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《俄罗斯科学家发现了将食物垃圾转化为生物燃料的方法》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2017-11-30

  • 2017年11月19日

    在俄罗斯，来自Skoltech和俄罗斯科学院高温联合研究所的科学家们提出了一种新的方法，通过热液液化来将食物垃圾转化为生物燃料——一种将湿生物转化为石油的热解聚过程。其他研究人员使用碳水化合物发酵或脂肪转化为生物燃料生产，但由于他们的生物燃料中只有一部分被转化为燃料，剩下的部分仍待处理，并不能解决食品浪费问题。

    为了解决食品浪费问题，Skoltech的科学家认为，水热液化是一种独特的节能和普遍的选择。特别地，这种方法使生物燃料可以直接从湿生物质中产生。值得注意的是，在干燥过程中，最好是把湿的生物量转换成干燥过程，因为干燥过程消耗了相当多的能量。他们尝试了各种各样的食物垃圾，包括帕尔马干酪、火腿和苹果。由于水热液化所产生的产物分子组成的知识，将使科学家能够开发出最优的方法，以便他们随后的加工制造出适合汽车的燃料。

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  • 《中日科学家合作研究发现了影响木质素合成的关键酶》
    • 来源专题：农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者：李楠
    • 发布时间：2017-11-28
    • 乙醇，俗称酒精，是一种清洁、可再生的生物燃料。传统的酒精生产是通过甘蔗中的蔗糖或玉米淀粉中的葡萄糖发酵而成。近年来，随着人们对生物燃料需求量的不断增加，甘蔗叶、玉米秸秆、稻草等植物中非食用部分的纤维素被用来作为生物乙醇生产的原材料。然而，由于纤维素与植物细胞壁中的木质素有交联作用，很难从纤维素中分解出葡萄糖。木质素是一种复杂的高聚物，使植物具备强抗折性和结构完整性。然而，为了在生物乙醇生产中更高效地利用纤维素，需要昂贵、复杂的步骤来减少木质素带来的障碍。 水稻及其它谷类属于禾本科，这些植物茎叶上的木质素包含一种名为麦黄酮的特殊成分。香港大学（University of Hong Kong）植物生化学家卢思聪（Clive Lo Sze-chung）博士及其学生林佩莹（Lydia Lam Pui-ying）博士，与日本东京大学的木质素专家飞松裕基（Yuki Tobimatsu）博士合作研究发现，敲除麦黄酮化合物中的一个关键酶——黄酮合酶Ⅱ（FNSII）后，就不会再生成麦黄酮，而且稻草中的木质素也减少了约三分之一。此外，在没有任何化学方法的干预下，纤维素降解所产生的葡萄糖也增加了37%。这一研究突破近日发表在著名的植物科学期刊《植物生理学报》（Plant Physiology）。 卢思聪博士指出：“这是首次通过干扰麦黄酮合成来减少稻草细胞壁中的木质素含量，更重要的是，没有对水稻生长和产量造成负面影响。”由于禾本科植物的木质素都含有麦黄酮，这一策略可以用于玉米、小麦、大麦等谷物，以及高梁、柳枝稷这些在世界各地广泛种植且专为乙醇生产的禾本科植物，以便更有效地将这些植物用作生产生物燃料的原材料。纤维素降解产生的葡萄糖可以用来生产生物乙醇。换句话说，木质素处理成本降低，乙醇产量增加，因此用这种稻草来生产乙醇更加有效。 林佩莹博士最近获得了日本学术振兴会（Japan Society for the Promotion of Science, JSPS）外国人特别研究员资格，将于今年九月份在东京大学开始其博士后研究。她表示：“我非常荣幸能够从事一项裨益社会的研究项目。作为一名香港人，一直以来我受到的教育就是要快速、高效地工作。在东京大学的八个月研究期间，东大学生极端谨慎、精准做实验的态度给我留下了非常深刻的印象。我今天做研究时，也时常告诫自己，除了速度和效率，还要力求完美。” （编译 李楠）
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  • 《美国科学家发现更为优质的蓄粪池掩蔽物》
    • 来源专题：农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者：田儒雅
    • 发布时间：2017-11-28
    • 粪便是有用的肥料，将其中有价值的氮、磷和钾转化到土壤中，可助力庄稼生长。但是，粪便处理也是饲养家畜时必须面对的现实问题。其气味令人厌恶，同时也存在气体排放、养分流失、可能造成水污染等问题。家畜无时无刻不在产出粪便，转移粪便需要把握好时机。因此，把粪便转移到农田应根据植物营养需要、土壤潮湿程度和温度等条件计算好时间。 那么农民该如何解决时效性等问题呢？城市的下水道和水处理系统负责解决人类的排泄物，农场的蓄粪池可以储存粪便直到时机成熟，这解决了时效性和粪便转移的问题。但是蓄粪池的气味问题怎么解决呢？除了气味不方便处理之外，粪便排出的气体还会造成大气污染和气候变化，甲烷、一氧化二氮、氨气和硫化氢就是例子。 美国科学家布赖恩·多尔蒂（Brian Dougherty）和他的同事们研究了很多方法来减少这些负面影响，生物炭覆盖是目前可行的一种方式。生物炭是一种植物物质，它是稻草、木质物残体或是玉米秸秆等，在低氧至无氧的环境下加热到高温，产出的一种黑色富含碳的类似于木炭的物质。生物炭就像海绵，里面有着大量孔隙空间结构。它的外表也许看起来很小，但是里面空间却很大。几盎司（1盎司约等于0.028千克——编者注）生物炭的内部空间就能和一个足球场一样大，所以它有很大的潜在空间容纳水和营养物质。除了隐藏的存贮能力，生物炭的表面往往具有化学物质负载能力，这样生物炭就能吸附并保存氮、磷、钾离子、金属和其他复合物。生物炭还可以漂浮，这一属性意味着它可以在水表面收集气体。 为了证明生物炭的养分吸附能力，科学家研究了两种不同营养水平的液态肥料，还研究了在不同温度下制作的两种生物炭。实验证明生物炭多少有点易变，在不同温度下会呈现出不同的特性。研究还发现，生物炭从肥料营养成分高度集中的地方汲取的营养最多。这是因为，生物炭会汲取它可以汲取的一切，所以接触的养分越多，它的汲取潜力也就越大。 为了探索生物炭能否解决蓄粪池的气体排放问题，科学家们还测量了每个粪桶顶端的氨。氨和硫酸盐是肥料气体排放的主要来源。实验证明，经过冷却处理的生物炭吸附效果最好，能将氨气减少72%～80%。但是由于它能更好地漂浮而且往往能防水，因此它在吸收并吸附营养方面比加热过的生物炭效果要差。 同时，掩蔽物的研究没能避开一个明显的问题，即生物炭或是秸秆能更好地改善气味散发吗？人类的鼻子自然知道答案，因此多尔蒂招聘了一组裁判。尽管天气会有所干扰，在12周的实验中低温和雨水影响了气味的强度。然而，3个不同品种的生物炭都被证明可以减轻液体牛粪的气味散发，而秸秆覆盖却没有什么效果。 生物炭价格目前比秸秆的高，但是科学家们认为，生物炭可以得到更好的经济回报：剩余的农场和林场废弃物可以用来现场制作生物炭，这一过程产生的能量可以在天气寒冷的几个月里用于烧水和房间供暖。如果使用复杂设备还可以将它用来发电、生产燃料和其他副产品。生物炭用于肥料后还可以撒在需要的农田上，剩余的可以作为高价值肥料产品出售。 此外生物炭还有巨大的环境效益。“只要能防止气体逃离蓄粪池就是好东西，”多尔蒂说道，“生物炭用于土壤（尤其是贫瘠的土壤），能产生很大的作用。制作生物炭还可以帮助降低大气中二氧化碳的水平。它可以将作物成长时吸收的一部分二氧化碳以非常稳定的碳形式最终保留在土壤中。整个过程会带来很多好处。” 多尔蒂表示：“下一步工作非常重要，包括研究生物炭各种特性的利弊，通过进一步开展实验以确定合适的生物炭制作温度、颗粒大小、酸碱度和浮力属性。” （编译 田儒雅）
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