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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
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
代謝改造釀酒酵母高效生產葡萄糖二酸
葡萄糖二酸是一種重要的化合物，在醫療和工業中有著廣泛的應用。目前生產葡萄糖二酸的方法主要以化學法-葡萄糖化學氧化法為主，但該方法具有選擇性低、成本高、得率低、要高溫及產生大量氧化反應副產物不利于后續葡萄糖二酸的分離等局限性。目前生物法合成葡萄糖二酸主要是在大腸桿菌中進行的，但在大腸桿菌中異源合成葡萄糖二酸被許多因素限制。釀酒酵母因具有耐酸能力強、耐低溫、可低 pH 發酵、沒有噬菌體感染、適合大規模發酵、易分離和高抗逆性等特點，已被廣泛用于產有機酸的研究，因此釀酒酵母比大腸桿菌更適合葡萄糖二酸的生產并具有更高的工業應用價值。利用釀酒酵母合成葡糖二酸具有很好的應用前景。
創新要點
1) 以釀酒酵母 BY4741 為出發菌株，將擬南芥的肌醇加氧酶 MIOX4 和丁香假單胞菌的 UDH 基因在 delta 重復序位點高效表達，敲除轉錄抑制因子OPI1 獲得工程菌 Bga-3，該菌株在分批補料發酵條件下能夠產 6 g/L 的葡萄糖二酸，為目前報道的最高值；
2) 通過提高工程菌的轉運胞外肌醇的能力和工程菌自身合成肌醇的能力，解決提高葡萄糖二酸產量的關鍵問題；
3) 進一步協調肌醇用于細胞自身代謝活動和葡萄糖二酸合成之間的分配關系，并通過提高葡萄糖二酸合成途徑效率和發酵優化，提高肌醇利用率和葡萄糖二酸合成的產量。
江南大學
2021-04-11
抗過敏益生菌的研發及制劑的高效制備技術
過敏性疾病已經成為世界第六大疾病，涉及全球 22%的人口。如哮喘、鼻 炎、過敏性濕疹、食物過敏和過敏性休克等均與特異性免疫球蛋白 E（IgE）介 導的免疫反應密切相關，但目前過敏疾病的治療藥物存在副作用，不宜長期使用。江南大學食品生物技術中心經過多年的積累，通過體外高通量篩選。細 胞、動物模型，人群臨床試食及多組學機制解析等手段，研究得到能夠有效調 節免疫，緩解過敏性疾病，可長期食用無毒副作用的益生菌；并以此為基礎， 開發了提升益生菌在消化道中抗逆性的關鍵技術，并攻克了菌種在產業化應用時的發酵工藝、活性保持、生產技術等多層面難題。
主要成果包括：
（1）研發得到 3 株有效緩解不同過敏性疾病的益生菌，長雙歧桿菌 CCFM1029 通過降低血清中總 IgE 水平，皮膚組織 IL-4、IL-13 水平，局部組織 中組胺的釋放，以及炎癥細胞的浸潤，緩解過敏性濕疹；短雙歧桿菌 CCFM1067 通過改善肥大細胞炎癥浸潤，降低皮膚組織中 IL-13 和 CCL11 水平，且提高皮
膚組織中 IL-10 的表達，最終實現緩解特應性皮炎癥狀；羅伊氏乳桿菌 CCFM1040 顯著降低過敏性哮喘小鼠肺部病理炎癥，抑制血清中塵螨特異性免疫30 球蛋白 IgG1 的產生，降低肺泡灌洗液中 IL-5、IL-13、IL-17A 的含量，緩解過 敏性哮喘癥狀；
（2）通過剖析益生菌的底物代謝規律和關鍵限制性生長因子，建立科學有 效的益生菌特異性增殖培養體系，并基于生長過程碳氮代謝規律，提出遵循底 物消耗規律的自動補料技術和發酵精準化自動控制工藝。益生菌增殖密度達到 1.0×1010 cfu/mL 以上，是傳統培養方法的 5~10 倍；
（3）開發了提高益生菌消化道耐受性的關鍵技術，解決了菌株通過胃腸道 后存活率低的技術難題。通過開發高滲預脅迫、微膠囊預包埋等技術，使功能 菌株在胃酸環境下的存活率達到 95%以上，在膽鹽環境下的存活率達到 90%以上。
江南大學
2021-04-11
L-蘇氨酸的微生物高效生產方法
L-蘇氨酸在食品、飼料、醫藥和化妝品等領域的用量呈長期穩定增長趨勢，尤其在飼料添加劑中增長最為迅速。以添加了 L-蘇氨酸的低蛋白配方飼料作為家禽日糧，不但可以緩解天然蛋白的匱乏，減少動物氨的排放，還能提高家禽的生產性能。而在醫藥領域，L-蘇氨酸除了用于氨基酸輸液之外，隨著人類保健意識的提高，各類氨基酸保健飲品涌現市場，L-蘇氨酸是必不可少的配方成分。L-蘇氨酸有望取代色氨酸，成為繼賴氨酸和甲硫氨酸之后第三大發展最迅速的氨基酸。因此 L-蘇氨酸產業迫切需要提高產量，降低成本，以滿足市場需求。本實驗室以谷氨酸棒狀桿菌為出發菌株，通過代謝工程技術手段進行基因敲除和敲入，對關鍵基因進行了測序、蛋白結構解析及定向改造，以達到“開源節流”，即增強 L-蘇氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高L-蘇氨酸產率近 20 倍，具有較好的應用前景。
江南大學
2021-04-11
L-甲硫氨酸的微生物高效生產方法
L-甲硫氨酸廣泛應用于飼料業，是家禽飼料中首選的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是強肝解毒劑、促進發育劑，當缺乏時會引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應用于營養補充與畜產飼料，由于甲硫氨酸容易被雞吸收而轉變為雞肉蛋白，在雞飼料中添加甲硫氨酸，可少耗飼料，并使雞肉生長健全。L-甲硫氨酸合成方法主要為化學合成法和微生物發酵法兩種。因化學合成法會產生大量有害物質，微生物發酵法生產甲硫氨酸越來越受到關注。本實驗室以谷氨酸棒狀桿菌為出發菌株，通過代謝工程技術手段進行基因敲除和敲入，以達到“開源節流”，即增強 L-甲硫氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高 L-甲硫氨酸產率，目前中間菌株產率已達 21 mmol/L，具有重要的應用前景。
江南大學
2021-04-11
太陽能高效聚光熱電聯合供能系統
一. 項目簡介：應用背景
太陽能光伏發電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個技術領域，但是由于其產能形式單一，最終嚴重制約了其進一步的技術發展和市場推廣前景。其中太陽能光伏發電存在光電轉化效率低（由于溫度效應，晶硅型光伏發電系統綜合光電轉化效率只能達到 12%-13%），光伏組件成本高，導致其成本回收期長。同時光伏電池生產也存在高能耗高污染的問題。如何提高單位面積光伏電池的發電量，減少電池用量是降低系統成本提高發電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統技術的 1/4），間接降低了光伏電池生產的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時，電池的溫度也急劇升高，嚴重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術手段的另一種產能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯供。
西安交通大學
2021-04-11
海藻生物保鮮膜高效高質產業化轉移技術
項目成果/簡介:該項目的核心技術來源于中國海洋大學和北京格瑞智博生態科技研究院合作研究的國家發明授權專利，是原創性創新性技術，技術壁壘非常高，難復制，擁有我國獨立自主知識產權，達到國際先進水平，它的問世必將推動我國食品保鮮膜的高速發展。我國塑料保鮮膜市場25000噸左右。該項目生產的海藻食品保鮮是原創性技術產品，可逐步有效替代塑料保鮮膜產品，市場容量達到108億元，市場接受度高，比較容易推廣，因此具有廣闊的市場優勢。項目階段:完成實驗室階段效益分析:我國塑料保鮮膜市場25000噸左右。該項目生產的海藻食品保鮮是原創性技術產品，可逐步有效替代塑料保鮮膜產品，市場容量達到108億元，市場接受度高，比較容易推廣，因此具有廣闊的市場優勢。知識產權類型:發明專利知識產權編號:ZL201410539503.6技術成熟度:已有樣品技術先進程度:達到國際領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無
中國海洋大學
2021-04-11
高效率鈣鈦礦太陽能電池模塊
上海交通大學
2021-04-11
高效率的分布式智能光伏云技術
太陽能光伏發電綠色無污染，而且我國太陽能資源豐富，水平面總輻射約 1680 吉瓦（1 吉瓦=1000 兆瓦=109瓦），大部分可以用于太陽能光伏發電。隨著光伏材料以及相關技術的發展，光伏發電成本已經大幅度降低，光伏能源作為一種新型清潔能源在我國的應用規模迅速增長。光伏發電已經跨越了示范應用階段，進入了大規模推廣的階 段。近年來，光伏發電產業規模迅速增長。截止到 2015 年 6 月底，中國光伏發電累計裝機容量達到了 35.78 吉瓦，其中光伏電站 30.07吉瓦，分布式光伏 5.71 吉瓦。根據美國 IHS 咨詢公司預計，2015 年全球光伏裝機量增長 16%~25%，達到 53-57 吉瓦之間。
南開大學
2021-02-01