每天能吸收城市生活垃圾400吨，每天发电量可达到21兆瓦。

废物转化为能源一直很有争议，批评人士认为在产生能源的同时会伴随出现温室气体。但是科学家发明的一种名为等离子电弧汽化发电的技术。这种技术在经济成本上和环保指标上具备很大优势。加拿大帕拉斯科能源集团已经和政府签订合同，采用这种新技术在未来生产更多的能源。

6.天气能源

这听起来有点不可思议，不过加拿大工程师路易斯·米彻尔德正在实验一种新的清洁能源产生方式：人造龙卷风。他提出的大气能源转换理论非常吸引人。这个理论并不复杂，当气流上升温度升高时就会引起温度的差异，于是空气随之开始形成漩涡，漩涡带动发电机产生电能。

此时的漩涡已经是可以抵达对流层的真正龙卷风了，其风速高达每小时200英里。用这种发电系统能够产生200兆瓦特的电能，这足以供给20万户家庭的用电需求。

在日本，寒冷的天气也不会被白白浪费掉。日本北海道新千岁机场使用冬季的积雪为夏天机场的候机大楼降温，机场跑道使用顶级的隔热设备，能够最大限度地减少积雪融化。据测算，这一计划如能实现预期目标，每年可节约制冷费用约6000万日元，此外还能通过减少用电而起到削减二氧化碳排放的效果。

7.温室气体能源

发展清洁能源是为了遏制温室气体对环境造成影响的一大原因。但是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家认为，其实温室气体一样也可以产生清洁能源，这是因为现有的技术可以将有害的温室气体变成燃料。例如温室气体中的碳酸钾在一些化学手段下可以高效吸收空气中的二氧化碳。另一个值得我们注意的是，科学家正在测试一种热电发电机，看看是否从汽车排气系统中的废气中重新捕捉能源并产生电力。

8.有机废物能源

清洁能源其实来源并不清洁，简单地说，就是将有机垃圾变成燃料。美国正大规模兴起使用清洁能源的热潮，旧金山的人们在城市街道上收集宠物粪便，宠物粪便通过一定的设备可转化为生物燃料。在加利福尼亚州，老式的沼气设备非常受欢迎。

未来也许这些有机废物通过技术革新也会成为新能源产品。现在在美国，已经出现了专门收集有机废物的能源转换工厂，专门收集各种有机废物，来提取生物燃料。

9.IT能源

开发替代能源可以缓解能源困境，但它们并非惟一的解决办法。

家庭和企业的大部分能源成本很高，是因为利用能源的效率不高，浪费太严重。美国一家新成立的Sentilla公司，重点研究能源管理技术。

通过智能芯片和软件来提高能源利用效率。他们研制的芯片能够测量计算机和服务器的耗电量，然后通过分析数据，得出最有效的使用IT设备的计划，充分提高IT产品的能源使用效率。

谈到利用效率，人们经常会说可以升级电网。但是由于技术问题，传统电网产生的电能至少有7%都被浪费掉了，无形中给消费者增加了成本。美国银泉绿色科技公司认为，未来智能电网技术可能会解决这些浪费问题。该公司把网卡集成到电力设备、燃气表、及水表上，使每个家庭的电器终端拥有独立的IP地址，这样就可以跟踪监测公用事业企业和消费者的实际能源消耗情况，达到节能的目的。

10.空气能源

当不刮风时，风力发电场就必须依靠其他的能源来维持发电机的运行。空气如何持续不断地提供能源呢？随着汽车制造商在这方面投入越来越大的兴趣，空气能源的利用技术将不是问题。

压缩空气能源储存系统的原理是将空气压缩进地下存储罐，作为风力涡轮机电机的备用能源。汽车制造企业还期望利用类似压缩空气的原理制造出零排放的汽车。一家瑞典汽车制造公司MDI，开发出了这种储存压缩空气燃料罐的空气动力原型车，能将压缩的空气高压储存在燃料罐中，当空气被释放，它的膨胀力会推动引擎的活塞运动。