生物催化致力于能源清潔

生物催化是指利用酶或生物有機體(細胞、細胞器、組織等)作為催化劑進行化學轉化的過程， 通常酶的催化速率可達無機催化劑的一百萬倍以上。在環境污染比以往任何時候都更受關注的當下，生物催化受到了國內外研究者的高度關注，尤其是在利用生物催化低能耗、低成本得到可再生能源方面。我國已在生物催化領域取得了可喜進展。

1)合成氣生物發酵制烷烴

利用合成氣生物發酵制備烷經和醇類的技術越來越受到研究者的重視。合成氣可通過煤、天然氣以及生物質原料氣化得到，利用生物方法進一步處理合成氣， 有利于對煤炭和秸稈的清潔高效利用。

中國石油大學(北京)新能源研究院以合成氣為發酵原料氣體制取甲烷，使用方法工藝簡單，成本較低。相較于工業合成氣,生物甲烷化過程具有常溫常壓操作等優點，所得沼氣可用于城市燃氣。

研究中，科研團隊使用模擬合成氣為發酵原料氣，在氣體組成V(H2)∶V(CO)∶V(CO2)為5∶4∶1 ，氣體容積為5 L，連續反應逐漸增大進氣量條件下，觀察到甲烷轉化率最大。當H2、CO和CO2進氣量分別為5,4,1 cm3/min，反應器攪拌轉速在300 r/min情況下，氫氣和一氧化'碳的轉化率分別為96.5%和90.6%。產氣穩定時，反應器內甲烷含量為43%, 甲烷的容積產氣率為25.8 mL/(L·h)。研究發現，提高攪拌轉速、加強菌種與氣體接觸，可以提高甲烷轉化率。當提高轉速至500 r/min時，氫氣和一氧化碳轉化率為100%，但產物氣體中仍能檢測到一氧化碳成分; 繼續增加轉速至800 r/min時，反應底物完全轉化，甲烷的容積產氣率可達180 mL/(L·h)。

2)廢機油變身高價值油品

回收廢棄機油通過改質，可以得到相對高附加值的油品。但是，以往相關工藝復雜，既需要專用設備和專用催化劑，且對環境影響不小。通過更環保的方法，將廢機油改質成高附加值油品，符合生態環保的發展方向。

微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛，營養豐富、光合利用度高的自養植物，從中得到的脂肪酸可轉化成生物柴油；在沸石催化劑作用下，微藻通過熱化學轉化可生產出汽油型燃料。

河南理工大學的科研團隊將兩者相結合，以小球藻為原料，廢機油為介質，使用間歇式反應釜進行加氫催化連續深度改質，取得了良好的實驗效果。該團隊連續進行4次改質，實驗結果表明，第一次油品產率較低，輕質組分為35%, 重質組分為8.3%，之后3次輕質油產率均70%～80%，重質油在7.5%～9.0%。元素分析結果顯示，從第3次改質開始，油品氮硫含量(質量分數)已經降到50×10-6以下，具備生產高質量生物柴油的可能。

3)生物制氫低本降耗

由于熱值高，燃燒僅生成水，氫能被譽為最清潔的燃料。與其他制氫方法比，生物制氫具有低成本、低能耗和環境友好等優點， 備受科研人員重視。

北京化工大學生命科學與技術學院用其前期從活性污泥中分離得到的兩株兼性厭氧的產氫氣新菌為研究對象，分別研究了以淀粉為底物進行的單獨和混合發酵產氫條件，找到了最佳發酵條件。研究結果顯示，兩株細菌利用淀粉的單獨和混合發酵均在35 ℃以下，有較高的產氫率，且混合發酵的值最高為1 mol葡萄糖產1.67 mol的H2；兩株菌在利用淀粉混合發酵產氫過程中表現出協同作用；當代謝途徑轉向產乳酸時，氫氣的產量受到嚴重抑制。

研究人員發現，在800 r/min的條件下可獲得較高的產氫得率。他們通過對發酵條件優化，確定了兩株細菌直接利用淀粉進行單獨和混合發酵產氫的最佳溫度和攪拌轉速。