上海交通大学：《生物技术与人类》课程教学资源（练习题）课后作业-第八章 生物技术与能源

第八章生物技术与能源 一、填空 1.生物制氢(biohydrogen production)是指所有利用生物产 生氢气的方法，包括生物质气化制氢和微生物发酵制氢两种。 2.能源分类方法很多，按照传统分类习惯分为可再生能源与 不可再生能源。 3.目前，制造生物柴油的途径主要有：化学反应法、物理处 理法、生物酶法和工程微藻法。 4.微生物在石油工业中的应用：①未开采区含油气性预测，② 成熟探区储层评价。 二、名词解释 l.微生物采油技术(microbial enhanced oil recovery) 微生物采油技术(microbial enhanced oil recovery)是将经过选择 的微生物注入油层，通过它们在油藏内增殖产物的激励和运移作用， 进一步增加二次采油后油井的产油量，减少地层中的残余油，是一种 提高石油采收率的技术含量较高的技术，不但包括微生物在油层中的 生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物菌体、微生物营 养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的 相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变。 2.清洁能源(clean energy sources)

第八章 生物技术与能源 一、填空 1. 生物制氢（biohydrogen production）是指所有利用生物产 生氢气的方法，包括生物质气化制氢和微生物发酵制氢两种。 2. 能源分类方法很多，按照传统分类习惯分为 可再生能源与 不可再生能源。 3. 目前，制造生物柴油的途径主要有：化学反应法、物理处 理法、生物酶法和工程微藻法。 4. 微生物在石油工业中的应用：① 未开采区含油气性预测，② 成熟探区储层评价 。 二、名词解释 1. 微生物采油技术（microbial enhanced oil recovery） 微生物采油技术（microbial enhanced oil recovery）是将经过选择 的微生物注入油层，通过它们在油藏内增殖产物的激励和运移作用， 进一步增加二次采油后油井的产油量，减少地层中的残余油，是一种 提高石油采收率的技术含量较高的技术，不但包括微生物在油层中的 生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物菌体、微生物营 养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的 相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变。 2. 清洁能源（clean energy sources）

清洁能源(clean energy sources)的准确定义应是：对能源清洁、 高效、系统化应用的技术体系。其基本含义有三点：第一清洁能源不 是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系：第二清洁能源不 但强调清洁性同时也强调经济性：第三清洁能源的清洁性指的是符合 一定的排放标准。 3. 能源生物技术 (energy biotechnology,biotechnology in energy production) 能源生物技术 (energy biotechnology,.biotechnology in energy production)是指用生 物技术生产的生物能源如燃料酒精、生物柴油等，及能源开采、加工 生产过程中使用的生物技术。 4.生物燃料电池(biofuel cell) 生物燃料电池(biofuel cell)，是指按燃料电池的原理，利用 生物质能的装置。现在的生物燃料电池有两种，一种是直接利用氧 化还原传递连锁反应，构建生物燃料电池；一种是间接利用微生物产 出氢气，在远离发酵的地方用氢一氧燃料电池进行氧化，产生电流。 5.生物柴油(biodiesel) 生物柴油(biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微 藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换 工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 三、简答

清洁能源（clean energy sources）的准确定义应是：对能源清洁、 高效、系统化应用的技术体系。其基本含义有三点：第一清洁能源不 是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不 但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合 一定的排放标准。 3. 能源生物技术 （energy biotechnology, biotechnology in energy production） 能源生物技术 （energy biotechnology, biotechnology in energy production）是指用生 物技术生产的生物能源如燃料酒精、生物柴油等，及能源开采、加工 生产过程中使用的生物技术。 4. 生物燃料电池（biofuel cell） 生物燃料电池（biofuel cell），是指按燃料电池的原理，利用 生物质能的装置。现在的生物燃料电池有两种，一种是直接利用氧 化还原传递连锁反应，构建生物燃料电池；一种是间接利用微生物产 出氢气，在远离发酵的地方用氢—氧燃料电池进行氧化，产生电流。 5. 生物柴油（biodiesel） 生物柴油（biodiesel）是指以油料作物、野生油料植物和工程微 藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换 工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 三、简答

1.简述微生物采油技术的优点及局限性。 答：微生物采油技术的优点有：成本低，效益好，且效果持续时 间长：可用于开采各种类型的原油；原料来源广，注入的微生物和培 养基易于获得，价格适中，可以针对具体的油藏，灵活调整微生物配 方：微生物细胞很小，且能运移，所以能进入其它驱油工艺不能波及 的油层中的死角和裂缝；工序较简单，操作方便；安全性好，不损害 地层，可在同一井中多次应用。 微生物采油技术的局限性在于：微生物在温度较高、盐度较大、 重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏：微生物产生的表面 活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险性：培养微生物的条件不易把 握：微生物采油技术在冬季不易施工。 2.简述生物制氢的3种主要方法。 答：生物制氢的方法主要有三种： (1)光合细菌产氢 光合细菌可利用光合机构转化太阳能为氢 能，即光裂解水产氢。理论上是理想制氢途径。目前研究较多的是蓝 细菌(Cyanobacteria),但蓝细菌作为产氢来源似乎并不合适，因为 在光合放氢的同时，伴随氧的释放，易使氢酶失活。除了产氢效率较 低外，如何解决放氢酶遇氧失活是该技术应解决的关键问题。此外， 还有深红红螺菌、红假单胞菌、夹膜红假单胞菌等。 (2)发酵细菌产氢 发酵细菌产氢是利用异养型的厌氧菌或固 氮菌分解小分子的有机制氢。发酵细菌是另一类在代谢中产生氢气的

1. 简述微生物采油技术的优点及局限性。 答：微生物采油技术的优点有：成本低，效益好，且效果持续时 间长；可用于开采各种类型的原油；原料来源广，注入的微生物和培 养基易于获得，价格适中，可以针对具体的油藏，灵活调整微生物配 方；微生物细胞很小，且能运移，所以能进入其它驱油工艺不能波及 的油层中的死角和裂缝；工序较简单，操作方便；安全性好，不损害 地层，可在同一井中多次应用。 微生物采油技术的局限性在于：微生物在温度较高、盐度较大、 重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏；微生物产生的表面 活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险性；培养微生物的条件不易把 握；微生物采油技术在冬季不易施工。 2. 简述生物制氢的 3 种主要方法。 答：生物制氢的方法主要有三种： （1）光合细菌产氢 光合细菌可利用光合机构转化太阳能为氢 能，即光裂解水产氢。理论上是理想制氢途径。目前研究较多的是蓝 细菌（Cyanobacteria），但蓝细菌作为产氢来源似乎并不合适，因为 在光合放氢的同时，伴随氧的释放，易使氢酶失活。除了产氢效率较 低外，如何解决放氢酶遇氧失活是该技术应解决的关键问题。此外， 还有深红红螺菌、红假单胞菌、夹膜红假单胞菌等。 （2）发酵细菌产氢 发酵细菌产氢是利用异养型的厌氧菌或固 氮菌分解小分子的有机制氢。发酵细菌是另一类在代谢中产生氢气的

微生物，具有可降解大分子有机物产氢的特点，因而可以生物转化可 再生能源物质（纤维素及其降解产物和淀粉等）生产氢能。发酵细菌 包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌，如丁酸梭状芽孢杆菌、白色瘤胃球菌、 根瘤菌等。 (3)光合细菌与发酵细菌混合培养制氢 当使用光合细菌与发 酵细菌混合培养制氢时由于不同菌体利用底物的高度特异性，它们能 分解的底物不同，因此，要实现底物的彻底分解并制取大量氢，应考 虑不同菌种的共同培养。H.Yokoi等采用丁酸梭菌、产气肠杆菌和类 红球菌共同培养，从甜土豆淀粉残留物中制取氢，可连续稳定产氢 30天以上，是单独利用一种细菌产氢量的两倍。 3.简述生物柴油原料开发的策略。 答：生物柴油原料开发的策略： (1)利用转基因等生物技术提高油料植物的品质 (2)大力发展木本油料植物 (3)重点开发微生物油脂转化技术 4.谈谈你对未来能源的见解

微生物，具有可降解大分子有机物产氢的特点，因而可以生物转化可 再生能源物质（纤维素及其降解产物和淀粉等）生产氢能。发酵细菌 包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌，如丁酸梭状芽孢杆菌、白色瘤胃球菌、 根瘤菌等。 （3）光合细菌与发酵细菌混合培养制氢 当使用光合细菌与发 酵细菌混合培养制氢时由于不同菌体利用底物的高度特异性，它们能 分解的底物不同，因此，要实现底物的彻底分解并制取大量氢，应考 虑不同菌种的共同培养。H. Yokoi 等采用丁酸梭菌、产气肠杆菌和类 红球菌共同培养，从甜土豆淀粉残留物中制取氢，可连续稳定产氢 30 天以上，是单独利用一种细菌产氢量的两倍。 3. 简述生物柴油原料开发的策略。 答：生物柴油原料开发的策略： （1）利用转基因等生物技术提高油料植物的品质 （2）大力发展木本油料植物 （3）重点开发微生物油脂转化技术 4. 谈谈你对未来能源的见解