為發(fā)展可再生能源,保障我國能源安全和糧食安全,,中國科學(xué)院于2007年12月中旬啟動“纖維素乙醇的高溫發(fā)酵和生物煉制”重大項目,。該項目實施年限為2008年~至2011年,將針對由木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,,開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)與市場競爭力的重大創(chuàng)新技術(shù),。該項目的部署也為纖維素乙醇生物煉制指明了研發(fā)重點。
為集中優(yōu)勢力量重點攻關(guān),,該項目將分成4個子課題由中國科學(xué)院系統(tǒng)的科研單位分別承擔(dān),,項目經(jīng)費達2500萬元。4個子課題分別是:木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)研究,,新型木質(zhì)纖維素降解酶系的發(fā)現(xiàn),、改造與應(yīng)用,高溫乙醇菌的系統(tǒng)生物技術(shù)改造,,纖維素乙醇發(fā)酵過程優(yōu)化與控制,。
其中,木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)研究項目將選擇具有代表性的秸稈類農(nóng)業(yè)廢棄物,、草本能源植物等木質(zhì)纖維素原料,,提出一套完整的木質(zhì)纖維素高效、低成本預(yù)處理方法,,中試規(guī)模實現(xiàn)原料預(yù)處理成本低于200元/噸乙醇,。
新型木質(zhì)纖維素降解酶系的發(fā)現(xiàn)、改造與應(yīng)用項目將采用元基因組學(xué)等手段,從環(huán)境樣品中篩選新型木質(zhì)纖維素降解基因及基因簇,。通過對其降解酶的應(yīng)用特性研究,,開發(fā)高效的木質(zhì)纖維素降解酶系,最終獲得1~2個高效表達木質(zhì)纖維素酶的工程菌,。
高溫乙醇菌的系統(tǒng)生物技術(shù)改造項目則通過高通量篩選,,獲得直接利用纖維素和半纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的高溫菌株。通過對乙醇工業(yè)生產(chǎn)酵母的耐熱性能改造,,顯著提高酵母發(fā)酵階段的耐溫性能,,使乙醇工業(yè)生產(chǎn)酵母的耐熱濃度達到40℃以上,單位乙醇消耗原料控制在5噸(干基),。
纖維素乙醇發(fā)酵過程優(yōu)化與控制項目將通過對乙醇高溫發(fā)酵系統(tǒng)的模型化和系統(tǒng)優(yōu)化,,設(shè)計一套高溫纖維素乙醇生產(chǎn)中試示范裝置。此外,,還將建立纖維素乙醇技術(shù)經(jīng)濟分析的數(shù)學(xué)模型,,分析纖維素乙醇高溫發(fā)酵在不同設(shè)計方案、操作條件及生產(chǎn)規(guī)模下的經(jīng)濟性,,并與國內(nèi)外其他主要技術(shù)系統(tǒng)進行比較,。該課題還將開展纖維素乙醇技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略分析與預(yù)測研究,完成萬噸級纖維素乙醇技術(shù)經(jīng)濟可行性研究報告,。