成果描述：生物柴油以其可再生性及环境友好等优点倍受人们瞩目。目前生物柴油工业生产主要采用均相碱催化酯交换反应。该法虽催化效率高，但生产过程中为降低生物柴油产品含碱量，通常采用稀酸及水洗涤，造成大量含碱含盐废水排放，带来环境问题，且洗涤后产品需脱水干燥，后续工艺复杂，能耗高。本成果提出了一条在甲醇亚临界条件下，采用微量碱催化制备生物柴油的新工艺。选择以精制菜籽油为原料，选择以酯交换反应转化率为指标，在优化条件下，菜籽油一段转化率可达85.5%，两段转化率可达98%；生物柴油成本单价为6372.5元/吨，相较于传统工艺减少了486.1元/吨。市场前景分析：化工市场与同类成果相比的优势分析：1： 产品碱残留量小于10 mg/kg； 2：原料油转化率不低于95%； 3：生物柴油产品符合国标BD-100； 4：原料油价低于5000时，生产成本不高于6400 元/吨

菊芋是一种重要的经济作物，可以在干旱地和盐碱地等边缘土地上大量种植。菊粉 (一种 多糖) 是菊芋块茎的主要组分，可以由菊粉酶或蔗糖酶降解为果糖和葡萄糖等单糖。与纤维素 乙醇和纤维素乳酸相比，生物转化菊芋生产乙醇或乳酸的技术相对简单，更易于产业化。但目 前的菊芋生物质生产燃料乙醇和乳酸技术需要使用昂贵的菊粉酶来降解菊芋生成单糖，进而发 酵成乙醇或乳酸；而且发酵产物浓度偏低，造成高昂的产物分离成本和生产成本使这一技术并 不具备产业化的潜力。 本项目的菊芋生物质生产燃料乙醇和乳酸技术采用华东理工大学研发的高固体含量底物 同步糖化与发酵技术。该技术主要包括整合生物加工菊芋生产乙醇技术和高固体含量同步糖化 与发酵菊芋生产乳酸技术。其中，整合生物加工菊芋生产乙醇技术使用自主筛选的具有高菊粉 降解活性的酿酒酵母同步糖化与发酵菊芋生产乙醇，并采用新型的螺带搅拌式反应器，实现了 无菊粉酶添加的整合生物加工过程，乙醇浓度可达14%(v/v)以上，菊芋转化率达80%以上；高 固体含量同步糖化与发酵菊芋生产乳酸技术通过自主研发的螺带型反应器处理固含量达30%以 上的菊芋进行乳酸发酵，与常规发酵反应器相比，电耗降低80%以上，发酵液中乳酸浓度可达 11% (w/w) 以上，菊芋转化率达80%以上。本技术的实施将会大大降低菊芋乙醇和菊芋乳酸的 生产成本，为菊芋生物质的生物炼制产业化奠定基础。

相对于传统的无机及有机絮凝剂而言，生物絮凝剂具有生物法和物化法的长处，并具有安全、高效、用量小、无二次污染等特点，具有广阔的应用前景。但到目前为止，生物絮凝剂在实际生产中尚未得到推广应用，生产成本过高一直成为阻碍其推广的主要原因。优选原料、降低生物絮凝剂的生产成本将成为促进生物絮凝剂发展的重要手段。本技术开发一种从废弃生物质制备生物絮凝剂的新方法，成

已有样品/n微生物法生产天然香料α-松油醇技术。　　成果简介：α-松油醇(FEMA 3045)有稳定的丁香花、铃兰花等花香香气，是我国重要的出口香料品种，可用于调配柠檬、甜橙、桃子、柑橘等食用香精。α-松油醇天然存在于柑橘精油、松节油、桉叶油、迷迭香油等多种植物精油中，但在精油中的天然含量一般较低，因而实际使用的α-松油醇主要来源于化学合成。本成果突破现有技术以化学合成法生产α-松油醇的技术瓶颈，提供一种微生物法生产香料α-松油醇的方法，通过该法生产的香料属于天然香料，克服了化学合成法存在的安全性问

人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面，目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源，但矿物燃料是有限的，不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨，含能量达3×1018 千焦，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物质约为1700 亿吨，而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨，约占其总产量的0.76％，生物质资源开发利用潜力巨大。据测算，我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右，是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料，在能源领域利用可以直接作为燃料使用，可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端，同时相对于燃煤可以减少硫排放，从而减少对环境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的场合才使用，目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度，在环保领域对重金属良好的吸附性能，因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高，因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为：热分解法，微波炭化法，水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法，热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭，一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭，随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化；化学活化则采用化学物质如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长，反应耗能大，传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制，过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强（下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下，同时反应时间长，因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源，同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景，尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长，分解温度高，造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化，无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法，采用酸催化直接将生物质分解及炭化，并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程，吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物，酸进行循环利用，实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上，得率达到50%以上，从而降低生物质炭的制造成本，拓宽其应用范围。二．技术路线酸催化生产技术路线见下图，生物质粉碎后，采用一定酸浸湿润，干燥后进行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷却，炭化活化过程进行酸回收并返回使用，炭化完全后冷却，加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三．技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化；粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计；技术指标生物质炭得率大于50%；生物质炭的碳含量高于80%；生物质炭燃烧后的灰分小于5%；生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四．经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算，原材料及处理成本约1500元/吨；按年生产1万吨计算，年效益为=（3000-1500）x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺，大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本，因此经济效益非常显著，如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。

油脂是天然可再生的资源，用其作原料所开发与生产的化工产品具有低毒性、易生物降解、人体亲和性和环境适应性好等特点。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世纪50年代末60年代初，20世纪80年代飞速发展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成广泛的应用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基础组分，又在化工领域有广泛的用途。 本技术采用动植物油脂、废弃餐饮油、酸化油脂或棕榈油等为原料，通过与甲醇酯交换工艺生产脂肪酸甲酯产品，可进一步通过环氧化生产环氧化脂肪酸甲酯。产品闪点180℃以上，酸值0.6～0.8，转化率95%以上。

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase , GAD)能专一地催化 L-谷氨酸裂解为γ-氨基丁酸和 CO2 的作用，以发酵培养的全细胞或酶液作为催化剂转化生产γ-氨基丁酸，所需设备简单，条件容易控制，转化体系杂质含量少，收率高，环境友好。本技术方法通过蛋白质工程改造和基因工程手段构建了高产谷氨酸脱羧酶的突变株，经培养后，转化体系中添加湿菌体 10 g/L，以分批补料添加谷氨酸，转化 7 h，γ-氨基丁酸产量为 425.0 g/L，摩尔转化率达到 98%，γ-氨基丁酸生产强度达到 60.7 g/(L•h)。 关键技术 (1) 以大肠杆菌为宿主，生长快，周期短，催化效率高； (2)以廉价的富马酸为底物生产高附加值β-丙氨酸，成本低，收益高； (3)微生物转化具有专一性强、条件温和的优点，该法绿色、环保、可持续， 具有经济竞争力，有很好的产业应用前景。

结合文献调研和数据库检索，选择 L-氨基酸脱氨酶在大肠杆菌中进行异源表达，对菌株进行发酵条件优化和转化条件优化，并对野生型 L-氨基酸脱氨酶进行蛋白质工程改造，一定程度上减轻了产物抑制作用，产量和转化率都有所提高。主要技术指标：湿菌体 15g/L，底物 L-缬氨酸 100 g/L，α-酮异戊酸产量为 95.6 g/L，转化率为 96.4%。 关键技术 (1)以大肠杆菌为宿主，生长快，周期短，催化效率高； (2)对野生型 L-氨基酸脱氨酶进行蛋白质工程改造，一定程度上减轻了产物抑制作用，产量和转化率都有所提高； (3)微生物转化具有专一性强、条件温和的优点，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景。 

2 015 年我国实施了史上最严的环境保护法，对企业污染排放做出严格规定， 对违法排污企业惩罚力度大大加强。食品和药品发酵企业的废水/废渣的资源化 利用是降低企业运行成本的有效途径。发酵废水/废渣由于其有机质含量高、可 生化处理性好和成分相对稳定的特点，非常适用于微生物电化学产氢气。 微生物电化学产氢所用到的装置称作微生物电解池。该装置被质子交换膜分 隔成一个阳极室和阴极室。在阳极室，生长在电极表面的微生物能够降解有机物 生成二氧化碳、质子和电子。质子和电子分别通过质子交换膜和外电路到达阴极， 两者在一定的外电压（>0.2 V）作用下在阴极生成氢气。整个装置可以实现污水 中有机物的去除，同时回收氢气。

丁二酸又名琥珀酸，是生物炼制产品工程中最重要的碳四平台化合物，是制备多种重要化工中间体（1，4-丁二醇、四氢呋喃、g-丁内酯等）与生物可降解材料（PBS）的原料，市场需求总量将有望由目前的1.8万吨扩展至400万吨。传统生产方法采用的是从丁烷经顺丁烯二酸酐通过电解生产，生产污染大，成本高，抑制了丁二酸这一大宗化学品的发展潜力。生物法生产丁二酸的主要原料来源广泛且价格低廉（玉米、废乳清、工农业生产废料等），可以减少对不可再生资源的消耗，微生物合成丁二酸的过程中吸收并固定CO2用于菌株的代谢，并最终生成丁二酸，每生产1kg丁二酸，将会有0.37kg的CO2被固定。如果将发酵生产丁二酸与另一大宗发酵产品乙醇的生产过程进行耦合，更可将发酵生产乙醇产生的CO2加以利用，减少温室气体的排放，并同时生产出丁二酸、乙醇等产品。该制备技术具有产物浓度高、原料来源丰富、分离简便、产品质量高等优势。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纤维素/半纤维素水解糖液并在发酵中固定二氧化碳气体作为碳源，在较高葡萄糖浓度下（100g/L）实现了较高浓度产物的累积（60~70g/L），生产强度达1.5g/（L•h），丁二酸提取收率≥80%，产品纯度≥98%。拥有具有自主知识产权的丁二酸生产菌株：产琥珀酸放线杆菌NJ113，该菌株具有良好的丁二酸生产性状，生产水平目前处于国际先进、国内领先。建立了从种子培养、厌氧发酵、产物分离提取及检测分析等一系列较为完整的上下游工艺，具有路线简单、便于操作、绿色清洁等优点。