地区：上海市 宝山区
关键词：浙江大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001672
成果描述：
| 油气燃料日益短缺和环境污染严重是当今世界面临的两大危机难题，大力发展可再生能源是中国能源安全和可持续发展的必然要求。生物质能是国家能源战略和实现能源多元化的重要选择，开发生物柴油和生物氢气等替代燃料，对中国发展低碳循环经济具有重要意义。利用微生物转化制油气燃料是国际新能源领域的前沿研究热点和高技术竞争焦点。美国华盛顿大学、伊利诺伊大学、宾州州立大学、明尼苏达大学、国家可再生能源实验室、加拿大麦吉尔大学、蒙特利尔大学、阿尔伯塔大学、英国剑桥大学、南威尔士大学、德国慕尼黑工业大学、澳大利亚新南威尔士大学等许多机构在微生物能源领域开展了大量研究，在微生物转化制油气燃料方面取得了许多研究成果。但是微生物转化生物质中碳氢循环的迁移转化机制非常复杂，尚存在一些关键问题和难点瓶颈缺乏深刻认识和有效解决方法：CO<,2>小分子在合成催化剂表面转化为油脂大分子的反应传递机制、纤维素大分子在分解酶催化剂表面转化为氢气小分子的反应传递机制，从而导致生物质能利用中的能质转化效率较低、油气燃料生产成本较高等难题，严重限制了该方面技术成果的产业化应用。 该项目立足于工程热物理学科的理论基础，致力于研究微生物转化制油气燃料的能质传递强化机理，聚焦于CO<,2>小分子合成油脂大分子以及纤维素大分子分解为氢气小分子的反应传递机制，通过深入系统的理论实验研究发展了带有化学反应的两相流体力学和传热传质学等传统理论。学术成绩一揭示了微细胞反应器转化CO<,2>小分子合成油脂大分子的反应传递机制：提出”涡流闪光频率”概念，揭示了带有涡流闪光效应的流体力学传质机制；提出促进催化剂活性和碳元素传递的微细胞反应器生成油脂的能质传递强化机制，建立了以固碳酶和产油酶两类催化剂为核心的化学链反应控速模型；提出”酯化溶解速率”概念，揭示了带有酯化溶解反应的液膜传质机理。学术成绩二揭示了微细胞反应器转化生物质大分子分解为氢气小分子的反应传递机制：提出纤维素大分子断键分解”原位脱毒”概念，建立了分解产物通过细胞壁多孔界面增强向酶催化剂表面扩散的动力学模型；提出了促进催化剂活性和电子传递的微细胞反应器生成氢气的能质传递强化机制；建立了以暗氢酶和光氢酶两类催化剂为核心的化学链反应控速模型。这两个学术成绩相互关联，发展了微生物能源制油气燃料基本理论，共同为提高微细胞反应器制生物燃油和生物氢气的转化效率提供了理论依据。 该项目在国际期刊发表的10篇代表性SCI论文被SCI他引359次，总他引546次，单篇最高SCI他引83次该项目获授权发明专利12项，部分理论成果已在山东、内蒙古和广西等省份应用于微藻固定燃煤烟气CO<,2>制油和生物质废弃物发酵制氢烷气的示范工程建设并成功产业化，取得了显著的环境、社会和经济效益，在国际上有力地推动和促进了本学科发展。 |
