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博文

對話陳少林教授 | 生物質能源與可持續生態農業(下)

已有 1387 次閱讀 2019-10-28 18:47 |個人分類:科研手記|系統分類:人物紀事

在上一期訪談中,陳少林教授向我們解答了在能源危機背景下為什么必須要發展生物質能源,生物質能源對于可持續農業,可持續經濟的意義,本期將帶來他對于國內外在生物質能源研究方面的發展現狀的見解和未來展望。同時陳少林教授也從一位成功的科學家角度談到了在這樣一個社會快速轉型以及高速發展的年代,年輕的科研工作者需要具有寬闊的視野、堅強的意志和敢于擔當的品格,通過強化協同合作和協同創新,才有可能共創美好的未來,實現真正意義上的可持續發展。


訪談視頻


https://v.qq.com/x/page/p30129022pa.html


https://v.qq.com/x/page/p3012q1juxy.html


受訪人簡介


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陳少林,西北農林科技大學特聘教授,陜西省百人計劃入選者,博士生導師。2013年入職西北農林科技大學,2014年組建旱區生物質能研究中心,受聘中心主任。2018年組建“絲綢之路多功能循環農業與生物資源循環科技創新聯盟”國際合作創新平臺,出任聯盟主席。部分研究成果發表于PNAS、Plant Physiology、New Phytologist、Bioresource Technology等期刊。已初步建成(1)基于生物質工程的牧草與能源草分子育種理論與技術創新,(2)生物質資源酶解轉化和利用,以及(3)半干旱地區多功能循環農業發展的環境與經濟效益分析評估等功能平臺和核心團隊。


  • 中國生物質能源的發展現狀以及未來發展展望


我國生物質能的發展前景良好,國家高度重視生物質能源科學技術發展,大力推動生物質能源和生物質資源循環利用產業的發展。


目前,生物質發電和液體燃料產業已形成一定規模,生物質成型燃料、生物天然氣等產業已起步,呈現良好發展勢頭。但是,從資源和發展潛力來看,生物質能和生物質資源利用總體仍處于發展初期。


生物質能和生物質資源循環科技的重大研發項目包括重點基礎研究發展計劃(973計劃)、國家高技術研究發展計劃 (863計劃)、國家科技支撐計劃以及國家自然科學基金重點項目等渠道的資助。支撐的方式和渠道正在進行改革和逐步完善。值得介紹的重大項目很多。在此,簡單介紹幾個代表性的973計劃項目。多年生草本植物的代表性項目是“重要牧草、鄉土草抗逆優質高產的生物學基礎”(項目編號2014CB138700),由蘭州大學南志標院士主持;生物質生物降解的代表性項目是“木質纖維素資源高效生物降解轉化中的關鍵科學問題研究”,由山東大學曲音波教授主持;生物液體燃料的代表性項目包括“草本能源植物培育及化學催化制備先進液體燃料的基礎研究”和“生物質制取高品位液體燃料基礎問題研究”等。這些項目的實施,極大地推動了我國生物質能和生物質資源循環科學和技術的發展。



  • 國際生物質能源的發展概況


第一代液體生物燃料開發利用的成功范例是巴西的甘蔗乙醇項目。在上世紀70年代初的石油危機沖擊下,巴西政府開始利用本國豐富的甘蔗資源生產乙醇(酒精),用以替代汽油,減少對進口石油的依賴。目前巴西汽油中添加的生物乙醇比例高達27%。美國主要利用玉米為原料生產生物乙醇。從2006年起,美國就超過巴西成為全球最大的燃料乙醇生產國和消費國。


2007年,美國頒布了能源獨立與安全法(the Energy Independence and Security Act of 2007, EISA 2007),強調能源安全,推動發展第二代生物燃料,特別是以纖維素生物質為原料的生物燃料。同年,美國成立了能源生物科學研究院,簡稱EBI(Energy Biosciences Institute)、聯合生物能源研究院,簡稱JBEI(Joint BioEnergy Institute)等多個國際級或國家級生物能源研究機構。我回國前在EBI工作。EBI由加州伯克利大學和伊利諾伊大學香檳分校等院校和機構組成。EBI的成立,開啟了纖維素生物燃料研究的新篇章,所形成的多學科協同的產學研研發機制,創新了草地農業和耕地農業協調發展分析評價體系,推動了生物質資源合理開發利用與保護等交叉領域的快速發展,為促進多功能農業發展與生態環境的深度融合提供了重要科學依據和技術支撐。在此基礎上,2017年伊利諾伊大學香檳分校獲得1.14億美元聯邦資助,成立美國國家生物能源研究中心CABBI,進一步拓展和融合多功能循環農業研究和生物質資源循環利用技術研究。


為什么在開發生物質能的同時,我們強調多功能循環農業呢?因為原料的開發利用,無論是秸稈還是能源植物的開發利用,都涉及土地資源、水資源、種質資源和生態環境等農業發展要素。因此,必須統籌考慮這些農業基本要素,將生物質能源和生物質資源循環利用納入到多功能的循環農業體系中加以研究、規劃和推動。


推動多功能循環農業發展涉及的學科領域眾多,例如土地的規劃配置和合理利用就涉及作物學、草業科學、經濟學、生態學等學科領域。值得一提的是,伊利諾伊大學香檳分校在多學科融合匯聚和多功能循環農業研究方面已經先行一步。我們對于多功能循環農業發展和生物質能源產業化發展的交叉融匯研究還不夠,加強這方面的投入,有助于將生物質能源和生物質資源循環利用納入到多功能循環農業體系建設中加以規劃和推動,以實現可持續的綠色農業和社會經濟發展。



  • 您對于未來的生物質能源研究的興趣點在哪里?


生物質能源發展的重大科學技術問題都可能成為我的興趣點。作為西北農林科技大學旱區生物質能研究中心的負責人,同時作為Global Change Biology Bioenergy的副主編,我有責任和同仁們一起,共同推動多功能循環農業體系和生物質能源產業體系的建設和發展。



  • 科學工作者需要具備什么樣的品格才能使自己的研究保持卓越?


我們正處于社會轉型和高速發展階段,我們在享受優質生活的同時,也面臨著發展中出現的諸多問題和挑戰。如何實現綠色協同可持續發展是我們面對的最大挑戰。生物質能源和生物質資源循環利用,作為學科和產業,都處于起步階段。它不僅僅是轉化利用技術問題,同時也和分子育種、土地資源利用、水資源利用、生態環境、水土保持、溫室氣體排放等其它學科和問題相互交織。統籌多功能循環農業發展,加速生物質能源和生物質資源的綠色循環利用,不僅僅是中國問題,更是全球問題;不僅僅是工程學問題,也是農學、環境科學和生命科學的巨大挑戰。面對挑戰,需要我們具有寬闊的視野、堅強的意志和敢于擔當的品格,通過強化協同合作和協同創新,才有可能共創美好的未來,實現真正意義上的可持續發展。



 關于GCB Bioenergy期刊


GCB Bioenergy (ISSN: 1757-1707; IF 5.415,2017年JCR報告農學排名1/87,能源與燃料排名15/97)是一本國際英文,開放獲取期刊,旨在促進對生物科學與直接從植物,藻類和廢物生產燃料之間的關系的理解。


該期刊側重于生物學影響背景下的主題:

  • Bioenergy, bio-oil and bioproducts from energy crops, algae, and biological residues來自能源作物,藻類和生物殘留物的生物能源,生物油和生物產品


  • Feedstock management, genomics, breeding, production modeling, composition, pests, diseases and weeds原料管理,基因組學,育種,生產模型,組成,害蟲,疾病和雜草


  • Sustainability, biodiversity and ecosystem services of bioenergy systems生物能源系統的可持續性,生物多樣性和生態系統服務


  • Socioeconomics of crops, crops systems and their processing 作物,作物系統及其加工的社會經濟學


  • Policy and legislative developments affecting biofuels, bioproducts and bioenergy影響生物燃料,生物產品和生物能源的政策和立法發展


  • Microbial and thermal deconstruction and synthesis of fuels and bioproducts from biological feedstocks 微生物和熱解構以及生物原料中燃料和生物產品的合成


  • System analysis from life-cycle assessment (LCA), material flow analysis (MFA), techno-economic analysis (TEA) 生命周期評估(LCA),物流分析(MFA),技術經濟分析(TEA)的系統分析


查看期刊:https://onlinelibrary.wiley.com/journal/17571707




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