编者按：自2019年8月以来，美国能源部连续资助生物能源项目，先后投入1.37亿美元对50个项目进行资助，旨在推动生物能源和生物制品的改进，并探究有效解决能源危机和环境污染问题。2019年8月资助了25个大学主导的植物和微生物领域生物能源和生物制品基因组学研究项目，拨款6400万美元；2019年10月资助了35个生物能源研发项目，拨款7300万美元。生物能源的研究可以有效解决能源危机和环境污染的问题，美国能源部对生物能源的资助能够加速生物能源的发展，促进经济社会可持续发展。本报告对美国能源部两次生物能源项目资助内容进行了整理和分析。
数据显示，美国目前尚存在10千亿吨的非食品物质待开发，其中未充分利用的国内资源可生产500亿加仑的生物燃料，这些燃料占美国运输总燃料的25%。为支持生物燃料产业的发展，能源部计划提供资金用于生物燃料产业的研发创新。2018年，美国能源部提供了8000万美元资助了36个涉及早期生物能源研究与开发的项目。2019年，美国能源部连续宣布了对生物能源项目的资助，且金额巨大，可以看出美国能源部对生物能源研究的重视。
一、植物和微生物领域生物能源和生物制品基因组学研究项目
2019年8月21日，美国能源部宣布资助的生物能源基因组研究包括植物基因组和微生物基因组研究。两个项目由科学办公室的生物和环境研究办公室发起，且已通过同行评审。
其中，分配给植物基因组研究的经费为2900万美元，重点研究加大对生物能源和生物产品原材料植物的基因功能认知，拓宽对植物基因的认知范畴。该项目旨在通过确定植物基因组特定区域之间的联系，改善作物产量，提高生产率。分配给微生物基因组的研究经费为3500万美元，旨在更深刻地理解微生物在土壤和环境中的养分获取机制，及其在塑造地球生态环境中的作用。研究同时拓展到微生物如何改善潜在土壤的机制方面。
能源部指出，基因组学的发展有利于研究人员更深入理解生物系统的控制因素，并有助于改进生物能源和生物产品的作物，加深对特定环境系统内复杂和相互作用的生物过程的认识。本次拨款的大多数项目由多研究机构合作完成（如多个能源部国家实验室）。
二、生物能源研发项目
为进一步促进生物能源的研究与开发，美国能源部2019年10月1日宣布资助10个主题的35个生物能源研究与开发项目，项目总金额为7300万美元，具体研究主题及目的如下：
（1）藻类培养强化过程主题，主要研究藻类系统技术，提高藻类产量和质量。
（2）生物质组分变异性和原料转化界面主题，主要研究提高生物质加工和预处理的可靠性。
（3）高效木材加热器主题，旨在开发减少排放并提高住宅供暖的木材加热器效率的技术。
（4）先进碳氢化合物生物燃料技术的系统研究主题，主要研究在实验模型系统中集成新技术和新工艺，降低生物燃料成本。
（5）生物衍生航空燃料混合物的优化主题，识别并开发具有竞争力的可再生航空燃料，提高能量密度、降低颗粒物排放。
（6）来自城市和郊区废料的可再生能源主题，该主题领域重点研究如何利用城市和郊区的废物原料生产生物产品。
（7）先进的生物处理和灵活生物加工主题，主要研究利用合成生物学低成本密集方法和连续生产系统，降低生物燃料产品制造过程的成本，缩短加工时间，提高生产效率。
（8）碳循环经济中的塑料主题，研究具有高性能和循环性的生物基塑料，降低回收成本和能源消耗。
（9）重新思考厌氧消化主题，研究如何降低湿废料系统的成本，开发可替代策略。
（10）减少生物能源中的水、能源消耗和排放主题，研究开发新的生物燃料或生物产品，从而更有效地减少水和能源的消耗。
35个项目中，大学和研究院项目占2/3，公司项目占1/3。10大主题领域得到资助的项目中有4个主题领域全部来自高校，即生物质组分变异性和原料转化界面主题、来自城市和郊区废物的可再生能源主题，重新思考厌氧消化主题，减少生物能源中的水、能源消耗和排放主题；而高效木材加热器主题得到资助的项目全部来自公司,剩下的5个主题中既有来自大学和研究院的项目，也有来自公司的项目。美国能源部资助金额最高的研究项目是“电强化法将湿废物转化为甲烷以外的产品”，来自科罗拉多州大学，该项目资助金额高达500万美元。该项目的总体目标是通过使用廉价、可再生的电子驱动厌氧消化的靶向途径使湿有机废物价值化。
此次资助的项目旨在生产高性价比的生物燃料，并使可再生汽油、柴油和航空燃料等生物燃料与现有的加油基础设施和车辆在多种运输方式下都能兼容。这些项目将有利于降低购买生物燃料的价格，减少生物质发电的成本，并可从生物质或废弃物资源中获得高价值产品。同时为美国创造新的就业机会，并促进经济发展，保障能源安全。
来源:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》第13期（总第345期）2020-03-06
编译：巩玥 王永杰 曹学伟
