來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》
第13期（總第345期）2020-03-06
編者按：自2019年8月以來，美國能源部連續資助生物能源項目，先後投入1.37億美元對50個項目進行資助，旨在推動生物能源和生物製品的改進，並探究有效解決能源危機和環境汙染問題。2019年8月資助了25個大學主導的植物和微生物領域生物能源和生物製品基因組學研究項目，撥款6400萬美元；2019年10月資助了35個生物能源研發項目，撥款7300萬美元。生物能源的研究可以有效解決能源危機和環境汙染的問題，美國能源部對生物能源的資助能夠加速生物能源的發展，促進經濟社會可持續發展。本報告對美國能源部兩次生物能源項目資助內容進行了整理和分析。
數據顯示，美國目前尚存在10千億噸的非食品物質待開發，其中未充分利用的國內資源可生產500億加侖的生物燃料，這些燃料佔美國運輸總燃料的25%。為支持生物燃料產業的發展，能源部計劃提供資金用於生物燃料產業的研發創新。2018年，美國能源部提供了8000萬美元資助了36個涉及早期生物能源研究與開發的項目。2019年，美國能源部連續宣佈了對生物能源項目的資助，且金額巨大，可以看出美國能源部對生物能源研究的重視。
一、植物和微生物領域生物能源和生物製品基因組學研究項目
2019年8月21日，美國能源部宣佈資助的生物能源基因組研究包括植物基因組和微生物基因組研究。兩個項目由科學辦公室的生物和環境研究辦公室發起，且已通過同行評審。
其中，分配給植物基因組研究的經費為2900萬美元，重點研究加大對生物能源和生物產品原材料植物的基因功能認知，拓寬對植物基因的認知範疇。該項目旨在通過確定植物基因組特定區域之間的聯繫，改善作物產量，提高生產率。分配給微生物基因組的研究經費為3500萬美元，旨在更深刻地理解微生物在土壤和環境中的養分獲取機制，及其在塑造地球生態環境中的作用。研究同時拓展到微生物如何改善潛在土壤的機制方面。
能源部指出，基因組學的發展有利於研究人員更深入理解生物系統的控制因素，並有助於改進生物能源和生物產品的作物，加深對特定環境系統內複雜和相互作用的生物過程的認識。本次撥款的大多數項目由多研究機構合作完成（如多個能源部國家實驗室）。
二、生物能源研發項目
為進一步促進生物能源的研究與開發，美國能源部2019年10月1日宣佈資助10個主題的35個生物能源研究與開發項目，項目總金額為7300萬美元（表1），具體研究主題及目的如下：
（1）藻類培養強化過程主題，主要研究藻類系統技術，提高藻類產量和質量。
（2）生物質組分變異性和原料轉化界面主題，主要研究提高生物質加工和預處理的可靠性。
（3）高效木材加熱器主題，旨在開發減少排放並提高住宅供暖的木材加熱器效率的技術。
（4）先進碳氫化合物生物燃料技術的系統研究主題，主要研究在實驗模型系統中集成新技術和新工藝，降低生物燃料成本。
（5）生物衍生航空燃料混合物的優化主題，識別並開發具有競爭力的可再生航空燃料，提高能量密度、降低顆粒物排放。
（6）來自城市和郊區廢料的可再生能源主題，該主題領域重點研究如何利用城市和郊區的廢物原料生產生物產品。
（7）先進的生物處理和靈活生物加工主題，主要研究利用合成生物學低成本密集方法和連續生產系統，降低生物燃料產品製造過程的成本，縮短加工時間，提高生產效率。
（8）碳循環經濟中的塑料主題，研究具有高性能和循環性的生物基塑料，降低迴收成本和能源消耗。
（9）重新思考厭氧消化主題，研究如何降低溼廢料系統的成本，開發可替代策略。
（10）減少生物能源中的水、能源消耗和排放主題，研究開發新的生物燃料或生物產品，從而更有效地減少水和能源的消耗。
表1 2019年美國能源部資助的生物能源研發項目
35個項目中，大學和研究院項目佔2/3，公司項目佔1/3。10大主題領域得到資助的項目中有4個主題領域全部來自高校，即生物質組分變異性和原料轉化界面主題、來自城市和郊區廢物的可再生能源主題，重新思考厭氧消化主題，減少生物能源中的水、能源消耗和排放主題；而高效木材加熱器主題得到資助的項目全部來自公司,剩下的5個主題中既有來自大學和研究院的項目，也有來自公司的項目。美國能源部資助金額最高的研究項目是“電強化法將溼廢物轉化為甲烷以外的產品”，來自科羅拉多州大學，該項目資助金額高達500萬美元。該項目的總體目標是通過使用廉價、可再生的電子驅動厭氧消化的靶向途徑使溼有機廢物價值化。
此次資助的項目旨在生產高性價比的生物燃料，並使可再生汽油、柴油和航空燃料等生物燃料與現有的加油基礎設施和車輛在多種運輸方式下都能兼容。這些項目將有利於降低購買生物燃料的價格，減少生物質發電的成本，並可從生物質或廢棄物資源中獲得高價值產品。同時為美國創造新的就業機會，並促進經濟發展，保障能源安全。
https://www.energy.gov/eere/bioenergy/bioenergy-technologies-office-fiscal-year-2019-funding-opportunity-announcement-0
https://www.energy.gov/articles/department-energy-announces-64-million-research-plants-and-microbes
編譯：鞏玥 王永傑 曹學偉
編輯部成員：張麗琴 王國強 劉薇 王達 曹學偉 苗晶良
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