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基于微生物調控的水體原位生態修復技術
氮、磷過度排放導致的水體富營養化成為全球水環境面臨的挑戰之一，特別是由此引發的藍藻爆發、水體生態功能喪失及飲用水資源危機成為各國政府亟待解決的關鍵問題。如何實現氮磷營養鹽的合理分配和調控，成為防止水體富營養化和構建完善的水體生態系統的核心和關鍵。
微生物活化設備照片
同濟大學環境科學與工程學院柴曉利教授團隊研發的水體微生物活化技術，突破了傳統旁通水處理工藝、水生動植物修復技術的不足，通過激活土著優勢菌種，使之快速增殖，打破原有水體微生態平衡，用水體本身容積代替傳統的有限生物反應器，大大增加微生物的增殖空間，充分發揮微生物對污染物的削減能力，改善生態系統賴以生存的透明度、營養鹽等不利條件，重組、完善水體微生態系統，恢復水體自凈能力，最終脫離人工干預回歸自然，具有重要的實際應用意義。
基于微生物調控的水體原位修復技術解決了地表水環境輕度污染水體（富營養化）治理的技術瓶頸，引領了低污染負荷飲用水水源地氮素污染控制技術的發展方向，具有重要的社會環境效益。目前該技術已經獲得相關授權專利11項，在全國十幾個省市30多個水生態修復工程項目中得到了推廣應用，累積項目合同額超過3億元。
同濟大學
2021-04-11
微脹床生物產品的分離和提純裝置
本項目涉及一種可用于生物醫藥產品的分離和純化的裝置和工藝。傳統的生物細胞液中有效成分的分離提純，需經過細胞液的離心、過濾澄清、有效成分捕捉 (固定床) 等工藝過程，工藝流程較長，耗材費用高等。有專家提出膨脹床工藝技術，即通過使用低度流態化的色譜柱床實現對含固體顆粒原料中活性組分的直接分離提取, 從而簡化前期離心、過濾澄清工藝，將傳統的離心、過濾、捕捉色譜合為一步, 縮短工藝路線, 降低生產成本。但膨脹床技術長期面臨的挑戰是流路堵塞, 清潔困難，分離效率低，二十多年來一直沒有得到廣泛應用。
基于膨脹床的原理, 本項目在此基礎上推出微脹床技術. 通過應用獨立于床層阻力的流體均布技術, 微脹床可達到比傳統膨脹床顯著高的分離板數, 動態載量和分離效率, 可直接處理細胞液或細胞裂解液，流路不堵并可完全在線清洗。 微脹床技術使膨脹床核心優勢得以實現，可顯著節省設備和耗品投入,縮短工藝路線, 降低生產成本。
微脹床技術關鍵為采用徑向輻射流體分布器及新穎流路控制模式，本技術可廣泛用于生物藥大分子產品從細胞液或細胞裂解液中高效快速提取和純化.具體應用包括:單克隆抗體從細胞培養液中的提取, 重組人血白蛋白從酵母細胞液中的提取,乳鐵蛋白從牛奶中的提取,以及抗生素的分離純化等。
華東理工大學
2021-04-13
大型電站鍋爐生物質與煤粉混合燃燒技術
隨著全球能源短缺、環境污染問題的日益嚴重，各個國家都在加緊可再生能源的開發和利用。風力發電是目前最經濟、最清潔、最容易實現大規模生產的。隨著科技水平的發展，大功率的風力發電機在我國逐漸推出，而它們基本都是原型機，未經時間考驗。通過風力機塔架的三維有限元強度、振動與疲勞壽命分析，可以保障機組的安全運行。
本項目采用三維非線性有限元方法，考慮風力機塔架在各種工況下的載荷，計算分析風力機塔架的強度、振動和疲勞壽命。
西安交通大學
2021-04-11
生物法凈化含硫化氫廢氣技術研究
生物法凈化含硫化氫廢氣技術以含硫化氫酸性氣體為研究對象，進行生物法凈化含硫化氫廢氣技術研究，以及生物脫硫基礎理論研究（生物脫硫微觀反應機理、脫硫菌種動力學研究與反應器流體力學模擬）。
技術特點：
1．利用低能離子注入技術誘變篩選獲得適合于工業化的高效脫硫菌種；
2．構建菌體生長的多階段發酵調控技術，采用高密度培養技術探究影響高密度培養的因素，并通過小分子化合物擾動，強化菌株脫硫機制；
3．建立脫硫菌株高性能耦合固定化體系，實現細胞固定化，降低流動性，提高脫硫效率及穩定性，降低成本；
4．研發新型生物反應器，提高傳質性能及生物氧化效果；
5．建立生物脫硫裝置，優化工藝參數，達到對具附加值的單質硫回收的目的，并開發高效、經濟、節能、環保和具有自主知識產權的生物脫硫凈化工藝及工程技術。
技術指標：
1．建立1~2Nm³/h生物脫硫模試裝置，液體循環量27L/h，pH值8.5~9.0，曝氣量220~240L/h，脫硫菌種固定化濃度為2.7mg/g，凈化氣H2S濃度小于20mg/m³，硫磺回收率為95%，獲取生物脫硫工藝參數優化數據；
2．分離篩選得到了硫化物代謝活性達73.1%、穩定遺傳8代的高效脫硫菌株；
3．設計生物反應器及模擬裝置，建立自動化控制的生物脫硫模式評價裝置，為生物法凈化含硫化氫氣體的工藝評價提供裝備基礎。
南京工業大學
2021-01-12
“健康納豆”微生態系列藥品食品生物創制
本成果建立了具有自主知識產權的納豆芽孢桿菌及液體種子生產技術、菌種接種技術、納豆發酵技術、保藏技術等，同時完成了對產品功能、質量測定的方法學研究，開發了高耐受胃腸道納豆芽孢桿菌菌劑、高品質食用納豆、高活菌納豆凍干粉、高活性藥用納豆激酶等多種產品，納豆中益生活菌數量、納豆激酶活性及異黃酮等功能成分含量較國內外相關產品有明顯優勢，且納豆感官評價品質高，生產成本較低，更加符合國人口味。
南京工業大學
2021-01-12
生物質及城市有機廢物的高效、清潔發電技術
項目研究的背景及用途：本項目的出發點是將我國大量的生物質及城市有機廢物資源(如農作物廢棄物、林業廢棄物、城市垃圾中豐富的有機物、造紙造漿中的廢物、酒精生產廠的廢液廢渣、動物糞便、食品加工中的廢棄物、家庭中有機垃圾、草類廢棄物，產量約每年 30 億噸)高效轉化為清潔的電力。我國當前的生物質及城市有機廢物資源沒有得到合理的利用。利用生物質作為能源，不僅僅是解決了長期的能源供給問題，更重要的是大大緩解了環境保護的壓力。本項目的技術路線所排放的其他污染物如硫化物、粉塵粒子的濃度也大大低于現有的燃煤發電廠。此外，高效、清潔的氣化發電技術可以克服現有的城市垃圾處理處置方式的缺點。與現有垃圾焚燒爐技術相比，本項目的技術路線具有以下優點:
(1)發電效率高;
(2)炭轉化率高、能量利用率高;
(3)排放的二次污染物少;
(4)初投資和遠行費用低。
本項目的目的是有效地利用生物質及城市有機廢物，通過流化床氣化的方式將其轉變為電力。確保生產電力的成本可以與現有的燃煤電廠競爭，同時確保生產過程符合環境友好性要求，沒有明顯的二次污染。成果水平及主要技術指標:本技術水平處于國內領先水平,在國際上也是領先的。目前正在申報發明專利 2 項。所需廠房占地面積:需要穩定的生物質或生活垃圾原料供應(年需要量為8000 噸左右);設備相對比較簡單，但需要由相關的廠家定制生廠;廠房面積約為15000～20000 平方米;投資規模在 500 萬左右。
市場分析及效益預測：本項目的市場前景很大。以天津市為例，天津市每年約有 600 萬噸生物質資源，可發出功率為 90～100 萬千瓦的電。若考慮大量種植能源作物，則可以發出更多的電，而且隨著發電規模的擴大，可以顯著降低成本。如果單座發電廠的規模在 2000～4000 kW，該發電成本與燃煤電廠相當。為天津市大量的生物質廢物找到一條合理的利用途徑，同時解決了因城市有機垃圾堆置而帶來的環境污染問題。以 2000 千瓦的發電能力為例，投資回收期為 2.2 年，年盈利為 220 萬左右。
天津大學
2021-04-11
高性能生物基光固化樹脂的制備技術
以生物基原料生產環境友好的化工產品是人類實現可持續發展的必由之路， 生物基涂層材料的研究已經成為全球涂料科學技術領域的研究前沿。傳統的生物基光固化樹脂玻璃化轉變溫度偏低，力學性能較差，影響了其應用推廣。團隊圍繞如何制備兼顧生物基含量與綜合性能的生物基光固化樹脂開展研究，通過化學結構的設計，在提升生物基光固化樹脂性能的同時保證了其較高的生物基含量。目前團隊所研發的生物基光固化樹脂具有較高的生物基含量和雙鍵轉換率，其固化膜的熱穩定性及硬度、彈性模量、抗沖擊性等性能與常用商業石油基光固化樹脂相當，產業化前景廣闊。
江南大學
2021-04-13
手性氨基酸的微生物高效生產方法
手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場規模也越來越大。本項目研發的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一種非天然的氨基酸，是一種重要的化工原料，被用作為多種手性藥物合成中的重要中間體，包括抗結核藥物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癲癇藥物左乙拉西坦。D-蘇氨酸是天然氨基酸 L-蘇氨酸的光學異構體，是一種非天然氨基酸。主要應用于手性藥物、手性添加劑和手性助劑等領域，在制藥行業作為手性合成的手性源，主要用于生產新型光譜抗生素、D-蘇氨醇和多肽合成過程的蘇氨酸保護劑。L-天冬酰胺是常見的 20 種氨基酸之一，在食品、醫藥、化工合成、微生物培養等領域廣泛應用。L-天冬酰胺可以作為添加劑用于清涼飲料,同時在腫瘤治療及蛋白質糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸輸液，以及具有降壓、平喘、抗消化性潰瘍、胃功能障礙等功能，并可用于治療心肌梗死、心肌代謝障礙、心力衰竭、心臟傳導阻滯、疲勞癥等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培養和動物細胞培養重要的添加劑。L-叔亮氨酸是一種非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空間位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不對稱合成中作為誘導不對稱的模板。隨著不對稱合成的發展, 叔亮氨酸的應用也非常廣泛。又由于占空間大的叔丁基鏈及其疏水性, 它在多肽的合成中能夠很好地控制分子構象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的穩定性, 因此在藥物和生物應用中正迅速地發展, 用于抗癌、抗艾滋病等藥物和生物抑制劑及肽等。
江南大學
2021-04-11
甾體激素藥物的綠色生物制造與工藝研究
甾體激素藥物是僅次于抗生素的第二大類藥物。全球甾體類藥物總值近 500 億美元，占世界醫藥銷售額的 6%。中國是甾體藥物原料及其制劑的主要生產國，年產值近 800 億元人民幣。
本項目組圍繞重要甾體化合物中間體 AD、三羥基雄甾烯酮及其相關下游產 品，開展生物轉化關鍵技術研究與產業應用研究，突破了生物催化去氫表雄酮雙 羥化制備三羥基雄甾烯酮的技術體系，創新了屈螺酮合成新方法。項目改造優化 了微生物轉化菌種的性能，開發了新型發酵和綠色提取工藝，建立了全流程的過程工程控制技術，大幅提高了產品的轉化率，建成了百噸級規模的甾體化合物生產線。項目成果在 Green Chemistry、Journal of Steroid Biochemistry andMolecular Biology、Steroids 等期刊上共發表了相關文章 30 余篇，申請國家發明專利 28 項，其中授權 10 項。獲中國石油和化工行業協會優秀專利獎 1 項，全國大學生“挑戰杯”競賽一等獎 1 項。
江南大學
2021-04-13
化妝品生物活性物制備與應用技術
本項目旨在發掘天然植物中具有美白、抗皺、保濕、殺菌及防腐等天然活性成分，開發其提取、純化技術。 另一方面，本項目組與江南大學生物工程學 院合作，利用發酵法制備具有美白、抗衰老、抗皺、保濕等功效的發酵產物，產品分為直接發酵產物和植物發酵后的提取物。在活性成分先進制備基礎上，根據美白、抗衰老、抗皺、防曬、抗污染等理論，對天然活性原料進行協同復配，形成多靶點、多動能集成功效原料組合，并建立化學方法、生物化學方法（細胞水平、動物實驗）到人體實驗的完整功效評價技術平臺，打通從天然原料到實際配方應用的通路。
江南大學
2021-04-13