秸稈資源生態(tài)高值化關(guān)鍵過(guò)程的基礎(chǔ)研究

1、工程名稱(chēng)： 秸稈資源生態(tài)高值化關(guān)鍵過(guò)程的根底爭(zhēng)辯首席科學(xué)家：起止年限：陳洪章 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程爭(zhēng)辯所中國(guó)科學(xué)院一、爭(zhēng)辯內(nèi)容和課題設(shè)置后三年主題路線(xiàn)仍為秸稈組分分別-纖維素酶解發(fā)酵與熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的有機(jī)整合的爭(zhēng)辯主線(xiàn)。主要爭(zhēng)辯內(nèi)容為：1、秸稈組分分別機(jī)制及其過(guò)程、方法的爭(zhēng)辯組分分別”“分級(jí)轉(zhuǎn)化”“產(chǎn)品集成”，歸納出木質(zhì)纖維素“組分分別”普適規(guī)律；從木質(zhì)纖維素組分性質(zhì)入手，爭(zhēng)辯組分性質(zhì)與纖維素酶解之間的關(guān)系，爭(zhēng)辯開(kāi)粉酶解水平；干個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的、具有顯示度秸稈產(chǎn)業(yè)；關(guān)注秸稈其他組分在秸稈轉(zhuǎn)化過(guò)程的作用及其和開(kāi)發(fā)利用，如細(xì)胞壁蛋白、灰益。2、纖維素酶解過(guò)程超分子構(gòu)造變化與高效纖維素生物基因構(gòu)

2、建技術(shù)從多方面開(kāi)展微生物及其纖維素降解酶類(lèi)對(duì)秸稈纖維素的降解作用等的研 究。除此之外，在現(xiàn)有爭(zhēng)辯工作的根底上，擴(kuò)展原立項(xiàng)爭(zhēng)辯內(nèi)容：爭(zhēng)辯利用，突破秸稈等自然木質(zhì)纖維難被降解的瓶頸；爭(zhēng)辯，以進(jìn)一步提高酵母菌工程菌轉(zhuǎn)化與利用半纖維素或秸稈水解液的力量。3、秸稈分級(jí)轉(zhuǎn)化反響過(guò)程的工程規(guī)律構(gòu)造物料反響過(guò)程以及簡(jiǎn)單系統(tǒng)跨尺度的過(guò)程工程根底：工程水平對(duì)微生物基因分子、代謝網(wǎng)絡(luò)的影響；同步糖化發(fā)酵耦合過(guò)程及代謝調(diào)控規(guī)律，提高纖維素酶效率和酒精、微生物油脂的發(fā)酵效率，降低纖維素發(fā)酵本錢(qián)；爭(zhēng)辯秸稈纖維素高濃度發(fā)酵分別耦合過(guò)程中特有生物反響非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特性與集成，高濃度固相酶解-液相發(fā)酵分別一體化過(guò)程的驗(yàn)證；爭(zhēng)辯秸

3、稈發(fā)酵剩余物定向轉(zhuǎn)化途徑；法，以及分別的秸稈半纖維素構(gòu)造與功能之間的關(guān)系。目標(biāo)、爭(zhēng)辯內(nèi)容、局部課題的名稱(chēng)等作適當(dāng)調(diào)整。課題一、秸稈組分分別機(jī)制及其方法的爭(zhēng)辯主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：間的交互作用關(guān)系，確定不同秸稈最正確汽爆條件的和半纖維素分別條件；相關(guān)基因。表達(dá)細(xì)胞壁活性蛋白，探究高效酶解工藝；離子液體、再生酸堿體系等對(duì)不同秸稈分別效果，離子液體、再生酸堿體系等溶劑狀態(tài)下反響特征及其組分間的交互作用。爭(zhēng)辯目標(biāo)：分分別理論體系，建立汽爆分別的系統(tǒng)模型說(shuō)明秸稈壁蛋白促進(jìn)纖維素酶解得機(jī)制；生疏不同溶劑分別過(guò)程中組分界面分別過(guò)程和官能團(tuán)轉(zhuǎn)化機(jī)制；課題擔(dān)當(dāng)單位：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程爭(zhēng)辯所課題負(fù)責(zé)人：陳洪章?tīng)?zhēng)辯員課題二

4、、秸稈纖維素酶解過(guò)程分子構(gòu)造變化與高效降解纖維素生物基因構(gòu)建主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：結(jié)晶區(qū)的破壞，提出纖維素酶解的作用機(jī)制；基、催化纖維解聚、破壞結(jié)晶區(qū)構(gòu)造形成短纖維，即無(wú)定形化的反響機(jī)理和與纖維水解酶類(lèi)協(xié)同作用的條件,并研制適于上述兩類(lèi)酶協(xié)同作用的型生化反響器,以大幅度提高纖維素的酶解效率；飾種類(lèi)，及其在微生物中的表達(dá)；維素酶產(chǎn)酶菌株的酶系組成，提高酶系的比活力和降解效率；木素相關(guān)酶學(xué)爭(zhēng)辯，提醒木素降解機(jī)制；或秸稈水解液的力量。爭(zhēng)辯目標(biāo)：子定向進(jìn)化等改造基因重組菌奠定理論根底；在纖維素、木質(zhì)素酶解機(jī)理方面提出有創(chuàng)性的理論；經(jīng)過(guò)人工進(jìn)化得到較高性能的人工酶；得到酶系優(yōu)化、降解效率高的5-8株的纖維素生物

5、基因工程重組菌株，乙醇發(fā)酵工程菌株的構(gòu)建取得進(jìn)展；課題擔(dān)當(dāng)單位：山東大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：陳冠軍教授主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：mRNA等的變化過(guò)程，分析誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的構(gòu)造、功能及其基因構(gòu)造；的影響，建立發(fā)酵模型；并爭(zhēng)辯其動(dòng)力學(xué)以及與乙醇發(fā)酵的耦合；過(guò)程的驗(yàn)證；力學(xué)；混合糖及秸稈水解液油脂發(fā)酵工藝條件的爭(zhēng)辯及微生物油脂合成代謝調(diào)控的分子機(jī)制及調(diào)控策略的爭(zhēng)辯。爭(zhēng)辯目標(biāo)：利用課題2構(gòu)建的纖維素酶基因工程重組菌，探究出適用于純種發(fā)酵的固其放大規(guī)律，為秸稈纖維素酶解發(fā)酵奠定工程根底；說(shuō)明外界周期刺激對(duì)于微生物的代謝在蛋白質(zhì)組成和基因水平的影響及信息傳遞在生物反響過(guò)程中的作用機(jī)制；總結(jié)出瘤胃微生物發(fā)酵纖維素類(lèi)原料過(guò)程中基質(zhì)構(gòu)

6、造變化規(guī)律；產(chǎn)品生產(chǎn)工藝。主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)這些轉(zhuǎn)化工藝中分子構(gòu)造定向重構(gòu)機(jī)理的爭(zhēng)辯，如承受在線(xiàn)分析技術(shù)，深入爭(zhēng)辯生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化及定向催化轉(zhuǎn)化成高值化學(xué)品的機(jī)理；對(duì)秸稈能源化關(guān)鍵設(shè)備放大規(guī)律的進(jìn)展?fàn)庌q，使自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)有用化。同時(shí)，開(kāi)展熱解液提質(zhì)和改性利用方面的爭(zhēng)辯；爭(zhēng)辯目標(biāo)：爭(zhēng)辯秸稈發(fā)酵剩余物熱解轉(zhuǎn)化的分子構(gòu)造變化，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單固體物料-秸稈的分級(jí)轉(zhuǎn)化；路線(xiàn)到達(dá)較高的能源轉(zhuǎn)化率。課題負(fù)責(zé)人：姚建中爭(zhēng)辯員主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：摸索液化條件；特征；確定半纖維素的最正確分別方法和工藝路線(xiàn)。爭(zhēng)辯目標(biāo)：確定高活性木質(zhì)素的構(gòu)造以及木質(zhì)素-酚聚合物的構(gòu)造特征等，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂的合成。并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展表征；利用奠

7、定根底。課題六：秸稈資源生態(tài)高值化的系統(tǒng)構(gòu)建及根底數(shù)據(jù)庫(kù)主要爭(zhēng)辯內(nèi)容：過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈并進(jìn)展仿真模擬。工業(yè)園設(shè)計(jì)。爭(zhēng)辯目標(biāo)：集成數(shù)學(xué)模型，形成模擬集成計(jì)算方法；態(tài)工業(yè)園區(qū)方案或可行性報(bào)告。課題擔(dān)當(dāng)單位：清華大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：王副教授二、爭(zhēng)辯目標(biāo)一、總體目標(biāo)秸稈產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的形成與進(jìn)展。預(yù)期總體目標(biāo)具體為:“組分分別、分級(jí)轉(zhuǎn)化”普適規(guī)律；說(shuō)明纖維素酶解作用機(jī)制，構(gòu)建出高效纖維素酶；提醒秸稈分級(jí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中型固態(tài)發(fā)酵、熱解轉(zhuǎn)化的工程根底；提出符合我國(guó)國(guó)情的具有指導(dǎo)性的秸稈生態(tài)高值化系統(tǒng)模型；家群體。二、后三年目標(biāo)完善秸稈組分分別過(guò)程和轉(zhuǎn)化機(jī)制，進(jìn)一步深入爭(zhēng)辯秸稈轉(zhuǎn)化利用爭(zhēng)辯的三個(gè)共性關(guān)鍵問(wèn)題：“組分分別”“分級(jí)轉(zhuǎn)化”“產(chǎn)品集成”，在此根底上：a)歸納出木質(zhì)纖維素“組分分別”普適規(guī)律；b)建立秸稈清潔經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)的組分分別方法，形成秸稈分級(jí)轉(zhuǎn)化的框架體系；c)以秸稈乙醇、微生物油脂和生物油為重點(diǎn)產(chǎn)品，探究出秸稈生態(tài)高