将秸秆等生物质垃圾转化成生物质可燃气体再利用可以消除农业区烧秸秆造成的空气污染，还可以大大减少化石能源消耗及二氧化碳排放。传统的生物质热化学气化方法会产生大量的生物质焦油，焦油的能量一般占总能量的 5 %～15 %,这部分能量因难于被利用而被浪费。焦油在燃气输送过程中冷凝下来形成粘稠的液体,附着于管道和设备的壁面上,很容易造成管道堵塞，而且焦油在燃烧时容易产生碳基颗粒排放物,造成空气污染并对燃气利用设备有严重的损害。

对产量大、干燥储藏难、易腐坏变质的马铃薯渣进行高效整体综合利用，发 展增重效果显著的功能性饲料、高膳食纤维增稠剂、瓦楞纸板粘合剂等产品，实 现马铃薯淀粉加工废弃物快速、规模化消纳技术的产业化，可有效解决马铃薯淀 粉生产企业薯渣处理的难题，提高企业效益，推动马铃薯淀粉加工行业健康发展。

本成果通过系统计算、材料筛选等方式对氢能、生物质能和二氧化碳实现高效转化利用，同时可对污染物（CO、VOCs、COS、CS2等）化学链脱除，具体包括：制氢、储氢研究；生物质能源高效转化利用，包括生物质/污泥/塑料/固体废弃物的热解、气化、碳化等处理，得到高值化合成气、生物油或炭基材料等；CO2的高效转化利用，包括CO2吸附剂的设计制备，CO2的热化学裂解等；基于化学链的能源转化技术，具体包括化学链制氢、化学链甲烷转化、化学链甲醇转化、化学链丙烷脱氢、化学链高炉煤气脱除CO、化学链VOCs转化、化学链脱硫等；先进能源材料制备，可研究性能优异的气凝胶材料，实现能源的高效清洁低碳转化与利用。

采用萃取及氧化/萃取工艺装置处理某石化公司催化裂化汽油，使其硫含量达欧 V 排放标准，同时提高燃油收率；优化功能材料的合成方法，降低成本，便于工业化应用；合成新的功能化的离子液体，提高萃取选择性，达到深度脱硫标准；将离子液体萃取与氧化技术耦合，研究氧化/萃取脱硫技术难点，如选择合适的氧化剂、制备高效的催化剂等；优化离子液体的回收再利用，减少废液的产生，进一步探索离子液体循环利用的新方法；完善工业化应用所必须的各种基础数据。克服传统加氢脱硫体系存在的温度高、压力大、副产品多等弊端，实现常温常压油品深度脱硫，催化剂循环利用。克服传统加氢脱硫体系存在的温度高、压力大、副产品多等弊端，实现常温常压油品深度脱硫等技术手段。

清洁能源资源箱  型号：QGQ1602 实验清单： 太阳能发电实验          太阳能灶实验 水电解实验                  清洁能源小车 手摇发电实验

项目研究的背景及用途:本项目的出发点是将我国大量的生物质及城市有 机废物资源(如农作物废弃物、林业废弃物、城市垃圾中丰富的有机物、造纸造 浆中的废物、酒精生产厂的废液废渣、动物粪便、食品加工中的废弃物、家庭中 有机垃圾、草类废弃物，产量约每年 30 亿吨)高效转化为清洁的电力。我国当前 的生物质及城市有机废物资源没有得到合理的利用。 利用生物质作为能源，不仅仅是解决了长期的能源供给问题，更重要的是 大大缓解了环境保护的压力。本项目的技术路线所排放的其他污染物如硫化物、 粉尘粒子的浓度也大大低于现有的燃煤发电厂。此外，高效、清洁的气化发电技 术可以克服现有的城市垃圾处理处置方式的缺点。与现有垃圾焚烧炉技术相比， 本项目的技术路线具有以下优点:(1)发电效率高;(2)炭转化率高、能量利用率高;(3) 排放的二次污染物少;(4)初投资和远行费用低。 本项目的目的是有效地利用生物质及城市有机废物，通过流化床气化的方式 将其转变为电力。确保生产电力的成本可以与现有的燃煤电厂竞争，同时确保生 产过程符合环境友好性要求，没有明显的二次污染。 成果水平及主要技术指标:本技术水平处于国内领先水平,在国际上也是领先 的。目前正在申报发明专利 2 项。天津大学科技成果选编 所需厂房占地面积:需要稳定的生物质或生活垃圾原料供应(年需要量为 8000 吨左右);设备相对比较简单，但需要由相关的厂家定制生厂;厂房面积约为 15000～20000 平方米;投资规模在 500 万左右。 市场分析及效益预测:本项目的市场前景很大。以天津市为例，天津市 每年约有 600 万吨生物质资源，可发出功率为 90～100 万千瓦的电。若考虑大量 种植能源作物，则可以发出更多的电，而且随着发电规模的扩大，可以显著降低 成本。如果单座发电厂的规模在 2000～4000 kW，该发电成本与燃煤电厂相当。 为天津市大量的生物质废物找到一条合理的利用途径，同时解决了因城市有机垃 圾堆置而带来的环境污染问题。 以 2000 千瓦的发电能力为例，投资回收期为 2.2 年，年盈利为 220 万 左右。 6 海洋生物质能源技术与装备 7 生物质催化转化制备生物燃料及高值化学品检测平台

该成果获 2012 年江苏省人民政府科学技术三等奖。本项目立足我国蛋白质饲料资源短缺、人畜争粮、饲料蛋白质利用率低和粪便中含氮物质排放污染环境等现实问题，依据反刍动物瘤胃微生态营养生理原理，开展了以提高饲料蛋白质利用率、减少粪尿氮排放等为主要目标的系列研究。研究取得了提高牛、羊饲料蛋白质饲料利用和控制粪尿中氮排放的原创性的技术成果和产品。

为解决有机固废来源广泛、热解特性差异大、热解装置运行不稳定等难题，针对不同来源有机固废，构建了差异性的热解策略，开发了气固双循环热解技术、静态回转热解技术、旋转步进热解技术以及旋转耙式热解技术等。已在新疆、重庆、湖北、黑龙江、江苏等地推广建立了20余套工业应用装置。用户认为，热解装置运行稳定性强、处置效率高、经济效益好。 目前，项目团队正与多家央企单位进行合作洽谈。该成果申请国家发明专利21项，其中授权14项。多项具有完全知识产权的核心技术突破了行业发展壁垒，达到了国际领先水平，荣获中国发明协会发明创新一等奖等奖励5项。

微藻可以通过自身的光合作用高效固定二氧化碳，同时生产生物燃料以及高 附加值产品，已成为国内外技术开发的热点。在微藻能源利用工艺流程中，用于 微藻培养的光生物反应器占总设备投资和运行成本的一半。由于相关研究工作的 缺乏，生物反应器受微藻光合效率、传质以及光照的限制，体积大、占地宽、成 本高、产率和效率低。为了强化微藻光生物反应器中光传递，提高光分布的均匀 性，构建了内嵌空心导光管的新型平板式微藻光生物反应器，通过空心导光管的 引入实现了将光能导入反应器中光衰减严重区域，提高了反应器内藻细胞的产量。 在此基础上，为了优化反应器的光分布，设计了内置导光板的光生物反应器，并 将其用于工业化中常用的跑道池反应器中（如图1所示），使微藻产量提到了 193. 33%,生物质产量达到2. 31g/L,油脂产量达到1258. 65mg/L。导光板目前工 艺成熟，成本低廉，对微藻无毒害作用，因此将其用于微藻产业化培养的跑道池 反应器中，基本不会增加建造及运营成本。按目前藻粉市场价来算，微藻150 元/千克，传统跑道池反应器的收益为0.18元/升，而利用内置导光板的跑道池 光生物反应器可获得0.35元/升的收益。同时，在工业化常用的管式反应器的基 础上，创新性的提出了一种新型非连续光照管式光生物反应器，通过间断遮光方 式，形成了反应器内明区和暗区的周期性分布，实现了微藻在反应器内流动时的 规律性明暗交替，从而触发闪光效应，使微藻生长速率提高了 15%。 在微藻生长到稳定期后，需对反应器中的微藻进行采收。传统的采收方式包 括离心、絮凝、气浮、膜过滤等，这些方法均耗能较多。为了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性树脂吸收培养基浓缩微藻，吸收后可通过高温烟气脱水回 收再利用。利用采收后的湿藻进行水热液化的预处理方式，将藻细胞破壁，使细 胞内的多糖、蛋白质、油脂等析出并解聚成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸，之 后这些小分子物质经微生物发酵，产出甲烷、氢气等高热值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接经萃取等过程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、虾青素等高附加值产品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗肿 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作为抗凝血剂和免疫调节剂。EPA被称为“血 管清道夫"，能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚，并对 治疗由自身免疫缺陷引起的炎症有效。DHA俗称“脑黄金”，是神经系统细胞生 长及维持的一种主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中 含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约50%。虾青素是已知氧自由基清 除能力最强的天然色素，其抗氧化能力是维生素E的1000倍，雨生红球藻是最 佳的天然虾青素来源，含量达到3%-5%,是目前唯一被美国FDA审核准许可用于 人类直接使用的虾青素产品，我国于2010年批准纳入食品新资源产品目录。 针对微藻生物质高效能源化利用的问题，提出太阳能加热实现微藻水热预处理， 再利用水解液和固态残渣厌氧发酵制取富氢甲烷气，实现微藻全组分转化利用， 并建立了中试系统（如图2, 3）o通过太阳能水热水解，微藻发酵产甲烷过程的 速率和转化率得到显著提升。