生物技术在新能源开发中的应用
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。
伴随着生命科学的新突破,现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域,产生了巨大的经济和社会效益。 食品方面
首先,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量。
其次,生物技术可以提高食品质量。例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命。
第三,生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前,全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨,质量也有了重大突破,从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。
材料方面
通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一。
首先,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线。
其次,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维。
第三,利用生物技术可开发出新的材料类型。例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。
能源方面
生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率,另一方面能开发更多可再生能源。
首先,生物技术提高了石油开采的效率。
其次,生物技术为新能源的利用开辟了道路。 现代生物技术越来越多地运用于农业中,使农业经济达到高产、高质、高效的目的。
农作物和花卉生产
生物技术应用于农作物和花卉生产的目标,主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。
首先,生物技术既能提高作物产量,还能快速繁殖。
其次,生物技术既能改良作物品质,还能延缓植物的成熟,从而延长了植物食品的保藏期。
第三,生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如,用基因工程方法培育出的抗虫害作物,不需施用农药,既提高了种植的经济效益,又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种,1999年已经推广200多万亩,创造了巨大的经济效益。
畜禽生产
利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。
首先,生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度,而且能改良畜禽的品质,提供优质的肉、奶、蛋产品。
其次,生物技术可以培育抗病的畜禽品种,减少饲养业的风险。如利用转基因的方法,培育抗病动物,可以大大减少牲畜瘟疫的发生,保证牲畜健康,也保证人类健康。
农业新领域
基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。
利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗,人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。
利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物,它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因,因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物,由于这种转基因牛或羊吃的是草,挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白,生产成本低,可以获得巨额的经济效益。 医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。
疾病预防
利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统,产生专门针对病原体的特异性抗体。
20世纪70年代以后,人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内,利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白,把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国生产的基因工程乙肝疫苗,主要采用酵母表达系统产生疫苗。
疾病诊断
生物技术的开发应用,提供了新的诊断技术,特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用,使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。
图4-40是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展,全世界研制成功的单克隆抗体有上万种,主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起,用于癌症治疗,它准确地找到癌变部位,杀死癌细胞,有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。
DNA诊断技术是利用重组DNA技术,直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。
疾病治疗
生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。
利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物,减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。
基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。
世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的,她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能,治疗前只能在无菌室生活,否则会由于感染而死亡。经治疗,这个女孩可进入普通小学上学。截至1997年6月,全世界已批准的临床基因治疗方案有218项,接受基因治疗和基因转移的患者总数已有2557名患者。
在2013年6月3日的"Cell"期刊上发表的罗伯特·温伯格等研究人员在乳腺癌侵袭性的研究取得了新成果:基因决定乳腺癌细胞命运。
1990年,人类基因组计划在美国正式启动,2003年4月14日,中美英日法德六国科学家宣布:人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成,有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理,将为基因治疗提供更多的理论依据。器官移植技术向异种移植方向发展,即利用现代生物技术,将人的基因转移到另一个物种上,再将此物种的器官取出来置入人体,代替人的生病的“零件”。另外,还可以利用克隆技术,制造出完全适合于人体的器官,来替代人体“病危”的器官。 污染监测
现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法,主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。
人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物,监测它们对环境的反应,便能对环境质量作出评价。
核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如,用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。
近年来,生物传感器在环境监测中的应用发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件,具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。
污染治理
现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。
例如科学家利用基因工程技术,将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内,培育一种专门“吃”DDT的细菌,大量培养,放到土壤中,土壤中的DDT就会被“吃”得一干二净。
再例如科学家研制出一种耐污力强的生物菌种RhP,放到污染的水中,可在不消耗水体氧气的情况下,迅速吸收消耗水体中的氮、磷、硫、碳等污染元素,减少水体的富营养成份,切断蓝藻生长的营养来源,达到治理蓝藻的目的。
开设院校:江苏科技大学、浙江万里学院(生物技术为国家特色专业)
比较优势
从政策扶持的角度看,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,“大力发展用于重大疾病防治的生物技术药物、新型疫苗和诊断试剂、化学药物、现代中药等创新药物大品种”的表述表明,现代中药是我国生物产业发展中不可或缺的部分。
从横向的比较研究角度来看,美日韩等发达国家的经验表明,大公司、大牛股往往诞生于能代表其国家竞争力的行业,如苹果、丰田、三星等。以此推测,如果中国能出世界级的企业的话,最有可能的还是在我国的比较优势领域。
开发“绿色能源”已成为当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要手段。至少有14个工业化国家在开发“绿色能源”方面取得了良好成绩,其中有些国家通过实施“绿色能源”政策,在相当大程度上缓解了本国能源不足的矛盾,而且显著改善了环境。
我国拥有丰富的生物质能资源,我国理论生物质能资源50亿吨左右。现阶段可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。然而,由于农业、林业、工业及生活方面的生物质资源状况非常复杂,缺乏相关的统计资料和数据,以及各类生物质能资源间以各种复杂的方式相互影响,因此,生物质的消耗量是最难确定或估计的。
近年来,我国在生物质能利用领域取得了重大进展,特别是沼气技术,每年所生产能源己达115万吨油当量,占农村能源的0.24%;由节柴炕灶每年所节约的能量己达52.5万吨油当量。
我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视,己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用技术的研究与开发,如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等,取得了多项优秀成果。政策方面,2005年2月28日,第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》,2006年1月1日起已经正式实施,并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明我国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位,并在政策上给予了巨大优惠支持,因此,我国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。
<生物能源>(中国投资咨询网)
第一章 生物质能概述
1.1 生物质能的概念与形态
1.1.1 生物质能的含义
1.1.2 生物质能的种类与形态
1.1.3 生物质能的优缺点
1.2 生物质能的性质与用途
1.2.1 生物质的重要性
1.2.2 与常规能源的相似性及可获得性
1.2.3 生物质能源的可再生性及洁净性
1.3 生物能源的开发范围
1.3.1 植物酒精成为绿色石油
1.3.2 利用甲醇的植物发电
1.3.3 生产石油的草木
1.3.4 藻类生物能源的利用
1.3.5 海中藻菌能源开发
1.3.6 薪柴与“能源林”推广
1.3.7 变垃圾为宝的沼气池
1.3.8 人体生物发电的开发利用
1.3.9 细菌采矿技术的研究
第二章 全球生物质能的开发和利用
2.1 国际生物质能开发利用综述
2.1.1 全球生物质能开发与利用回顾
2.1.2 欧洲各国生物能源研究机构简介
2.1.3 欧盟国家生物质能发展政策分析
2.2 美国
2.2.1 美国生物质能研发概况
2.2.2 美国生物质能的研究领域
2.2.3 美国将大力开发燃料乙醇和生物燃油
2.3 德国
2.3.1 德国生物质能的研发和应用状况
2.3.2 德国积极发展生物质能替代石油
2.3.3 德国生物柴油生产和销售状况
2.4 日本
2.4.1 日本生物质能的研究计划
2.4.2 日本生物质能发电应用状况
2.4.3 日本生物质能源综合战略分析
2.5 其它国家
2.5.1 英国大力发展生物质能产业
2.5.2 瑞典生物质能发展概述
2.5.3 巴西大力开发生物质能源
2.5.4 农业为法国发展生物燃料奠定基础
2.5.5 印度生物质能开发与利用概况
2.5.6 泰国积极拓展生物能源领域
第三章 中国生物质能开发和利用状况
3.1 中国生物质能发展概述
3.1.1 我国生物质能的资源概况
3.1.2 解析我国发展生物质能的动因
3.1.3 我国对生物质能的应用状况
3.1.4 我国生物质能发展的示范工程
3.1.5 我国发展生物质能的主要成就
3.2 全国各地生物质能利用情况
3.2.1 四川省生物质能资源及利用状况
3.2.2 内蒙古生物质能源发展状况及开发建议
3.2.3 湖北省生物质能集约化应用方向与途径
3.2.4 上海生物质能发展环境与建议
3.3 开发与利用生物质能存在的问题与对策
3.3.1 生物质能利用尚存三大瓶颈
3.3.2 消极因素阻碍生物质能的发展
3.3.3 生物质能开发与国外相比存在的差距
3.3.4 我国发展生物质能的主要策略
3.3.5 未来生物质能发展的基本方向
第四章 中国农村生物质能的开发与利用
4.1 农村生物质能的资源状况
4.1.1 我国农村农作物秸秆资源丰富
4.1.2 农村畜禽养殖场粪便资源状况
4.1.3 林业及其加工废弃物资源状况
4.2 农村生物质能源利用状况
4.2.1 我国农村生物质能利用状况回顾
4.2.2 发展农村生物质能对能源农业的意义
4.2.3 我国农村生物质能开发的主要策略
4.2.4 未来农村生物质能发展战略目标
4.3 主要地区农村生物能源利用状况
4.3.1 江苏农村的生物质能利用状况
4.3.2 北京加速农村生物质能源推广
4.3.3 吉林生物质能源项目的使用概况
第五章 生物质能开发与应用技术分析
5.1 生物质能技术的相关介绍
5.1.1 生物质液化技术
5.1.2 生物质气化技术
5.1.3 生物质发电技术
5.1.4 生物质热解综合技术
5.1.5 生物质固化成型技术
5.2 世界生物质能开发技术分析
5.2.1 国外生物质能技术的发展状况
5.2.2 世界种植“石油”作物技术概况
5.2.3 欧洲生物质能开发与利用技术分析
5.3 中国生物质能技术的发展
5.3.1 我国生物质能技术的主要类别
5.3.2 中国生物质热解液化技术概要
5.3.3 我国生物质能技术存在的主要问题
5.3.4 发展我国生物质能利用技术的策略
5.3.5 我国生物质能利用技术开发建议
第六章 生物柴油
6.1 生物柴油简介
6.1.1 生物柴油的概念
6.1.2 生物柴油的特性
6.1.3 生物柴油的生产工艺
6.1.4 生物柴油的优势与效益
6.2 生物柴油生产的原料来源
6.2.1 油菜成为生物柴油的首选原料
6.2.2 用廉价废旧原料生产生物柴油
6.2.3 花生油下脚废料开发出生物柴油
6.2.4 潲水油可以成为生物柴油原料
6.3 国际生物柴油行业分析
6.3.1 世界生物柴油发展迅速的原因
6.3.2 欧盟生物柴油行业发展现状
6.3.3 美国生物柴油行业发展状况
6.3.4 巴西将提前实现生物柴油发展目标
6.3.5 2007年德国将是生物柴油净出口国
6.3.6 2007年马来西亚将提高生物柴油产量
6.4 我国生物柴油产业发展概述
6.4.1 发展生物柴油的必要性和可行性
6.4.2 我国生物柴油产业尚在初级阶段
6.4.3 我国生物柴油技术发展的成就
6.5 2005-2007年生物柴油产业发展分析
6.5.1 2005年“生物柴油”植物栽培获突破
6.5.2 2006年生物柴油产业迎来投资高潮
6.5.3 2007年环保生物柴油试产成功
6.6 生物柴油发展中的问题与对策
6.6.1 我国生物柴油商业化应用的障碍
6.6.2 突破生物柴油产业发展瓶颈的对策
6.6.3 价格和原料供应问题的解决途径
6.6.4 解析生物柴油发展中的法律欠缺
6.6.5 推动中国生物柴油发展的政策建议
6.7 生物柴油产业发展前景分析
6.7.1 生物柴油在国内的商业化未来
6.7.2 我国生物柴油的市场前景广阔
第七章 燃料乙醇
7.1 燃料乙醇简介
7.1.1 燃料乙醇含义
7.1.2 燃料乙醇的重要作用
7.1.3 变性燃料乙醇简介
7.1.4 变性燃料乙醇国家标准
7.2 燃料乙醇生产原料分析
7.2.1 甘蔗是理想的燃料酒精作物
7.2.2 玉米生产燃料乙醇潜力巨大
7.2.3 不同类型原料的综合比选
7.2.4 发展燃料乙醇原料产业的建议
7.3 国际燃料乙醇产业分析
7.3.1 世界燃料乙醇工业发展回顾
7.3.2 欧洲国家推广应用燃料乙醇概况
7.3.3 乙醇燃料在美国的应用推广过程
7.3.4 巴西政府大力发展燃料乙醇工业
7.3.5 全球燃料乙醇替代汽油展望
7.4 中国燃料乙醇产业分析
7.4.1 中国燃料乙醇的生产与应用回顾
7.4.2 中国燃料乙醇推广的实践经验
7.4.3 我国发展燃料乙醇工业的基本原则
7.4.4 燃料乙醇企业面临成本高的难题
7.4.5 发展国内燃料乙醇工业的若干建议
7.5 中国燃料乙醇市场分析
7.5.1 我国燃料乙醇市场简况
7.5.2 燃料乙醇定价与经济性分析
7.5.3 燃料乙醇需求增加使玉米供应出现缺口
7.5.4 推广应用燃料乙醇的经验策略
7.6 燃料乙醇的发展前景和趋势
7.6.1 未来燃料乙醇工业发展前景展望
7.6.2 我国燃料乙醇工业市场前景广阔
7.6.3 木薯制造燃料乙醇的市场前景广阔
第八章 生物质能发电
8.1 国际生物质能发电情况
8.1.1 世界生物质能发电技术日趋成熟
8.1.2 北美地区生物质能发电发展概况
8.1.3 欧盟地区生物质能发电发展分析
8.1.4 生物质能发电未来的前景预测
8.2 中国生物质能发电产业分析
8.2.1 加快生物质发电的必要性和可行性
8.2.2 内地主要生物质发电项目建设情况
8.2.3 发展生物质发电对新农村建设意义重大
8.3 沼气发电
8.3.1 发展我国农村沼气发电的意义重大
8.3.2 我国农村沼气发电的应用技术分析
8.3.3 沼气综合利用发电的经济效益分析
8.3.4 沼气发电商业化发展的障碍与对策
8.3.5 未来我国农村沼气发电的发展前景
8.4 2004-2006年沼气发电项目运行状况
8.4.1 2004年无锡市的沼气发电电量大增
8.4.2 2005年浙江省最大的沼气发电项目成功运行
8.4.3 2006年四川首个沼气发电站在双流建成
8.4.4 2006年徐州建成首家沼气发电工程
8.4.5 2006年兰州大型沼气发电机组试车成功
8.5 秸秆发电
8.5.1 中国秸秆发电发展概况
8.5.2 中国应着力推进秸秆发电事业
8.5.3 国内秸秆发电的技术分析
8.6 生物质气化发电
8.6.1 发展生物质气化发电技术的意义
8.6.2 中国生物质气化发电技术的现状
8.6.3 中小型气化发电技术的现状和问题
8.6.4 生物质气化发电技术的经济性分析
8.6.5 生物质气化发电技术应用市场分析
8.6.6 生物质气化发电技术的发展策略
8.6.7 国家对生物质气化发电的政策支持
第九章 生物质能产业投资分析
9.1 投资生物质能产业的政策环境
9.1.1 我国开发生物质能的有利政策
9.1.2 发展生物质能的财政政策解读
9.1.3 农村能源发展的政策保障与战略思考
9.1.4 我国燃料乙醇工业的相关政策剖析
9.2 投资机会与投资成本分析
9.2.1 中国优先发展的生物能源项目
9.2.2 燃料乙醇行业已成投资热点
9.2.3 国内推广生物柴油的时机成熟
9.2.4 投资生物柴油的经济成本分析
9.3 投资生物质能产业的若干建议
9.3.1 生物质能利用应考虑的几个因素
9.3.2 投资生物质能发电项目亟需谨慎
9.3.3 开发燃料乙醇应关注三大问题
第十章 生物质能利用的发展前景
10.1 全球生物质能的发展前景分析
10.1.1 未来全球将面临能源危机的挑战
10.1.2 全球生物能源利用潜力预测
10.1.3 全球生物质能的发展前景广阔
10.2 中国生物质能的利用前景
10.2.1 我国开发利用生物质能具有广阔前景
10.2.2 我国生物质能资源潜力巨大
10.2.3 中国林业发展生物质能源潜力巨大
10.3 生物质能利用技术的未来展望
10.3.1 生物质能源技术市场前景广阔
10.3.2 未来生物质能应用技术的发展方向
10.3.3 我国生物质能利用技术发展目标
现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的,以DNA重组技术的建立为标志,以现代生物学研究成果为基础,以基因或基因组为核心,生物技术产业以基因产业为核心,并辐射到各个生物科技领域。
社会在不断的发展进步,生物技术的发展对人们的生活影响巨大。生物技术的发展在一定的程度上解决人们的健康和食品匮乏等常见的生活问题,提升了人们的生活质量。
随着工业的发展,环境污染问题已成为世界范围内的难题。解决环境污染的方法有物理法,化学法和生物法三大类,其中,生物法应用最为普遍。生物技术在能源开发,废水处理,塑料处理方面发挥了非常重要的作用。
生物能以其可再生,无公害等优点,在能源中占据越来越重要的位置。随着现代生物技术的迅速发展,人们已经可以利用现存的植物进行基因工程改造。生物能源是指通过生物的活动,将生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体或乙醇、油脂类可燃液体为载体的可再生能源。
分子生物技术已经成为医学领域极其有力的研究工具之一,在医学研究中,基因工程技术,人类基因组计划与核酸序列测定技术,基因诊断与基因体外扩增技术,生物芯片技术,分子纳米技术在帮助人们了解疾病的发生发展机制,疾病诊断和药物研制与开发中得到了广泛的应用。
现代生物技术对各行各业的发展起到了一定的推动作用,给人类社会的发展带来了巨大的影响。在实际应用中,我们要正确看待问题的发展,科学的应用生物知识,将生物技术的作用发挥到最优。
严格来说,自动化、智能化将会是社会发展的大趋势,因而与之相关的行业都会有不错的前景,例如智能机器人制造行业、智能养殖行业、物联网行业等。特别是在人工智能、自动化和生物技术等领域已经得到快速发展的情况下,也让这些行业拥有了比较广阔的就业市场。
一、智能机器人制造行业
智能机器人已经逐渐进入人们的日常生活,例如餐馆里的自动上菜机器人、校园里的智能快递车等,这也意味着智能机器人在未来将与人们的生活变得更加紧密,从而也给智能机器人制造行业带来了很不错的前景。甚至可以说,由于社会发展的趋势,使得智能机器人制造行业在一定程度上已经处于风口上,所以若是能把握住这次机会,该行业在未来必将大有可为。
二、智能养殖行业
要知道,由于智能养殖包含有科学养殖和自动化养殖的优点,因而智能养殖很可能会在未来成为一种主流的养殖方式,这也意味着智能养殖行业很可能会迎来了不错的发展机遇。之所以这样说,是因为智能养殖行业还在起步阶段,该领域内还存在不少空白,发展潜力十分巨大,这也意味着智能养殖行业的发展前景十分广阔,就业形势在一定程度上也是一片大好。
三、物联网
物联网的概念一直备受人们关注,并且该领域所囊括的范围十分广,同时也是很多新型技术所需要涉及的领域,从而也让物联网行业的发展前景十分可观。特别是在数字化逐渐应用到各行各业的情况下,社会对物联网技术的需求也愈发变大。由此可见,物联网技术很可能会成为社会进一步发展的基础。
当然了,除了上述提到的三个行业外,生物技术、可再生能源等行业也拥有不错的发展前景。
数百年来在燃料王国里唱“主角”的煤和石油都是远古时代的动植物生成的,那么能否种植能源作物,直接从能源作物生产燃料?这是21世纪普遍关注的一个新问题。理想的生物燃料作物应具有高效光合能力,到目前为止,科学家们已发现了40多种能够生产“石油”的植物。正在进行品种的选择和质量的优化,并准备尽快实行商业化生产。下面介绍几种理想的生物燃料作物。
芒——原产于中国华北和日本。其优点:1.生长迅速:一季可长3米高,人称“象草”。 2.生长泼辣:可在从亚热带到温带的广阔地区生长,在强日照和高温条件下生长茂盛,肥水利用率高。生长期间不施化肥和农药,凭它根状茎上的强大根系能有效地吸取养料。 3.燃烧完全:“芒”在收割时植株只含20%-30%水分,它在生长过程中从大气吸收多少二氧化碳,燃烧时就释放多少二氧化碳,不增加大气中的二氧化碳含量。4.成本低:其投入小于种植油菜的1/3。5.产量高:每公顷产量高达44吨。公顷平均年收获12吨石油,比其他现有任何能源植物都高,而且可连续收获多年。
海带和巨藻——原产美国加利福尼亚。从这种巨型海带中,可提取大量合成天然气,还可提取氯化钾和化妆品中的乳化剂。其特点:生长迅速,每天可长2英尺(l英尺= 0. 3048米),在不到 5个月的时间内,它可以长到200英尺(即60.96米)。美国政府在加州外海开辟了一片面积400平方公里的海底农场,专门种植巨型海带,以特殊的采收船采收,经自然发酵或人工加速发酵,一年可产生合成天然气达220多亿立方英尺,可供5万人口的城市一年之用。我国台湾科学家的试验结果,投资和操作成本都较低:每立方米的“海带天然气”价格为台币1.5元,而工业天然气是每立方米台币9元。仅此就可说:巨型海带够资格成为能源救星。巨型海带生长温度在15一20℃之间,且需要海流不大。我国澎湖及马祖附近的海湾适合巨型海带的生长。但因为巨型海带需要在海水深度为150-300米处才能得到足够的养分,矛盾是采收不易,阳光无法穿透而使光合作用难以进行。只有突破这个难题巨型海带的前途才能胜过其他各种生物能源。
巨型海带还可用来年产氯化钾、肥料,提炼出化妆品用乳化剂,并使鱼类和蚝类养殖增产。
美国西海岸附近海域盛产的一种巨型海藻,可提炼汽油和柴油作为石油的代用品。美国能源科学家正在试验,如试验成功,这海生植物的汽油的售价将低于一般汽油。巨藻一般有70-80米长,最长的可达到500米。巨藻还可提炼藻胶,制造塑料、纤维板,也是制药工业的原料。它含有丰富的甲烷成分,可以用来制造煤气。这一新的绿色能源具有诱人的前景。巨藻可以在大陆架海域大规模养殖。叶片较集中于海水表面,便于机械化收割。其生长速度惊人,每昼夜可长30厘米,一年可收割3次。
日本出光兴产中央研究所的生物化学研究所等成功地从一种淡水藻类中提取出了石油。这种藻类在吸收二氧化碳进行光合作用的过程中体内蓄集了石油。在研究过程中发现,这种藻类不仅二氧化碳的吸收率高,而且其石油生成能力远远超过预想的程度。这种淡水藻类广泛分布在世界各地的湖泊沼泽中。2克重的藻块在10天内就可增生到10克,其中约含5克的石油。与特殊的溶剂搅拌混合然后除去溶剂剩下石油。其发热量可与重油相当,其氮的含量只是重油的1/2,硫的含量仅为重油的1/190。燃烧后的灰中含有丰富的钾,可用来作肥料。但其对杂菌敏感,提取较为困难。科研负责人打算用湖泊进行大量培养等方法进一步探索实用化的途径。
生物燃料作物作为未来的一种新能源,与其他能源比有许多优点:l)它是一种绿色洁净能源,在当今全世界环境污染严重的情况下,应用它对保护环境十分有利。2)分布面积广,能因地制宜地进行种植,不需勘探、钻井、采矿,也减少了长途运输,成本低廉,易于普及推广。3)可以迅速生长,能通过规模化种植,保证产量,而且是一种可再生的种植能源,而非一次能源。4)使用起来要比核电等能源安全得多,不会发生爆炸,泄漏等安全事故。5)开发生物燃料作物,将逐步加强世界各国在能源方面的独立性,减少对石油市场的依赖,可以在保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。
欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物,英国拟种植150万英亩的芒属植物;德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂,其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆。
发达国家推广种植能源作物,不仅是国际环保的大势所趋,使能源可再生和综合利用,而且也为农业经济的复苏和改善土壤的要求所致。现代农业的高度生产、单一作物的种植以及过度机械化的结果,导致严重的土壤流失,在某些发展中国家,不当的耕种方式、种植对土壤有害的作物,造成对环境的不良影响。种植能源作物,不仅可阻止土壤的流失,还可帮助土壤建立新土壤层。科学家们认为:普通植物对于阳光的利用效率不到4%,如果通过研究使新型能源作物的阳光利用率提高到5%,那么只要世界农田面积的1/10,就可提供相当于目前人类使用的全部化石燃料的能源。到10-20年后,农民很有可能转而生产能源作物并在农场里建立发电站,广泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的开发,是解决未来能源的有效新途径之一。
故答案为:√
生物工程是由微生物学、化学、生物化学、化学工程和计算机科学等相互交叉发展而成的一门复合性学科, 被视为 21 世纪三大前沿学科之一,是生命科学通向应用领域的桥梁学科。 简单地说就是对生物进行创造和设计,是对生命有机体按照预先设计的蓝图,在分子、细胞、组织和个体等不同层次上进行新的构思,然后结合工程学科的知识用它们大规模的生产出各种对人类有益的生物产品。它在医药,农业,环境,能源,采矿,特别是在人体生命科学。在整个世界范围内,19世纪中期,法国人巴斯德首先证实了发酵是由于微生物的结果,并建立了微生物的纯培养技术,这些为现代生物工程专业的出现提供了必要的理论基础。我国,为了跟上时代的发展,培育更多的生物工程人才,以清华大学、北京大学、浙江大学、复旦大学等几所重点院校为代表,全国各大院校基本上都开办了生物工程专业,专门培养掌握生物化学技术及其产业化的科学原理,掌握现代生物学、生化反应工程、酶工程、基因工程、发酵工程等生物工程技术,具有研究和开发生物化工产品、生物保健品、生物药品的能力,能够在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术、新产品研制开发等工作的高级科技人才。
专业优势主要有社会认可度高,对本专业有较高期望 ;知识范围广,生物学基础强,工科知识扎实,二者有机结合;理性思维强,善于分析问题解决问题;注重动手操作能力,可以进行独立课题实验,并提交专业论文 ;保研、考研、出国继续深造比率大;专业劣势有生物科学专业课和工科知识学习均深度有限;专业和社会需求契合不够;本科毕业工作前景不是十分明朗,相关就业领域要求更高学历。 各国优先发展的领域
短短几年,生物工程取得的成绩是有目共睹的,它已是当今世界发展最快的专业之一。纵观全球生物工程的发展将对各国的经济发展带来重大的影响。例如:经济发达国家正在致力于可再生能源(生物能源)的利用,企图代替石油进口,这将减少对石油能源的依赖。又如:各国利用固定化菌体或固定化酶大规模生产果糖浆来代替蔗糖,使世界市场糖的价格大幅度下降。国际上普遍认为生物工程是各国优先发展的领域。美国率先在大学建立了研究中心,按计划培养生物工程人才,对于在校大学生,生物工程被列为一门基础必修课;在法国,大学是一支重要的力量,除加强现有大学研究所外,为了建立大规模的生物工业,还将各地区的公共研究组织和当地大学联合起来开展大型项目,奖励大学与产业界签定合同,开展研究,并向产业界输送人才。
从国际上来看,生物化工已成为化学加工工业中增长最快的领域。截止到2000年,世界生物高技术产业年销售额达1000亿美元。在美国,华尔街生物科技费的总值达3000多亿美元,纳期达克综合指数中的生科股指数,也从99年末开始攀升,不到一年升幅超过100%。欧洲的生物产业发展速度虽不及美国,但在开发应用型生物技术产品方面处于世界领先地位,高技术产业可提供700万个就业机会。
我国的生物产业也正沿着“政府投入为引导,企业投入为主体,金融借贷为支撑,社会集资作为补充”的健康方向发展。生物工程正在将越来越多实验室中的生物技术转化为生产力。该行业不再只是小规模、高专业化的经营公司,也不再局限于传统的发酵行业,取而代之是普遍发展成为许多大型化、多种经营的化学加工企业公司。今后将涉足到医药、食品、饲料、农药、保健品、食品添加剂、燃料、环境及空间生命支撑系统等各个领域,为在该行业就业的同学们开辟了一片大好前景。而另一方面,我国的生物工程技术研究虽然取得了一些成就,但生物工程技术的开发应用还不够普遍,和世界发达国家还有一定差距。无论是生物技术的研究人员还是生物技术的产品开发人员,都存在严重不足的状况。
就业导航随着生物经济的不断发展,生物工程技术研究和开发将成为本世纪最具潜力的职业之一。在校需要掌握微生物学、生物化学、化学工程、发酵工程等学科的基本理论和基本知识;掌握生物细胞培养与选育、生物技术与工程等方面的基本技术;具备在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力。工科的生物工程专业与理科中的生物技术及生物科学专业有着异曲同工之妙,不同的是生物工程专业的毕业生对工业生产更为熟悉,有着更为系统的工程意识,因此就业状况相对更乐观一些。
虽说生物技术与信息技术并列为当今世界最耀眼的“双星”,有着不可估量的巨大能量与潜力,但放眼当前社会,生物工程专业的就业状况显然不如IT界那样火爆得让人眼红,而且与生物产业的受瞩目程度及发展势头也很不相配。本来,工科专业一直都是供不应求的就业领域——在社会需求最大的50个专业中,工科占了29位,但生物工程并未包括在内,其中只有与医药相关的专业方向情况较好。追究这种状况的根源,这与我国整个生物工程行业的现状是分不开的。
另外一方面,过去二十年生物工程发展初期,传统产品例如啤酒、酱油、味精等发酵产品的生产一直处于主导地位,技术革新缓慢。而目前,我国生物产业已有较大发展,越来越多的高技术产品需要用经济高效的生物工程技术进行工业化的大规模生产,适应质量高、成本低的激烈竞争,但整个发展方向侧重于实验室成果,而不注重在转化中的投入,因而建设期长失败率高。企业则热衷于成熟、见效快的项目或已经配套的工业化项目,缺乏创新产品。因此产业规模小且重复建设现象较为严重。同时,也影响了该专业的就业,太多的散兵难以集中起高新技术的锐气,难以大幅度增加对毕业生的需求量,也难以为他们提供广阔的自我发展空间。
但总体而言,排除自身就业与行业潜力的差异,生物工程专业的整体就业状况还是不错的。比尔?盖茨就曾预言道:超过他的下一个世界首富必定来自生物产业。而一位生物工程专业本科毕业生在面对现阶段的就业问题请教著名培训师林伟贤,答复说:“带着探究小生物世界的心,先走进社会中其它领域的大世界”
,而是百年甚至千年的。生物质燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。燃烧秸杆、垃圾等生物质发电就是利用生物质能,电能本身不是生物质能。