举例说明微生物在可再生能源开发或生物替代产品开发中的应用
生物质能,是我们当前林业上用的非常多的。生物质能是一种新的脱颖而出的能量,它既有能源的功能,又能从事生物化工产品,包括可分解的塑料,包括生物基系列产品都可以在里面产生,对环境来讲也是友好的,无公害的,可重复利用的。生物质能也有很多种类,一个是生物柴油,生物柴油就是利用黄连木、小桐梓,麻风树、乌桕、油桐等能源植物的种子榨油,将之变成可以直接使用的生物柴油。除了利用这些植物提练生物柴油外,还可以利用一些微生物,如小球藻等,这个非常好,它的含油量也很高,这是生物柴油。现在代替汽油的,能够掺到汽油里,或者直接用它开车的,就是生物乙醇。它是用淀粉发酵产生乙醇,现在淀粉水解技术很成熟,生物乙醇可以大规模的生产,但是这里面有一个很大的问题,就是生物乙醇都是用粮食等农作物生产的,引发粮食安全问题。
因此,生物乙醇的发展出路在于,利用水解纤维素生产生物乙醇,这个就是我们林业很大的发展机会,林业的木材是以纤维素和木质素为主的,如果能够把这两个素水解出来,让它变成生物乙醇,我相信,林业的地位将会提升到前所未有的高度。但是目前,这一技术还没有突破,现在世界上各个国家都在突破这个难题,但是还没有哪个国家能够有所突破。
土壤,太阳能,风能、水能、植物、动物、微生物、地热、潮汐能、沼气等和各种自然生物群落、森林、湿地、草原、水生生物可再生资源,指可以重新利用的资源或者在短时期内可以再生,或是可以循环使用的自然资源。主要包括生物资源(可再生)、土地资源、水能、气候资源等。是经使用、消耗、加工、燃烧、废弃等程序后,能在一定周期(可预见)内重复形成的、具有自我更新、复原的特性,并可持续被利用的一类自然资源,
与不可再生资源相对应,是可持续发展中加强建设、推广使用的清洁能源。煤、石油、天然气等化石燃料、当它们作为能源利用而被燃烧后,尽管能量可以由一种形式转换为另一种形式,但作为原有的物质形态已不复存在,其形式已发生变化
通过天然作用或人工活动能冉生更新,而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源,又称为更新自然资源,如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。
可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下,能持续再生更新、繁衍增长,保持或扩大其储量,依靠种源而再生。
一旦种源消失,该资源就不能再生,从而要求科学的合理利用和保护物种种源,才可能再生,才可能“取之不尽,用之不竭”。土壤属可再生资源,是因为土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。但土壤又有不可再生的一面,因为水土流失和土壤侵蚀可以比再生的土壤自然更新过程快得多,在一定时间和一定条件下也就成为不能再生的资源。
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
不可再生资源:
1、矿产资源
矿产资源由于人类不断地、越来越大量地开采,储量逐渐减少,有的快要枯竭。矿产形成的速度根本无法同人类开发的速度相比,因而矿产资源被认为是不能再生的。
2、土壤资源
经过漫长的地质年代形成的自然体,因此有人把土壤也视为一种不可更新资源或难以恢复的环境要素。人们对土壤的不合理的开发和利用,会造成土壤资源的流失;尤其是土壤被污染,会造成土壤成分、结构、性质和功能的变化,如失去肥力和净化能力,或是发生沙漠化。
3、煤炭资源
煤是植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用而转变成的沉积有机矿产,是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。
4、石油
石油是由地层中的有机物质“油母质”,经地温长时间的熬炼,一点一滴地生成而浮游于地层中。由于浮力的关系,石油在水中每年缓慢地沿着地层或断层向上移动,直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。当此封闭内的石油越聚越多。
5、天然气
天然气是一种碳氢化合物,多是在矿区开采原油时伴随而出,过去因无法越洋运送,所以只能供当地使用。天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成,其中甲烷占80%~90%。天然气通常可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气4种。
6、核燃料
核能也称原子能,是一种高效率持久的能源。核能发电是利用铀235的核分裂连锁反应释出大量热能,将水变成水蒸气,利用这些蒸气来推动发电机发电。
拓展资料:
人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生的自然资源叫不可再生资源这类资源是在地球长期演化历史过程中,在一定阶段、一定地区、一定条件下,经历漫长的地质时期形成的。与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢,与其他资源相比,再生速度很慢,或几乎不能再生,不可再生资源主要指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如泥炭、煤、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。
利用微生物生长合成油脂(脂肪酸+甘油基),只要是微生物都能合成脂质,大多是细胞膜结构脂质。少数微生物能大量积累甘油三酯。提取这些油脂出来,通过酯交换反应,生成的脂肪酸甲酯具有较好的燃烧性能,能作为燃料使用。
自然环境中与人类社会发展有关的、能被利用来产生使用价值并影响劳动生产率的自然诸要素,通常称为自然资源,可分为有形自然资源(如土地、水体、动植物、矿产等)和无形的自然资源(如光资源、热资源等)。自然资源具有可用性、整体性、变化性、空间分布不均匀性和区域性等特点,是人类生存和发展的物质基础和社会物质财富的源泉,是可持续发展的重要依据之一。对自然资源,分如下:生物资源,农业资源,森林资源,国土资源,矿产资源,海洋资源,气候气象,水资源等。
自然资源的内含,随时代而变化,随社会生产力的提高和科学技术的进步而扩展。按自然资源的增殖性能,可分为:①可再生资源。这类资源可反复利用,如气候资源、水资源、地热资源。②可更新资源。这类资源可生长繁殖,其更新速度受自身繁殖能力和自然环境条件的制约,如生物资源。③不可再生资源。这类资源形式周期漫长,如矿产资源、土地资源。
<<辞海>>对自然资源的定义为:指天然存在的自然物(不包括人类加工制造的原材料)如土地资源、矿产资源、水利资源、生物资源、气候资源等,使生产的原料来源和布局场所。
联合国环境规划署的定义为:在一定的时间和技术条件下,能够产生经济价值。提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称.
大英百科全书的定义为:人类可以利用的自然生成物,以及形成这些成分源泉的环境功能。
于光远的定义为:自然资源是指自然界天然存在、未经人类加工的资源,如土地、水、生物、能量和矿物等
狭义的自然资源只包括实物性资源,即在一定社会经济技术条件下能够产生生态价值或经济价值,从而提高人类当前或可预见未来生存质量的天然物质和自然能量的总和。
广义的自然资源则包括实物性自然资源和舒适性自然资源的总和
再生资源
再生资源包括两种:可再生资源和不可再生资源
人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生的自然资源叫不可再生资源。主要指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如泥炭、煤、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。这类资源是在地球长期演化历史过程中,在一定阶段、一定地区、一定条件下,经历漫长的地质时期形成的。与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢,与其它资源相比,再生速度很慢,或几乎不能再生。人类对不可再生资源的开发和利用,只会消耗,而不可能保持其原有储量或再生。其中,一些资源可重新利用,如金、银、铜、铁、铅、锌等金属资源;另一些是不能重复利 用的资源,如煤、石油、天然气等化石燃料,当它们作为能源利用而被燃烧后,尽管能量可以由一种形式转换为另一种形式,但作为原有的物质形态已不复存在,其形式已发生变化。
通过天然作用或人工活动能冉生更新,而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源,又称为更新自然资源,如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。
可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下,能持续再生更新、繁衍增长,保持或扩大其储量,依靠种源而再生。
一旦种源消失,该资源就不能再生,从而要求科学的合理利用和保护物种种源,才可能再生,才可能“取之不尽,用之不竭”。土壤属可再生资源,是因为土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。但土壤又有不可再生的一面,因为水土流失和土壤侵蚀可以比再生的土壤自然更新过程快得多,在一定时间和一定条件下也就成为不能再生的资源。
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。
利用太阳能的方法主要有:
使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能
使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水
利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电
利用太阳能进行海水淡化
地热能
地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在 80至100公哩的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1 至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
水能
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国等满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风能
风能资源(Wind Energy Resources)因风力 做功而提供给人类的一种可利用的能量。风具有的动能称风能。风速越高,动能越大。
生物质能
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源於绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源。生物质能的原始能量来源於太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。 依据来源的不同,可以将适合於能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
其实能量是能相互转换的,经过处理生物质能能产生其他形式的能量!
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到21世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
目前人类对生物质能的利用,包括直接用做燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。
据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440亿~1800亿吨(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。
生物固氮作用是自然界中分子态氮转化为氮素化合物的主要作用。全世界每年由于生物固氮作用所固定的氮素量可达63~175百万吨,对农业生产具有重大意义。一切固氮微生物都含有固氮酶,固氮酶催化分子态氮还原为氨(见生物固氮作用)。氮是植物生长的重要营养元素之一,利用固氮微生物提高农作物产量、降低生产成本,是一项重要的农业科学技术。
常见固氮微生物:根瘤菌 硝化细菌 反硝化细菌 硝化细菌 圆褐固氮菌
生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类.从广义上讲,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,它的能量最初来源于太阳能,所以生物质能是太阳能的一种,它的生成过程如下: 叶绿素 CO2+H2O+太阳能(CH2O)+O2
叶绿素
每个叶绿素都是一个神奇的化工厂,它以太阳光作动力,把CO2和水合成有机物,它的合成机理目前人类仍未清楚.研究并揭示光合作用的机理,模仿叶绿素的结构,生产出人工合成的叶 生物质和生物能源手册
绿素,建成工业化的光合作用工厂,是人类的梦想.如果这一梦想能实现,它将根本上改变人类的生产活动和生活方式,所以研究叶绿素的机理一直是激动人心的科学活动
生物质能
生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器.太阳能照射到地球后,一部分转化为热能,一部分被植物吸收,转化为生物质能;由于转化为热能的太阳能能量密度很低,不容易收集,只有少量能被人类所利用,其他大部分存于大气和地球中的其他物质中;生物质通过光合作用,能够把太阳能富集起来,储存在有机物中,这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础.基于这一独特的形成过程,生物质能既不同于常规的矿物能源,又有别于其他新能源,兼有两者的特点和优势,是人类最主要的可再生能源之一.
生物质能的分类
生物质具体的种类很多,植物类中最主要也是我们经常见到的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等.非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等.
编辑本段可观的数目
由于地球上生物数量巨大,由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质,这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的.根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍.我国的生物质能也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标煤.柴薪和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包括炭薪林),每年约达3700万m3,相当于2000万吨标煤.
编辑本段地位
随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重,各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用.虽然各国的自然条件和技术水平差别很大,对生物质能今后的利用情况将千差万别,但总的来说,生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩,而是重新发挥重要作用,并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位.
编辑本段影响生物质能开发利用的因素
简述
影响生物质能开发利用的因素很多,所以不同的预测方法结果差别很大,从100到300EJ,但不论哪种预测方法都说明了生物质在未来的能源体系中有特别重要的意义,不论那个时 合肥金意公司生物柴油炼油平台
间,生物质能总是总能耗的10-30%之间.
化学角度看
从化学的角度上看,生物质的组成是C-H化合物,它与常规的矿物燃料,如石油、煤等是同类.由于煤和石油都是生物质经过长期转换而来的,所以生物质是矿物燃料的始祖,被喻为即时利用的绿色煤炭.正因为这样,生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性,可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能.但与矿物燃料相比,它的挥发组分高,炭活性高,含硫量和灰分都比煤低,因此,生物质利用过程中SO2、NOx的排放较少,造成空气污染和酸雨现象会明显降低;这也是开发利用生物质能的主要优势之一.
色能源
生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源. “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.其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质,生物能的使用过程又生成二氧化碳和水,形成一个物质的循环,理论上二氧化碳的净排放为零.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.因此,利用高新技术手段开发生物能源,已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容. 但是通过生物质直接燃烧获得的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,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重. 张国宝会见美国能源部助理部长卡斯纳先生
哪些生物质能
因此,人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代,意义十分重大:能大量利用农村的土地,提高农民收入.直接增加能源供给,改善大气环境,使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环,缓解二氧化碳排放的压力.当前生物能源的主要形式有沼气,生物制氢,生物柴油和燃料乙醇. 沼气是微生物发酵秸秆,禽畜粪便等有机物产生的混合气体,主要成分是可燃的甲烷.生物氢可以通过微生物发酵得到,由于燃烧生成水,因此氢气是最洁净的能源.生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料,作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精,能以一定比例掺入汽油,使排放的尾气更清洁.虽然现在的主要能源还是化石能源,但是生物能源的前途无量.虽然生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小,但是其发展潜力不可估量.以我国为例,目前全国农村每年有7亿吨秸秆,可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地,可以种植油料作物,发展生物柴油产业.加上禽畜粪便,森林加工剩余物等.我国现有可供开发用于生物能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤,相当于我国2000年全部一次能源消费的40%.
百度百科上的呵呵