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我国生物质能的开发利用有哪些

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2022-12-24 07:54:24

我国生物质能的开发利用有哪些?

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2026-05-06 07:12:03

1.我国的生物质能资源情况

我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源50×108t左右,是我国目前总能耗的4倍。生物质能资源按原料的化学性质分,主要为糖类、淀粉和木质纤维素类。按原料来源分,则主要包括以下几类:(1)农业生产废弃物,主要为作物秸秆。(2)薪柴、枝丫柴和柴草。(3)农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳。(4)人畜粪便和生活有机垃圾等。(5)工业有机废弃物、有机废水和废渣等。(6)能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等。其中来源最广、储量最大、利用前景最可观的是农业生物质和林业生物质这两大类。

1)农业生物质

农业生物质资源包括农产品加工废弃物和农作物秸秆,如图7.13所示。农产品加工废弃物有花生壳、玉米芯、稻壳和甘蔗渣等;农作物秸秆包括水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆等。据统计,我国各地区主要农业生物质的可利用总量约为5.6×108t,排名前三的地区分别是山东、河南、河北,而秸秆类农业生物质资源利用的主要方向为24%用于饲用,15%用于还田,2.3%用于工业,剩余的约60%用于露地燃烧或薪柴。因此,我国的农业生物质资源的应用潜力非常大。

图7.13 农业生物质

2)林业生物质

我国现有森林面积约1.95×108hm2,林业生物质总量超过180×108t,其中可利用的林业生物质资源有以下三类:一类是木本淀粉类资源,如栎类、果实、橡子等;二类是木本油料资源,如油桐、油茶、黄连木、文冠果、麻疯树等;三类是木质燃料资源,如灌木林、薪炭林、林业“三剩物”等。而且,我国还有近4000×104hm2的宜林荒山、荒地可用于种植能源林,还有近600×104hm2疏林地和5000×104hm2郁闭度(指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度)低于0.4的低产林地可用于改造。

目前世界上已有20多个国家在种植“柴油树”。我国河北省武安市马家庄乡连绵起伏的青山上,满山遍野生长着枝繁叶茂的黄连木树,这种树木的果实可以提炼柴油,当地群众将它称为“柴油树”。现在武安市共有这样的“柴油树”10万亩,年提炼柴油产量可达1000×104kg。据介绍,到2012年,武安市计划将“柴油树”发展到20万亩,年产柴油量达到2000×104kg。

2.生物质能资源的利用

主要应用在生物乙醇、生物柴油、生物质固体成型燃料和生物质能发电行业。

1)生物乙醇的应用

生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。我国生产生物乙醇的原料有甘蔗、甜高粱、木薯等高能品种,并建立了年产能力达5000t的甜高粱茎秆生产乙醇的工业示范装置。因传统粮食生产乙醇价格昂贵,为降低生产成本,我国已转向对微生物混合发酵法的研发。国家发展和改革委员会称,到2020年,我国15%生物质燃料将应用在汽车、轮船等行业。

2)生物柴油的应用

可从动植物油,如大豆、油菜、动物油脂以及餐饮垃圾中提炼生物柴油,因其环保性、润滑性、安全性能良好,可与石化柴油混合作为燃料。2005年6月,我国使用自主研发的生物酶法生产生物柴油,技术指标达到欧美生物柴油标准,标志着我国生物柴油研究取得了突破性进展。2010年生物柴油产能达300×104t/年,主要用于交通运输行业。我国提出了在2020年,生物柴油产能达200×104t的目标,已在海南建立了6×104t/年装置,产量居我国首位。

3)生物质固体成型燃料的应用

生物质固体成型燃料是将城市垃圾或农林废弃物,通过外力作用,压缩成型来增加其密度的可燃物质,具有高效、清洁、无污染等优点。图7.14为生物质捆装压缩示意图。我国的生物质成型燃料生产设备有螺旋挤压式、活塞冲压式、模辊碾压式,燃料形状主要有块状、棒状、颗粒状三种。北京奥科瑞丰公司生物质固体成型燃料年产量为60×104t,居全国首位,主要应用在直接燃烧取暖与工业锅炉等方面。

图7.14 生物质捆装压缩

4)生物质能发电的应用

生物质能发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。为推动生物质能发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东三个秸秆发电示范项目,颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,并实施了生物质能发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质能发电,特别是秸秆发电迅速发展。

2008年,蒙牛建成全球最大的生物质能沼气发电厂,得到联合国开发计划署环保基金的大力支持。图7.15为蒙牛生物质能沼气发电厂。

图7.15 蒙牛的全球最大生物质能沼气发电厂

3.生物质能开发利用的主要技术

生物质能开发利用在目前阶段的主要技术有三大类:物理转化、化学转化和生物转化。涉及压缩成型、气化、液化、热解、发酵、水解等具体技术,具体情况如图7.16所示。

1)物理转化

生物质的物理转化是将农林废弃物,如秸秆、锯屑、稻壳、蔗渣等,干燥后在一定压力的作用下,压制成棒状、粒状、块状的成型燃料或饲料。农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,生物质压缩成型主要是靠木质素的胶结作用。木质素为光合作用形成的天然聚合体,具有复杂的三维结构,是高分子物质,在植物中含量约为15%~30%。当温度达到70~100℃时,木质素开始软化并具有一定的黏度,当温度达到200~300℃时,木质素呈熔融状态,黏度变高,此时施加一定压力就能使木质素与纤维素黏结,使植物体积大量减少,密度显著增加,取消外力后,由于非弹性的纤维分子间的相互缠绕,其仍能保持给定形状,冷却后强度进一步增加,大大降低农林废弃物的体积,便于运输和储存。

图7.16 生物质能开发利用的主要技术

2)化学转化

生物质的化学转化涉及气化、液化和热解等三个方面。

(1)气化:

生物质气化是指在一定的温度条件下,借助氧气或水蒸气的作用,使高聚合的生物质发生热解、氧化、还原等反应,最终转化为CO,H2和低分子烃类等可燃气体的过程。在我国,应用生物质气化技术最广的领域是生物质气化发电(BGPG)。生物质气化发电的成本约为0.2~0.3元/(kW·h),已经接近或优于常规发电,其单位投资约为3500~4000元/kW,仅为煤电的60%~70%,具备进入市场竞争的条件,发展前景非常广阔。

(2)液化:

生物质液化技术是指在高温高压的条件下,进行生物质热化学转化的过程。通过液化,可将生物质转化成高热值的液体产物,即将固态的大分子有机聚合物转化成液态的小分子有机物,生物柴油就是利用生物质液化技术生产出的可再生燃料。油料作物如大豆、油菜、棕榈等在酸性或碱性催化剂和高温的作用下发生酯交换反应,生产相应脂肪酸甲酯或乙酯,再经过洗涤干燥后得到生物柴油。与传统的石化能源相比,其硫和芳烃含量低,十六烷值高,闪点高,具有良好的润滑性,可添加到化石柴油中。

(3)热解:

生物质热解是指利用热能将生物质的大分子打断,从而转化为含碳原子数目较少的低分子化合物的过程,即生物质在完全缺氧条件下,经加热或不完全燃烧后,最终转化成高能量密度的气体、液体和固体产物的过程,而木炭就是利用生物质热解技术生产出的重要产物。木炭产品包括白炭、黑炭、活性炭、机制炭四大类,其中应用范围最广的是活性炭。活性炭是具有发达孔隙结构、强吸附力、比表面积巨大等一系列优点的木炭。在我国,活性炭广泛应用于葡萄糖、味精和医药等产业的生产。

3)生物转化

生物转化技术是指依靠微生物发酵或者酶法水解作用,对生物质进行生物转化,生产出乙醇、氢、甲烷等液体或气体燃料的技术。生物转化的生物质原料包括淀粉和木质纤维素两大类。玉米、木薯、小麦等淀粉类粮食作物是生物转化的主体,但是以农作物为原料转化的产品成本较高,且易受土地和人口的因素限制,产量无法大幅度增加。因此以廉价的农作物废料等木质纤维素为原料的生物转化技术才是解决能源危机的有效途径。然而,木质纤维素的结构和组分与淀粉类原料有很大的不同,解决高效、低成本降解木质纤维素原料的问题是木质纤维素转化产物取代化石燃料的根本途径。

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2026-05-06 07:12:03

对于生物质能发电工艺形式,将其总结为三种:一是直接燃烧发电,二是气化发电,三是生物质-煤混合燃烧发电。

立本研究员认为,随着国家对于生物质能发电产业扶持力度的加大和产业自身的不断发展,未来将会有越来越多的企业加入到生物质能发电的行列中来。

1、规划推动生物质发电爆发式增长

最新发布的《可再生能源“十二五”规划》中明确表示,2015年我国生物质发电装机达到1300万千瓦,其中农林生物质发电800万千瓦、沼气发电200万千瓦、垃圾焚烧发电300万千瓦,分别为2010年装机量的4.0、2.5和6.0倍,将带来行业的爆发式增长,按农林生物质和垃圾发电厂装机容量约为3万千瓦计算,相当于5年内要分别新建农林生物质和垃圾发电厂200和83座,总投资超过900亿元;沼气电厂规模一般较小,新建的数量更多。

2、民企有望加入生物质能发电产业

目前一些生物质发电企业的赢利水平不很乐观,主要原因是生物质发电行业技术水平参差不齐,管理水平有高有低,各地项目资源量和供应模式情况差异很大,因此赢利水平差别较大。

国家“十二五”期间将对民营企业发展加大支持力度,民营生物质发电企业的融资贷款有望得到支持,以帮助其解决资金问题、加快产业投资发展。在国家支持下,有魄力、有能力同时又熟悉当地情况的民营企业家投资生物质发电厂有很大的优势。

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2026-05-06 07:12:03
“十二五”生物技术发展规划

“十二五”生物技术发展规划

科学技术部

二〇一一年十一月

目 录

一、形势与需求 5

(一)生物技术是21世纪科技发展的制高点 5

(二)生物技术成为世界各国竞争的战略重点 6

(三)生物技术引领的生物产业将成为21世纪经济发展新的增长点 7

(四)生物技术将成为解决人类重大问题的突破点 7

(五)生物技术将成为生物安全的支撑点 8

二、总体思路与指导原则 9

(一)总体思路 9

(二)指导原则 9

三、发展目标 10

四、重点任务 11

(一)加强前瞻性基础研究 11

(二)突破一批核心关键技术 13

(三)研究开发一批重大产品和技术系统 16

(四)加强生物技术创新能力建设 20

五、保障措施 22

(一)深化体制改革创新,完善国家生物技术和产业发展协调机制 22

(二)建立多渠道投入机制,加大财税金融等政策扶持力度 22

(三)鼓励产学研结合,促进生物技术企业创新能力建设 22

(四)完善知识产权制度,建立良好的激励制度 23

(五)创新人才的引进和培养模式,加强高素质生物技术人才队伍建设 23

(六)扩大国际与地区合作,充分利用国外优势技术人才资源 24

名词解释: 25

生物技术是当今国际科技发展的主要推动力,生物产业已成为国际竞争的焦点,对解决人类面临的人口、健康、粮食、能源、环境等主要问题具有重大战略意义。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》(以下简称《纲要》)已将生物技术作为科技发展的五个战略重点之一。2010年9月通过的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(以下简称《决定》)也将生物产业列入战略性新兴产业。为贯彻落实《决定》和《纲要》的部署,配合《国民经济和社会发展第十二个五年规划(2011-2015年)》实施,全面推进我国生物技术与产业的快速发展,特编制《“十二五”生物技术发展规划》。

一、形势与需求

(一)生物技术是21世纪科技发展的制高点

生物技术是当今世界高技术发展最快的领域之一。过去10年,生命科学、生物技术及相关领域的论文总数已占全球自然科学论文的50%以上;近10年来,《Science》评选的年度10项科技进展中,生命科学和生物技术领域占50%以上;2008年评出的SCI影响因子前20名期刊有16种属于生命科学类。基因组学、蛋白质组学及干细胞等前沿生物技术的发展使人类对生命世界的认识水平发生质的飞跃;医药生物技术将大幅提高人类健康水平,提高生活的质量;农业生物技术将大幅度提高农产品产量与质量,降低农业生产成本;工业生物技术将加速“绿色制造业”发展,大幅度减少污染物排放,降低生产成本;发展生物质能将有效缓解能源短缺压力;环境生物技术将在治理环境污染、改善生态环境方面发挥巨大作用;生物技术还将在保障国家安全、防御生物恐怖威胁中发挥不可替代的作用。生命科学和生物技术相关研究已经占据了科学研究的主导地位。

(二)生物技术成为世界各国竞争的战略重点

为抢占生物技术的制高点,世界各国纷纷制订国家战略规划,发布专项政策,大幅度增加资金投入。2009年美国国家研究理事会发布了《21世纪的“新生物学”:如何确保美国引领即将到来的生物学革命》的报告,建议采取国家行动以加快发展“新生物学”,重点加强生命科学和生物技术在粮食、能源、环境和健康4个领域的应用。2010年英国生物技术与生物科学研究理事会(BBSRC)发布了发展生物技术的5年规划《生物科学时代:2010-2015战略计划》,将尖端生物科学与技术作为首要优先支持领域。日本将生物技术产业上升到国家战略高度,将“生物技术产业立国”战略作为日本新的国家目标,通过强大的财政支持,发展生物技术产业。韩国科技部在公布了长期科技发展规划《2025年构想》后,又制定了国家规划《Bio-Vision 2016(2006-2016)》,指导和推动韩国生物科技的发展。2007年,印度发布了生物技术发展战略,在5年内,把生物技术投资翻4倍。我国《纲要》把生物技术作为科技发展的五个战略重点之一。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出,把生物等战略性新兴产业培育发展成为我国先导性、支柱性产业。

(三)生物技术引领的生物产业将成为21世纪经济发展新的增长点

当前,生物技术正在进入大规模产业化阶段,生物医药、生物农业日趋成熟,生物制造、生物能源、生物环保快速兴起。全球生物产业的销售额每5年翻一番,年增长率高达30%,是世界经济增长率的10倍,生物产业已成为增长最快的经济领域。根据2009年美国的一份研究报告显示,2008年全球制药、生物技术和生命科学产业的收入达到9170亿美元,其中制药占74.61%,达6842亿美元,生物技术产业占21.27%,达1951亿美元。据安永会计师事务所(Ernst &Young)2011 年6 月14 日发布的生物技术行业年报显示,2010 年生物技术行业产值稳步增长,是继2009年全球生物技术产业首次实现全行业盈利之后的第二个盈利年。截至2010年底,全球(主要是美国、加拿大、欧洲和澳大利亚)约有生物技术企业4700多家,其中上市生物技术公司622家。上市生物技术公司总收入846亿美元,研发投入228亿美元,净盈利47亿美元,比2009 年增长30%。我国2009年生物产业产值达1.4万亿元人民币左右,其中医药产业产值为10381亿元,生物农业约1200亿元,生物制造约1800亿元,生物能源约280亿元。2010年我国生物产业产值超过1.5万亿元。

(四)生物技术将成为解决人类重大问题的突破点

进入21世纪,人类社会发展面临的健康、粮食、能源、环境等问题日益严重。现代生命科学与生物技术研究为应对这些重大挑战提供了科学可行的解决思路与方案。在农业方面,生物技术是提高我国农业科技水平,促进农业产业结构升级,保障国家粮食安全的重要途径,生物育种技术将大大提高农产品的产量,丰富农产品的种类。在医疗保健方面,随着经济的发展和社会的进步,“预测性、预防性、个体化、参与性”(Preventive、Predictive、Personalized、Participatory)的“4P”医学将替代传统以治为主的诊疗方式,高通量筛选、组学技术、生物信息等技术的发展为预防医学、个体化治疗提供可能。体细胞重编程技术解决了生物伦理学面临的难题,以干细胞和组织工程技术为核心的再生医学显现出巨大应用前景,有望成为继药物、手术之后的新治疗模式。生物基材料为材料领域带来了重大变革,以人工合成细胞与生物催化剂为核心的生物制造技术和以生物质为原料的生物燃料技术将逐步减少经济对石油的依赖,大大降低二氧化碳(CO2)排放量,改善环境质量,实现经济的可持续发展,带领人类进入低碳生活。生物技术的进步和产业发展将为我们的生活和社会经济发展方式带来巨大变革。

(五)生物技术将成为生物安全的支撑点

随着全球化进程不断加快和生物技术的飞速发展,生物安全形势日益严峻,逐渐成为一个涉及政治、军事、经济、科技、文化和社会等诸多领域的世界性安全与发展的基本问题。以美国为代表的发达国家,在生物安全领域投入巨资巩固并扩大其优势地位,生物安全综合实力发展迅速。据专家估算,我国仅11种危害较大的农业入侵生物所造成的年经济损失就超过574亿元。2003年以来,严重急性呼吸综合征(SARS)、高致病性禽流感、甲型H1N1流感的肆虐,警醒我们更加关注新发传染病带来的安全问题。我国是世界上生物资源最丰富的国家之一,同时也是发达国家掠夺生物资源的重要目标地区。据估计,我国生物遗传资源引进和输出比例大约为1:10,流失情况相当严重。我国防御生物恐怖的能力亟待加强。由于天然森林破坏,致使野生动物栖息和分布区日益缩小,加上人为乱砍滥猎,导致生物多样性锐减。在我国动、植物种类中,已有15-20%的物种受威胁。保护我国的生物多样性及生态系统安全迫在眉睫。解决生物安全问题的关键在于加快医药、农业、环境等生物技术的研究开发,以确保国家利益和生物安全。

二、总体思路与指导原则

(一)总体思路

“十二五”期间,我国生物技术发展必须高举中国特色社会主义伟大旗帜,以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,全面贯彻落实《纲要》,坚持自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来的指导方针,紧紧围绕我国经济社会发展的重大战略需求,抢占前沿技术的制高点,培育战略性新兴产业的增长点,选准自主创新的突破点,夯实科学发展的支撑点。

(二)指导原则

1、整体部署、分步实施。紧跟国际生物技术发展前沿,瞄准国家重大战略需求,根据国家各大科技计划的侧重点,兼顾现实和中长期发展,整合覆盖医药、农业、制造、能源、环保等各领域的资源,集成各部门和地方的力量,整体规划,分步实施。体现基础研究、应用研究和产业化的衔接。

2、突出创新、支撑产业。充分吸纳前沿生物技术的最新成果,原始创新与集成创新、引进吸收消化再创新相结合,加强协同创新,形成自主核心技术,培育原始创新成果,形成可持续发展能力。对重点关键技术和产品进行涵盖上、中、下游的多学科、多单位联合攻关,改造提升现有产业结构,支撑战略性新兴产业发展。

3、点面结合、跨越发展。重点开展以新一代测序技术为代表的前沿核心关键技术点、重大技术体系和重大产品的研究开发,构建具有行业带动性的重大技术体系,建立国家级生物技术孵化器和集成示范基地,集成官产学研资等各方力量,以点带面,促进生物技术产业跨越发展。

三、发展目标

“十二五”期间,我国生物技术发展的目标是:生物技术自主创新能力显著提升,生物技术整体水平进入世界先进行列,部分领域达到世界领先水平。生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保等产业快速崛起,生物产业整体布局基本形成,推动生物产业成为国民经济支柱产业之一,使我国成为生物技术强国和生物产业大国。其中,发表SCI论文总数达到世界前3位;申请和授权发明专利数总数进入世界前3位;生物技术研发人员达到30万人以上,生物技术人力资源总量位居世界第一;生物产业年均增长率保持在15%以上。

四、重点任务

重点任务涵盖基础研究、应用研究和产业化层面和环节。通过国家科技重大专项、国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技支撑计划等科技计划进行落实。其中,对于生命科学和生物技术发展中重大科学问题的基础研究主要由973计划来实施;生物技术和产业发展中的核心前沿技术和共性关键技术主要由863计划重点支持;生物技术成果转化应用和产业化开发示范主要由国家科技支撑计划支持;对于生物技术发展中涉及全局性、跨行业、跨地区的重大技术问题和集成技术示范主要由国家科技重大专项支持,并通过市场机制,调动社会各方面的力量,共同推动;有关创新能力建设由科技部和发展改革委对应计划联合支持。

本规划重点任务的实施,按年度、分步骤、有计划地在对应的国家各科技计划中组织实施,并按照各计划的组织实施管理模式执行,做好各科技计划间的衔接与配合。建立和健全涉及生物技术及生物产业发展相关部门的部际协调机制,定期召开部门协调会,协调统筹国家有关科技、经济和社会发展规划,集成国家各类科技计划的资金与力量,加强衔接与配合,科学、合理、有效地配置资源,全力促进生物技术研究开发、产业化、企业创新能力建设等工作,形成强大合力,推进我国生物技术及产业快速发展。

(一)加强前瞻性基础研究

面对我国经济社会发展方式的转变和新一轮科技革命带来的挑战,选择关键瓶颈问题,加强前瞻性基础研究,不断提升我国生物技术领域的基础研究水平和解决重大科学问题的能力,带动基础研究和技术科学的结合,引领未来高新技术发展。

发展重点:

1、农业科学

围绕农业动植物育种、科学养殖和栽培、资源高效利用、病虫害有效防治以及生态环境改善中的重大科学问题,开展农田资源高效利用、有害生物控制、生物安全及农产品安全等农业高产、优质、抗病、高效研究,构建可持续发展的农林草生态和综合农业系统。

2、人口与健康科学

结合生命科学发展前沿,围绕疾病发病机理及其防治中的重大科学问题,开展非传染病慢性复杂性疾病、衰老和衰老相关疾病、计划生育与生殖健康、灾害医学、感染与免疫等疾病机理及其防治的基础研究;针对传染性疾病的重大需求,研究主要病原体致病与重要传染病的发病机制、重要疫苗创制中的科学问题、重要传染病诊断治疗和预警新技术;围绕我国特色的中医科学,开展中医基本理论科学内涵诠释,创新发展中医基本理论,中药及方剂应用,针灸辩证论证相关的基础研究。

3、工业生物科学

研究新功能人造生命器件及集成,基因组学的网络分析,基因组的精细合成原理和技术,重大生物基产品的合成新理论、新途径、新方法等。

(二)突破一批核心关键技术

选择具有中国特色和优势核心关键技术,集中优势资源,实现重点突破,力争在国际生物前沿科学领域占据一席之地,抢占一批国际生物技术研究开发制高点。

发展重点:

1、“组学”技术

以开发新一代测序技术为我国生物技术实现跨越发展的突破口,带动基因组技术、转录组技术、蛋白质组技术、代谢组技术、表观遗传组技术、结构基因组技术等各类组学研究技术的快速发展,研发高通量生物医学数据分析与文本挖掘技术,高通量样品分析技术、微量样品提取和放大技术、海量数据分析技术等,加快组学技术与生物信息技术在疾病防控、临床诊治和生物制造、品种创制、新药开发等领域的应用。

2、合成生物学技术

发展高通量、低成本DNA合成技术和基因片段高效组装技术,蛋白质结构功能的分析、定向设计与合成技术,标准化生物元件与功能模块的构建技术,建立合成生物学在药物前体和中间体、生物能源、生物基化学品等的应用技术,逐步探索合成生物学在医药和能源领域的应用。

3、生物信息技术

突破生物调控元件的计算、设计、组装与应用等关键技术,研究开发个体基因组、群体基因组、个体化信息搜索引擎和各类新的生物学数据分析技术,研究基于个体组学数据的疾病风险分析、疾病诊治模型和系统研究;研究农业生物逆境胁迫相关数据挖掘与分析技术;建立国家生命科学、医药技术领域数据汇交、管理和共享技术平台。

4、干细胞与再生医学技术

研究胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞(iPS细胞)等分化、发育、与体内微环境相互作用的机制,细胞重编程、遗传分化与干细胞诱导分化技术,干细胞分离鉴定、扩增及识别技术,干细胞的免疫排斥、安全植入以及活体精确观测示踪等关键技术,复杂器官三维构建、组织工程医疗产品保存技术等核心关键技术。

5、基因治疗与细胞治疗技术

针对恶性肿瘤、心脑血管疾病、遗传性疾病、自身免疫性疾病等严重威胁人类健康的重大疾病,开展一批靶向基因治疗、细胞治疗、免疫治疗等前瞻性的生物治疗关键技术研究,以关键技术的突破来带动重点产品的研发,加快生物治疗技术应用于临床治疗的速度。

6、分子分型与个体化诊疗技术

开展重大疾病及常见疾病的分子分型分期与疾病早期诊断关键技术研究;建立标准化、规范化、数字化的可共享的临床资料、标本数据库及信息系统;研究重大疾病的全基因组关联分析技术,重大疾病分子分型的生物标志物的发现、确证及临床评价,重大疾病个体化的临床诊疗方案。

7、生物芯片与生物影像技术

研发拥有自主知识产权且具有市场前景的临床检测及卫生防疫用基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室产品。研究生物分子结构、三维形态与快速变化的超分辨成像,大尺度、跨层次的高分辨生物成像;研究单分子分辨/多分子网络调控的快速、无损、并行高通量成像监测,细胞、模式小动物及人体整体水平的活体三维无损结构成像监测,神经系统高分辨结构与功能三维无损成像监测;研究基于多层次多参数影像信息的整合建模方法,结合临床重大疾病诊疗的成像信息监测与表征。

8、生物过程工程技术

研究和开发生物过程宏观代谢信息和细胞生长环境信息的在线检测技术、生物过程优化和控制技术;生物大分子和生物小分子的分离、提取和精制技术;发酵过程与分离耦合技术;新型高效动植物细胞生物反应器、光生物反应器的设计、放大和制造技术。

9、生物催化工程技术

开展酶的定向改造、高效表达、固定化、辅酶再生、多酶耦合、酶与化学耦合、酶与发酵耦合以及不对称及对映选择性生物转化技术、非水相生物催化反应过程优化及放大技术等关键技术研究,建立具有自主知识产权、成本低、可工业化生产的生物催化工程技术,提高我国工业酶开发和应用水平。

10、药靶发现与药物分子设计技术

研究基于系统生物学的药物靶标网络分析技术,靶标蛋白功能及生物活性构象模拟技术,基于新功能基因及其信号通路的高通量筛选模型,基于结构、针对多个靶标的药物设计技术,计算机辅助组合化合物库设计、合成和筛选等关键技术,药物先导化合物的设计方法,化合物成药性评价药物虚拟设计技术,网络药理学设计技术,药物代谢工程模拟等技术。

11、动植物品种设计技术

以主要植物(水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜、蔬菜、林草等)、动物(猪、牛、羊、鸡等)为研究对象,重点研究重要动植物品种性状的分子构成解析、优异性状多基因聚合;动植物品种分子设计的信息系统、品种分子设计工程、品种分子设计的技术体系与验证。

12、生物安全关键技术

开展生物安全监控预警关键技术研究及公共卫生应急药物与装备的研制;研究病原体跨种传播机制,建立生物威胁相关病原体溯源技术;开展生物入侵防护关键技术研究。

(三)研究开发一批重大产品和技术系统

围绕当前我国转变经济发展方式和发展战略性新兴产业的迫切需求,加强生物技术集成创新,重点突破一批共性关键技术,研发具有自主知识产权、市场竞争能力的重大产品,着力推进生物医药、生物农业、生物制造、生物能源和生物环保产业的发展,实现我国生物技术研究与开发由技术积累向产业化开发的战略转变。

发展重点:

1、生物医药技术及产品

针对满足人民群众基本用药需求和培育发展医药产业的需求,突破一批药物创制关键技术和生产工艺,研制创新药物,改造药物大品种,完善新药创制与中药现代化技术平台,建设一批医药产业技术创新战略联盟,基本形成具有中国特色的国家药物创新体系。

围绕艾滋病、病毒性肝炎、结核病等重大传染病,突破临床诊断、预测预警、疫苗研发和临床救治等关键技术,研制新型诊断试剂和新型疫苗,有效降低艾滋病、病毒性肝炎、结核病的新发感染率和病死率。

建立疫苗和抗体的大规模和快速反应生产新技术,系统的疫苗效果及质量评价技术体系,人源化抗体构建及优化技术;对传统疫苗进行改造增效,针对新发、再发重大传染病和多发感染性疾病研制新疫苗和抗体药物;针对恶性肿瘤、心脑血管疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病等重大非感染性疾病,研制治疗性疫苗和抗体药物。

突破一批体外诊断仪器设备与试剂的重大关键技术,研制出一批具有自主知识产权的创新产品,在一体化化学发光免疫诊断系统等高端产品方面实现重点突破,加速体外诊断产业的结构调整和优化升级,大幅提升我国体外诊断产业的市场竞争力。

突破一批生物医用材料前沿高端产品,开展一批主要依赖进口的高值替代产品研发,创制一批量大面广的生物医用材料,突破生物医用材料制品个体化设计、生物医用材料表面改性、生物材料产品生物力学、耐久性及安全性检测等共性关键技术。

2、生物农业技术及产品

围绕主要农作物和家畜生产,突破基因克隆与功能验证、规模化转基因、生物安全等关键技术,完善转基因生物培育和安全性评价体系,获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因,培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因新品种,实现新型转基因棉花、优质玉米等新品种产业化,整体提升我国生物育种水平,增强农业科技自主创新能力,促进农业增效农民增收。

以实现规模化发展为目标,加快绿色农用生物产品及林木危险性有害生物防治技术的研究开发与产业化;开展生物农药、生物兽药、动物疫苗、生物肥料、绿色植物生长调节剂等绿色农用产品应用的示范试点和普及,推进全降解农膜的研究开发和产业化;研究开发生物农药、生物肥料、新型动物疫苗和诊断试剂、动物用生物技术药物和兽药、生物饲料添加剂等。

针对特种生物资源,重点开展冬虫夏草、灵芝等重要珍稀药用真菌资源化工程技术的研究,开发高附加值系列产品;发掘和筛选在特殊环境生长、具有重要应用价值的生物资源,开展人工培育技术研究,建立种苗繁育基地,开发深加工系列产品。

研究开发海洋渔业新品种选育繁育和标准化、规模化、生态健康养殖关键技术,开发水产养殖重大病害监测预报和免疫防治技术,建立水产品质量检测体系。

3、生物制造技术及产品

重点研究化工产品生物合成途径构建与优化、原料综合利用与生物炼制、工业生物催化与转化、生物-化学组合合成等关键技术,突破生物基平台化合物、手性化工中间体、生物基材料等重大化工产品生物制造的产业化瓶颈。形成有机酸、化工醇、生物基材料等产品制造的平台技术体系,形成手性醇、手性酸、甾体等高附加值手性中间体生产的创新生物制造路线。

研究开展生物技术在纺织、造纸、制革等工业中的应用,开发生物纺织、生物脱胶、生物制革、生物造纸等新技术工艺和装备,促进纺织、造纸、皮革等企业应用生物技术工艺,推动行业的清洁生产。

选择酒类、酱油、醋等传统酿造产品,应用现代生物技术和工程技术手段对菌种进行改良,对酿造过程进行优化控制,提高产品质量,降低资源消耗,减少环境污染,提高行业的整体竞争力。

4、生物能源技术及产品

研究开发非粮生物乙醇、生物柴油、生物燃气、生物制氢等生物能源产品制造过程的共性关键技术和专用设备,以工业和城市生活废弃物为原料,建立生物能源产品的规模化生产技术示范。

研究开发微藻生物固碳核心关键技术,建立年固定二氧化碳总量超过万吨的工业化示范系统,率先在国际上首次实现微藻固碳的产业化,同时开发高附加值的系列微藻产品,为微藻大规模固定二氧化碳及微藻能源的发展提供技术、经济及环境评价指标,为微藻生物固碳技术的大规模推广应用提供示范。

5、生物环保技术及产品

大力开发环保生物新技术、新工艺、新设备;重点发展高性能的水处理絮凝剂、混凝剂等生物技术产品,发展废气废水生物净化技术, 开发新型好氧、厌氧和复合的高效反应器、高效生物脱氮除磷新工艺;开发污染物降解生物新品种,发展石油炼制、医药化工行业有机污染物生物降解技术, 促进石油、重金属、农药等污染物的生物降解和修复。

针对煤炭、工业废气和烟道气,开展微生物脱硫技术研究,重点开展高效功能菌的选育技术、微生物对硫代谢途径的控制技术以及复合微生物脱硫技术的研究,发展多菌群、单/多相反应器的研究,以及生化/物化法的复合技术推进微生物脱硫技术的工业化应用。

(四)加强生物技术创新能力建设

根据生物技术自身发展的需要,系统加强生物技术创新能力建设,优化生命科学和生物技术研究领域的科技资源配置,打造布局合理、科学高效并具有国际一流水平的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、研究共享平台和产业化示范基地,促进生物技术资源的整合和开发共享,为生物技术研究和成果产业化提供有效支撑。

闪闪的钢铁侠
优秀的魔镜
2026-05-06 07:12:03
1、废弃的生物质能制备氢气、沼气、发电等。

2、生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。特点:可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。生物质包括植物、动物和微生物。

3、生物质能是可再生能源的重要组成部分.生物质能的高效开发利用,对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用.进入20世纪70年代以来,世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视,积极开展生物质能应用技术的研究,并取得许多研究成果,达到工业化应用规模.本文概述了国内外研究和开发进展,涉及到生物质能固化、液化、气化和直接燃烧等研究技术。

4、中国对生物质能源利用极为重视,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。这表明中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。2007年,国家发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化国家方案》确认,2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此,中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

大气的太阳
清爽的小熊猫
2026-05-06 07:12:03
一、森林能源

森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,主要是薪材,也包括森林工业的一些残留物等。森林能源在我国农村能源中占有重要地位,1980年前后全国农村消费森林能源约1亿吨标煤,占农村能源总消费量的30%以上,而在丘陵、山区、林区,农村生活用能的50%以上靠森林能源。 薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈,木材加工的边角余料,以及专门提供薪材的薪炭林。1979年全国合理提供薪材量8885万吨,实际消耗量18100万吨,薪材过樵1倍以上;1995年合理可提供森林能源14322.9万吨,其中薪炭林可供薪材2000万吨以上,全国农村消耗21339万吨,供需缺口约7000万吨。

二、农作物秸秆

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业主要是种植业生产关系十分密切。根据1995年的统计数据计算,我国农作物秸秆年产出量为6.04亿吨,其中造肥还田及其收集损失约占15%,剩余5.134亿吨。可获得的农作物秸秆5.134亿吨除了作为饲料、工业原料之外,其余大部分还可作为农户炊事、取暖燃料,目前全国农村作为能源的秸秆消费量约2.862亿吨,但大多处于低效利用方式即直接在柴灶上燃烧,其转换效率仅为10%一20%左右。随着农村经济的发展,农民收入的增加,地区差异正在逐步扩大,农村生活用能中商品能源的比例正以较快的速度增加。事实上,农民收入的增加与商品能源获得的难易程度都能成为他们转向使用商品能源的契机与动力。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区,商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能。以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象,致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大,许多地区废弃秸秆量已占总秸秆量的60%以上,既危害环境,又浪费资源。因此,加快秸秆的优质化转换利用势在必行。

三、 禽畜粪便

禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外,禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛,根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素,可以估算出粪便资源量。根据计算,目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨,折合7840多万吨标煤,其中牛粪5.78亿吨,4890万吨标煤,猪粪2.59亿吨,2230万吨标煤,鸡粪0.14亿吨,717万吨标煤。 在粪便资源中,大中型养殖场的粪便是更便于集中开发、规模化利用的。我国目前大中型牛、猪、鸡场约6000多家,每天排出粪尿及冲洗污水80多万吨,全国每年粪便污水资源量1.6亿吨,折合1157.5万吨标煤。

四、 生活垃圾

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速,中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991和1995年,全国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨,同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座,垃圾清运量10750万吨。 城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物,成分比较复杂,其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势,有以下特点:一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高;二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分;三是易降解有机物含量高。目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克(1000千卡/千克)左右。