生物質(zhì)是一種可再生的清潔資源,。通過(guò)生物制造法,,生物質(zhì)可以被轉(zhuǎn)化為可再生的代替能源。其中,,乙醇被認(rèn)為是目前最有可能代替汽油運(yùn)輸燃料的可再生能源,。
在作為汽油代替燃料時(shí),乙醇主要是以一定比例和汽油混合,,形成混合燃料,。乙醇的加入可以提高混合燃料的辛烷值,同時(shí)還能減少有毒污染物的排放,。但是乙醇的加入也有很多弊端:乙醇的能量密度比汽油要低30%,,因此其燃燒效率要低很多;乙醇的吸水性很好,,導(dǎo)致混合燃料容易吸收水分,;乙醇的運(yùn)輸不能利用現(xiàn)有的石油管道,這會(huì)大大提高其運(yùn)輸成本,。另外,,乙醇的加入會(huì)提高混合燃料的蒸汽壓,使其超過(guò)安全操作和儲(chǔ)存的上限,。為解決這一問(wèn)題,,目前用于制造汽油乙醇混合燃料的汽油都是經(jīng)過(guò)預(yù)處理的,汽油中的輕烴類組分需要被抽提掉,,這進(jìn)一步增加了操作成本,。
基于乙醇燃料的這些缺陷,近來(lái)科學(xué)家們提出制造下一代生物能源的概念,。下一代生物能源主要包括長(zhǎng)鏈醇類(higher-chain alcohols),、微柴油酯類和碳?xì)浠衔镱悺F渲虚L(zhǎng)鏈醇類指的是含有四碳或五碳的直鏈醇或支鏈醇,,如丁醇,、異丁醇、異戊醇,、活性戊醇等,。
長(zhǎng)鏈醇和乙醇相比更適合作為汽油運(yùn)輸燃料的替代品。它們的能量密度和汽油相似,,不易吸水,、揮發(fā)性低,對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)引擎造成的損傷更小,,能使用現(xiàn)有的石油管道運(yùn)輸,,而且和汽油的混合物能很好地降低燃料的蒸汽壓。由于長(zhǎng)鏈醇相對(duì)乙醇作為汽油代替物的優(yōu)勢(shì),,生物法制造丁醇是近幾年來(lái)生物能源領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),。然而除了丁醇生物制造外,目前國(guó)外關(guān)于生物法制造其他長(zhǎng)鏈醇的報(bào)道很少,,相應(yīng)的研究2008年初才被報(bào)道,,國(guó)內(nèi)則還未見(jiàn)報(bào)道。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的James Liao教授2008年首次提出了通過(guò)氨基酸合成的中間物2-酮基酸來(lái)生物合成長(zhǎng)鏈醇的技術(shù)思路:2-酮基酸經(jīng)過(guò)脫羧還原后能被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的長(zhǎng)鏈醇,。該研究小組構(gòu)建并優(yōu)化了異丁醇的合成途徑,,該技術(shù)思路也可用來(lái)合成其他的長(zhǎng)鏈醇,如異戊醇,、丙醇,、丁醇、活性戊醇和苯乙醇,。Liao研究小組合成的異丁醇產(chǎn)物終濃度能達(dá)到22 g/l,,然而其他的長(zhǎng)鏈醇產(chǎn)物濃度卻很低,如異戊醇只有1.3 g/l,。從汽油代替燃料的角度出發(fā),,必然要能工業(yè)化大規(guī)模地生產(chǎn)長(zhǎng)鏈醇,因此它們的生產(chǎn)速率和產(chǎn)率是決定其能否實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用的最重要的指標(biāo),。天然微生物很少帶有完整的合成長(zhǎng)鏈醇的代謝途徑,;釀酒酵母能自身合成多種長(zhǎng)鏈醇,然而產(chǎn)量卻非常低,,遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)化大量生產(chǎn)從而作為汽油代替燃料的目的,。這既是一個(gè)挑戰(zhàn),更是一個(gè)機(jī)遇,。
目前,,我國(guó)在纖維素乙醇的開(kāi)發(fā)研究方面起步較晚,在代謝工程,、工業(yè)發(fā)酵與生物煉制這方面的研究開(kāi)發(fā)還比較薄弱,,與國(guó)際上的差距比較明顯。長(zhǎng)鏈醇生物制造法技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究將使我國(guó)在下一代生物能源的研發(fā)方面和國(guó)際水平基本保持平行,;同時(shí)還能彌補(bǔ)現(xiàn)有乙醇燃料的缺陷,,豐富汽油代替燃料的多樣性和可選擇性,。該領(lǐng)域的研究涉及到代謝工程、工業(yè)發(fā)酵與生物煉制的許多核心技術(shù),,可以在很大程度上促使我國(guó)在工業(yè)發(fā)酵與生物煉制的發(fā)展與進(jìn)步,,同時(shí)還能促進(jìn)工業(yè)生物制造行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步并提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。(生物谷Bioon.com)