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人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當(dāng)于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測算，我國擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導(dǎo)致生物質(zhì)資源浪費嚴(yán)重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當(dāng)作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸?shù)缺锥?，同時相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅?，因此對重金屬廢水處理及土壤恢復(fù)與改良具有巨大的應(yīng)用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應(yīng)用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加?；罨哪康氖抢脷怏w或化學(xué)物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學(xué)活化則采用化學(xué)物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點在于反應(yīng)時間長，反應(yīng)耗能大，傳熱效率低和反應(yīng)原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復(fù)運動，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應(yīng)效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應(yīng)溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應(yīng)釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進行加熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時反應(yīng)時間長，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復(fù)及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護均有十分重要的現(xiàn)實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機物，酸進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應(yīng)用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)技術(shù)開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計；技術(shù)指標(biāo)生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟效益初步分析生物質(zhì)炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質(zhì)炭新工藝相對于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

發(fā)現(xiàn)在過去十萬年海平面的快速變化過程中，紅樹植物雖然存活卻極大地丟失了遺傳多樣性，現(xiàn)存紅樹植物的遺傳多樣性水平與氣候改變時的死亡率存在顯著負(fù)相關(guān)，未來海平面變化對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有很大威脅。?研究指出，現(xiàn)存的遺傳多樣性極低的紅樹植物演化潛能較小，廣泛的海岸建設(shè)限制了紅樹植物向內(nèi)陸撤退的物理空間，紅樹林面臨非常嚴(yán)重的脅迫。為了更好地保護紅樹林，該文提出建設(shè)保護區(qū)時僅圈住紅樹林現(xiàn)生分布區(qū)不夠，還應(yīng)該留出充分的緩沖區(qū)以幫助紅樹林應(yīng)對未來海平面上升。

基于導(dǎo)模共振效應(yīng)的生物檢測系統(tǒng)是基于導(dǎo)模共振濾波器共振原理來進行生物樣品的檢測，具有高靈敏度，高分辨率等優(yōu)點。主要是依靠檢測導(dǎo)模濾濾波器的共振峰值的移動來實現(xiàn)的，當(dāng)生物分子附著導(dǎo)模共振濾濾波器，就會引起透過或者反射峰值的變化。通過檢測峰值的移動量可以分析出生物分子中抗原和抗體的結(jié)合度。

對于難降解的有機高濃度廢水，采用常規(guī)污水處理工藝難以達到排放標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明，涉及光催化和生物處理協(xié)同作用，與其它處理設(shè)備或構(gòu)筑物相比較，工藝流程短，處理效果明顯提高30％～ 60％，運行費用降低21％～ 38％。對于一般性質(zhì)的難以降解的污水，去除率可以達到90％以上；處理設(shè)備可與多種處理工藝的組合，運行方式靈活，節(jié)省工程的投資，減少占地面積。處理水量及對象：依據(jù)設(shè)備規(guī)模而定；難降解高濃度廢水，如印染廢水，化工廢水出水水質(zhì)：可以達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的一級標(biāo)準(zhǔn)或更高標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)生的污泥量：少

主要用于保存生物大分子及部分小分子及組織生物活性，為生物樣本提供超低溫（-80℃）、深低溫（-196℃）環(huán)境下的自動化無人存儲及管理服務(wù)，包括生物樣本穩(wěn)定存儲、信息記錄與追溯、自動挑取整盒或單支管等。

油脂是天然可再生的資源，用其作原料所開發(fā)與生產(chǎn)的化工產(chǎn)品具有低毒性、易生物降解、人體親和性和環(huán)境適應(yīng)性好等特點。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世紀(jì)50年代末60年代初，20世紀(jì)80年代飛速發(fā)展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成廣泛的應(yīng)用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基礎(chǔ)組分，又在化工領(lǐng)域有廣泛的用途。 本技術(shù)采用動植物油脂、廢棄餐飲油、酸化油脂或棕櫚油等為原料，通過與甲醇酯交換工藝生產(chǎn)脂肪酸甲酯產(chǎn)品，可進一步通過環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧化脂肪酸甲酯。產(chǎn)品閃點180℃以上，酸值0.6～0.8，轉(zhuǎn)化率95%以上。

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產(chǎn)量，項目組采用無痕基因編輯技術(shù)對菌株進行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項目組從發(fā)酵食品中分離得到，它能夠從蔗糖出發(fā)合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對 γ-PGA 合成相關(guān)的八個代謝通路進行改造包括：γ-PGA 降解相關(guān)途徑；細(xì)胞呼吸鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細(xì)菌多糖合成途徑；次級小分子代謝產(chǎn)物合成途徑；細(xì)胞自誘導(dǎo)因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優(yōu)基因工程菌株 NK-anti-rocG（敲除了 epsA-O 操縱子（負(fù)責(zé)胞外多糖合成），sac 操縱子（負(fù)責(zé)果聚糖合成），lps（脂多糖合成相關(guān)），pta（乙酸合成相關(guān)），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細(xì)胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達））γ-PGA 搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量從 3.8g/L 提高到 11.04 g/L，較對照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產(chǎn)物純度也從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補料分批發(fā)酵實驗得到 NK-anti-rocG菌株產(chǎn)量可達 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌株；發(fā)酵生產(chǎn)主要原料為蔗糖； 2. 補料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：20.3 g/L。 3. 授權(quán)專利號為：ZL200810053900.7 市場應(yīng)用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。本項目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發(fā)酵菌種，以蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn) γ-聚谷氨酸，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

當(dāng)前我國食品安全形勢令人擔(dān)憂。在種植過程中會使用除草劑、化學(xué)殺蟲劑。存在低毒農(nóng)藥的過量反復(fù)使用以及高毒農(nóng)藥的非法使用問題。以韭菜為例，農(nóng)戶每收獲一次，通常會使用一次農(nóng)藥提前預(yù)防韭菜地下害蟲韭蛆的危害。低毒農(nóng)藥長期使用，會造成害蟲抗藥性增加，農(nóng)藥的使用頻次及單次用量不斷增加，造成農(nóng)藥的不規(guī)范使用問題。同時，為了保證產(chǎn)量，有的種植戶會非法使用 3911、敵敵畏、涕滅威等在蔬菜上禁用的劇毒農(nóng)藥。經(jīng)過前期積累，目前實驗室建立了有害昆蟲天敵—昆蟲病原線蟲研發(fā)應(yīng)用平臺。實驗室分別從天津、云南、寧夏、江蘇、山東等地采取土壤樣品，分離到昆蟲病原線蟲品系四十余株，均表現(xiàn)出具有很好的防蟲效果。項目先后在天津各區(qū)縣、北京、河北秦皇島、河北張家口、山東萊西、山東平度山東壽光、江蘇泰州等地開展推廣應(yīng)用。我們將建立全國性的昆蟲病原線蟲資源庫，并發(fā)展相關(guān)應(yīng)用技術(shù)。 技術(shù)創(chuàng)新點： 在放心蔬菜生產(chǎn)過程中，我們會在防蟲網(wǎng)、黃板等物理措施的基礎(chǔ)上，采用以蟲治蟲技術(shù)（昆蟲病原線蟲、捕食螨、蚜繭蜂）對地下害蟲和地面害蟲進行綜合防治。同時，在蔬菜反季節(jié)種植過程中，我們會采用熊蜂授粉，機械振動授粉，保障蔬菜產(chǎn)量，承諾做到整個生產(chǎn)過程中不使用一滴化學(xué)農(nóng)藥。此外，采用人工除草和生物除草等措施，禁止使用任何化學(xué)除草劑，保障土壤質(zhì)量和蔬菜質(zhì)量安全。 市場應(yīng)用前景： 采用“以蟲治蟲”技術(shù)生產(chǎn)的韭菜，農(nóng)藥殘留未檢出。已經(jīng)通過淘寶網(wǎng)在全國進行銷售。主要在天津地區(qū)銷售，每斤售價達 15 元。2016 年春節(jié)，放心韭菜一度供不應(yīng)求。一方面說明韭菜質(zhì)量的可靠性，另一方面說明了大家對放心蔬菜的強大需求。自 2016 年 6 月，我們已經(jīng)著手展開家庭配菜。在以蟲治蟲的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理防治，推廣自然農(nóng)法，讓作物按照自然方式生長。種植過程中，杜絕使用化學(xué)農(nóng)藥。目前已經(jīng)給將近七十個家庭和兩個幼兒園配菜，反饋效果相當(dāng)好。 近期我們將在中糧我買網(wǎng)、京東和其他一些網(wǎng)站，銷售我們的蔬菜。當(dāng)前我們主要以天津基地為主，輻射京津冀，預(yù)期能夠達到兩千會員，爭取五年內(nèi)年銷售額達到 2000 萬到 3000 萬。另外，當(dāng)前情況下以下蔬菜農(nóng)藥殘留問題突出。首先是韭菜，其次圓白菜，然后是葉菜類?；诖?，我們還將推出幾個蔬菜單品。 

成果與項目的背景及主要用途：曝氣生物濾池（biological aerated filter），簡稱 BAF，是近年來國際上興起的污水處理新技術(shù)。目前在歐、美和日本等國家得到較多應(yīng)用。BAF 具有去除有機物、脫氮、除去有害物質(zhì)的作用，其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。該工藝占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本均低于傳統(tǒng)的生物處理工藝。曝氣生物濾池在污水回用處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化等方面具有很大的具有非常好的發(fā)展前景和具有巨大的應(yīng)用市場。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：曝氣生物濾池是一種高效低能耗生物反應(yīng)器，濾天津大學(xué)科技成果選編池內(nèi)裝填高比表面積的的輕質(zhì)顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體。并根據(jù)污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在填料下部鼓風(fēng)曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，污水中的有機物與填料表面生物膜通過生化反應(yīng)得到穩(wěn)定，填料同時起到物理過濾作用。 該項目開發(fā)的使用輕質(zhì)顆粒填料的 BAF 工藝具有主要的優(yōu)點： 1、重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省動力，操作簡單； 2、濾頭布置在濾池頂部，不與預(yù)處理水接觸，不易堵塞，便于更換； 3、硝化和反硝化可在同一池內(nèi)完成。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：該技術(shù)為國內(nèi)先進，正在申請專利。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 1、該技術(shù)既可制造為一體化設(shè)備，應(yīng)用于分散的、小型的中水處理；也可用于大中型污水處理廠。 2、產(chǎn)品設(shè)備系列：50m3 /d,100 m3 /d,200 m3 /d.年產(chǎn) 10 臺 100m3 /d 的設(shè)備，創(chuàng)造產(chǎn)值 400 萬元。 應(yīng)用領(lǐng)域：城市污水處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用處理，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓，合作生產(chǎn)，聯(lián)合承攬工程。

將秸稈等生物質(zhì)垃圾轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)可燃?xì)怏w再利用可以消除農(nóng)業(yè)區(qū)燒秸稈造成的空氣污染，還可以大大減少化石能源消耗及二氧化碳排放。傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱化學(xué)氣化方法會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)焦油，焦油的能量一般占總能量的5%～15%,這部分能量因難于被利用而被浪費。焦油在燃?xì)廨斔瓦^程中冷凝下來形成粘稠的液體,附著于管道和設(shè)備的壁面上,很容易造成管道堵塞，而且焦油在燃燒時容易產(chǎn)生碳基顆粒排放物,造成空氣污染并對燃?xì)饫迷O(shè)備有嚴(yán)重的損害。 團隊所設(shè)計的生物質(zhì)氣化成套設(shè)備采用了先進的焦油裂解工藝和獨特的專利技術(shù)催化劑，具有無二次污染、含氫量高、熱值高、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，顯著降低了生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂秃浚岣吡巳細(xì)馄焚|(zhì)，保證了設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運行。本項目的目標(biāo)產(chǎn)品是中大規(guī)模生物質(zhì)連續(xù)氣化成套設(shè)備，產(chǎn)品主要適用于500戶左右農(nóng)戶相對集中居住的大中型自然行政村屯或鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民小區(qū)，所產(chǎn)生的生物質(zhì)可燃?xì)饪晒┚用竦淖鲲?、燒水、冬季取暖等生活活動的需要。項目設(shè)備可以用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校、工廠等中小型企事業(yè)單位的大面積區(qū)域性冬季集中取暖、供熱，也可用于農(nóng)村的大棚種植、禽畜圈舍等生產(chǎn)項目的大面積聯(lián)合集中供熱，還可為木材、谷物、煙草等農(nóng)林產(chǎn)品在加工生產(chǎn)過程中的烘干作業(yè)提供燃料。本項目技術(shù)已經(jīng)在東北和江蘇做過兩個示范性項目，技術(shù)較為成熟，產(chǎn)業(yè)化條件良好，可進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。