演講人：日期:生物技術(shù)在能源和材料領(lǐng)域的應(yīng)用未找到bdjson目錄CONTENTS01生物能源開發(fā)02微生物技術(shù)應(yīng)用03生物基材料制備04生物催化與合成05仿生材料創(chuàng)新06綠色降解技術(shù)01生物能源開發(fā)生物柴油制備技術(shù)植物油、動物脂肪、廢棄油脂等。原料來源酯交換反應(yīng)、蒸餾、洗滌、干燥等。制備工藝可再生、環(huán)保、降低溫室氣體排放。優(yōu)點原料成本、反應(yīng)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等。挑戰(zhàn)原料淀粉質(zhì)、纖維素、糖類等有機物質(zhì)。01生產(chǎn)工藝發(fā)酵、蒸餾、脫水等。02應(yīng)用領(lǐng)域汽車燃料、工業(yè)溶劑、燃料電池等。03優(yōu)缺點生產(chǎn)工藝成熟，但原料競爭與糧食生產(chǎn)存在沖突。04燃料乙醇生產(chǎn)工藝光自養(yǎng)、異養(yǎng)、混合培養(yǎng)等。培養(yǎng)方式提取油脂、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化等。轉(zhuǎn)化技術(shù)01020304微藻、海藻等。藻類種類高光合效率、不占用耕地，但收集、干燥、加工成本高。優(yōu)勢與挑戰(zhàn)藻類生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化02微生物技術(shù)應(yīng)用微生物燃料電池原理微生物燃料電池的基本原理利用微生物的代謝作用將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)能源的直接轉(zhuǎn)化。微生物燃料電池的分類微生物燃料電池的應(yīng)用根據(jù)微生物的種類和反應(yīng)方式，可分為多種類型的微生物燃料電池，如希瓦氏菌燃料電池、地桿菌燃料電池等?？捎糜趶U水處理、土壤修復(fù)、海洋環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，具有環(huán)境友好、能源可持續(xù)利用等優(yōu)點。123利用微生物的代謝作用，將礦石中的金屬元素轉(zhuǎn)化為可溶性的離子或化合物，實現(xiàn)金屬的提取和回收。微生物冶金與金屬回收微生物冶金的基本原理在銅、鈾、金等金屬的提取和回收方面有廣泛的應(yīng)用，具有成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點。微生物冶金的應(yīng)用隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物冶金將在金屬資源回收和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮更大的作用，但仍需解決一些技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，如提高回收率、縮短反應(yīng)時間等。微生物冶金的前景與挑戰(zhàn)有機廢棄物產(chǎn)電技術(shù)利用微生物的代謝作用，將有機廢棄物轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)有機廢棄物的資源化利用。有機廢棄物產(chǎn)電的基本原理可用于處理農(nóng)業(yè)廢棄物、生活垃圾等有機廢棄物，具有減少環(huán)境污染、實現(xiàn)資源循環(huán)利用等多重效益。有機廢棄物產(chǎn)電技術(shù)的應(yīng)用目前該技術(shù)存在產(chǎn)電效率低、反應(yīng)穩(wěn)定性差等問題，需通過優(yōu)化微生物種類、改進(jìn)反應(yīng)器等措施來提高產(chǎn)電效率和穩(wěn)定性。有機廢棄物產(chǎn)電技術(shù)的挑戰(zhàn)與解決方案03生物基材料制備植物纖維復(fù)合材料6px6px6px如亞麻、苧麻等，具有高強度、低密度和抗菌等特性。麻類植物纖維來源于木材的纖維，可再生且易于加工成復(fù)合材料。木質(zhì)纖維具有良好的韌性和耐磨性，可用于制作復(fù)合材料的增強體。竹纖維010302農(nóng)作物廢棄物，資源豐富，可用于制備低成本復(fù)合材料。秸稈纖維04聚乳酸（PLA）生物塑料原料來源主要由玉米等可再生資源提取的乳酸聚合而成。01生物降解性PLA在自然環(huán)境中可被微生物分解為水和二氧化碳。02力學(xué)性能通過改性處理，PLA的強度和韌性可接近傳統(tǒng)石油基塑料。03加工性能易于成型和加工，適用于吹塑、注塑等多種工藝。04真菌菌絲體建材開發(fā)原料來源生長速度環(huán)保性能力學(xué)性能利用農(nóng)作物廢棄物、木屑等作為培養(yǎng)基質(zhì)。真菌菌絲體在適宜條件下生長迅速，可在短時間內(nèi)形成大面積材料。真菌菌絲體建材具有良好的保溫、隔熱和吸音性能，且無毒無害。通過培養(yǎng)條件和工藝的優(yōu)化，真菌菌絲體可制備出高強度、高韌性的新型材料。04生物催化與合成酶催化生物燃料生產(chǎn)酶催化生產(chǎn)生物柴油利用脂肪酶、酯酶等酶催化劑，催化動植物油脂與甲醇或乙醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，生成生物柴油。酶催化生產(chǎn)生物乙醇酶催化生產(chǎn)氫氣利用淀粉酶、纖維素酶等酶催化劑，將淀粉、纖維素等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再通過發(fā)酵過程生產(chǎn)乙醇。通過酶催化分解有機物質(zhì)，如葡萄糖、甲酸等，產(chǎn)生氫氣作為清潔能源。123通過培養(yǎng)特定的微生物，在其細(xì)胞內(nèi)合成PHA，作為生物可降解塑料的原料。生物合成聚合物材料微生物合成聚羥基脂肪酸酯（PHA）利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，再通過化學(xué)合成方法將乳酸聚合成PLA，具有生物可降解性和良好的力學(xué)性能。生物合成聚乳酸（PLA）將生物基聚合物與天然纖維、無機填料等復(fù)合，制備具有優(yōu)異性能的生物基復(fù)合材料。生物基聚合物復(fù)合材料光驅(qū)動人工光合系統(tǒng)光合細(xì)菌的應(yīng)用利用光合細(xì)菌在光照條件下進(jìn)行光合作用，同時處理有機廢水、凈化水質(zhì)等環(huán)境應(yīng)用。03利用光催化劑在光照條件下分解水，產(chǎn)生氫氣作為清潔能源。02光驅(qū)動水分解制氫光合作用模擬通過模擬自然光合作用的過程，利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，同時產(chǎn)生氧氣。0105仿生材料創(chuàng)新蜘蛛絲蛋白仿生纖維高強度和韌性蜘蛛絲是自然界中強度最高的纖維之一，仿生纖維具有類似的高強度和韌性，適用于制作高性能材料。01輕便且柔軟蜘蛛絲蛋白仿生纖維輕便且柔軟，適用于制作可穿戴設(shè)備和紡織品。02生物相容性好蜘蛛絲蛋白仿生纖維與生物組織相容性好，可用于醫(yī)療領(lǐng)域。03貝殼結(jié)構(gòu)仿生陶瓷貝殼是一種天然的高硬度和韌性的材料，仿生陶瓷具有類似的性能，可用于制造高性能的防護(hù)材料。高硬度和韌性優(yōu)異的耐熱性具有生物相容性貝殼結(jié)構(gòu)仿生陶瓷具有優(yōu)異的耐熱性，能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定性。貝殼結(jié)構(gòu)仿生陶瓷與生物組織相容性好，可用于醫(yī)療領(lǐng)域。自修復(fù)生物仿生涂層自修復(fù)生物仿生涂層能夠在涂層受損時自動修復(fù)，延長使用壽命。自修復(fù)功能自修復(fù)生物仿生涂層具有優(yōu)異的防腐性能，能夠保護(hù)基材不受腐蝕。優(yōu)異的防腐性能自修復(fù)生物仿生涂層可應(yīng)用于航空航天、汽車、海洋工程等多個領(lǐng)域。多種應(yīng)用場景06綠色降解技術(shù)生物降解塑料研發(fā)聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有良好的加工性能和力學(xué)性能，同時生物降解性能也較為優(yōu)異。03由微生物在特定條件下合成，是一種可完全生物降解的塑料。02聚羥基脂肪酸酯（PHA）聚乳酸（PLA）以玉米淀粉等為原料，通過發(fā)酵、聚合等工藝制備而成，具有良好的生物降解性能。01微生物礦化固碳材料微生物碳酸鹽通過某些微生物的代謝活動，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為無機碳酸鹽，具有固碳和減少溫室氣體排放的潛力。01微生物礦化修復(fù)利用微生物礦化作用，修復(fù)被重金屬污染的土壤和水體，實現(xiàn)環(huán)境凈化。02微生物固碳材料開發(fā)通過篩選和培育高效固碳微生物，開發(fā)新型的生物固碳材料，用于環(huán)境保護(hù)和能源儲存。03酶解木質(zhì)素轉(zhuǎn)化路徑利用特定的酶，將木質(zhì)素分解為小分子化