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可再生資源的利用范文1
【關鍵詞】水資源；可再生性；可持續；利用
中圖分類號：TV211.1文獻標識碼： A
一、前言
目前，烏海市水資源的使用情況不容樂觀，由于受到了人為因素和自然因素的影響，水資源的可再生性受到了破壞，影響了水資源的可持續利用目標的實現。
二、水資源可持續利用的內涵
水是一種可再生資源,水的更新和可再生持續性能力是靠水循環過程實現的，但水資源的可再生性和可持續利用是有條件的。
1.水資源開發利用不能超過“水資源可利用量”
聯合國科教文組織和世界氣象組織一起頒布了《水資源評價活動—國家評價手冊》，明確了水資源的含義：“可利用和可能被使用的水源。這種水源數量比較多，以及達到了能夠使用的質量，同時，能夠在區域內供人使用”。而日常生活中，我們所說的水資源的含義是：水循環可以自動的每年更新，同時，可以被生態環境和社會經濟活動使用的淡水，其中有地表水、地下水和土壤水三種。當我們評價一個區域內的水資源的時候，一定要選擇比較典型的水文條件。由于受到了每一年降水量不同的影響，該區域內的水資源總量也不盡相同，即使是使用不同年份的水文數據來分析出多年的平均水資源總量，這種數據也不是最科學的。例如，以黃河流域為例子，要想知道多年平均水資源量，選用黃河流域 1956-2000年多年平均為資料,與地表水資源不重復的地下水資源量為 112. 32億m3,其中山丘區為 39. 89億m3、平原區為 72. 43億m3; 1980-2000年多年平均,不重復的地下水資源量為110. 35億m3，其中山丘區為 43. 61億m3、平原區為 66. 74億m3。1980-2000年均值與 1956-2000年均值相比,全流域不重復的地下水資源量有所減小,但山丘區由于近年淺層地下水開采量增加,使得不重復的地下水資源量有增大的趨勢。黃河流域的延長水文系列的數據來計算多年平均水資源量的結果出現偏差的原因是數據的年份中出現了多年的干旱，降水量不多，蒸發量又大，同時，還有人為因素的影響，由于黃河流域面積大，主要流經地區降雨量偏小，大多處于干旱和半干旱地區，而且隨著經濟的不斷發展，用水量不斷增加，各地區都在想方設法區用黃河水，所以加劇了黃河水各地區之間的用水矛盾。
2.經濟社會發展必須與水資源承載能力相協調
水資源承載能力指的是，一個水資源區域內的可以使用的水資源的總量能夠滿足該區域的經濟社會需要的承受能力。所以，不論是對于哪一個水域來說，其被利用的承受能力都是在一定范圍內的，如果超出了這個范圍，該區域內可利用的水資源就會失去平衡和可再生的能力，最終導致水資源遭到破壞，失去水資源的利用性。但是，我們也要看到，一個區域內的水資源的可以利用總量也是不斷變化的，它會受到降水量，人口總量，城市的經濟情況，產業的發展情況等因素的影響，最終導致該區域水資源可利用總量的變化。所以，每一個區域都要認識本地水資源可利用量的多少，在這種基礎上，不斷的優化產業結構，提高用水的效率，合理、節約用水，例如通過采取水權轉換措施、中水回用措施、疏干水和對居民生活用水進行供水管線改造，采用飲用水與其他用水分開等措施，增加水量從而保證水資源的承載能力不遭到破壞。
三、影響水資源自然再生能力的因素分析
1.地理位置對水資源自然再生能力的影響
水資源自然再生能力會因為地理位置的不同而產生差異,主要表現在兩個方面:一是經緯度影響年降水量。以為例,受季風氣候的影響,東部的興安盟、通遼市等降水較多；而中西部地區的烏海市、阿拉善盟、鄂爾多斯市等降水量較少。降水表現出東部多、西部少的特點,也就表明的降水特點與其所處的經緯度有一定的關系。二是地形對水資源自然再生能力的影響,主要表現在對徑流的影響與降水量的影響。對徑流的影響體現為坡度較大的地形會使地表產生徑流的能力較強,使匯流時間減少,而坡度較小的地形則相反。對降水量的影響可以通過我國東西部地形的特點以及降水量的差異體現出來。
2.蒸發與河道水量補損對水資源自然再生能力的影響
在水資源的利用中,減少無效蒸發能夠很大程度的使水資源的利用效率得到提高,在水資源自然再生的過程中,蒸發與滲漏對再生能力產生消極的影響。實際蒸發量過大很難使地表形成徑流,制約著地表水資源的再生,而河道水量補損雖然沒有對水資源的總量造成改變,但是由于減少了河川的徑流量而對水資源的再生產產生不利的影響,直接造成了地表水資源的可利用量減少。
3.土地利用以及植物覆蓋對水資源自然再生能力的影響
土地的利用與植物的覆蓋同樣會影響降水量和徑流量,從而造成對水資源自然再生能力的影響。土地的利用主要是人類活動對形態的改變,植被覆蓋對水資源自然再生能力的影響主要包括森林以及植被的覆蓋率變化引發對降水及徑流的影響,森林雖然會因為截流功能減少徑流量,使水資源自然再生能力下降,但是其在水土保持等方面的貢獻是無可替代的。而植物覆蓋率如果下降則直接造成平均降水量的下降,同時也會由于降水直接落到地表而導致徑流的增加,但是植物覆蓋面的減少會造成氣候趨于惡劣,不利于生態平衡。正是趨于這種現狀，為了改變脆弱的生態環境，烏海市作為唯一盟市在今年成功申請國家級水生態文明試點城市，以水為文章，將大力開展生態環境保護工作，這一舉措是充分考慮植物覆蓋率對水資源自然再生能力影響的極好對策。
四、水資源可持續利用對策
1.轉變用水觀念，節約用水
節水具有節約寶貴的水資源和減少水質污染的雙重意義，節水是永恒的話題，要在工業和非工業單位以及社區宣傳水資源短缺的現狀，突出資源型、水質型、工程型缺水并存的缺水城市特點，增強公眾對水資源短缺的危機感，使全社會充分認識到節水的重要性，轉變觀念，樹立合理利用水資源的可持續發展觀念，加大節水宣傳力度，要將節水措施落到實處，從小做起，形成自覺節水的社會風尚。，另外要實性階梯水價制度，這樣可以有效的減少人們浪費水的行為，有助于養成良好的節約用水的習慣。按照區域內水資源的承載能力和社會經濟發展的要求，合理調整工農業布局，優化產業結構，建設節水灌溉工程，加強對城鎮生活用水的管理，降低輸水管網漏失率，采取多種措施改變目前城市公共用水浪費現象，對高耗水產業要制定出嚴格的管理規范、遏制其盲目發展。同時，加強對企業自備水源的管理，計量到井、責任到人，要徹底改變用水各取所需的無序狀態，這就要求各級政府和水行政主管部門認真制定措施，并貫徹落實。
在積極開源的同時，大力推行節約用水。農業是我國用水大戶，烏海市雖然不是農業為主的城市，但是城鄉一體化的城市，也有農業示范園區等一些農業用水戶，也是節水工作的重中之重。為此，要大力實施節水高效的現代灌溉農業和現代旱作農業。特別要推廣節水灌溉作為革命性措施來抓，加快以用水戶參與管理為內容的灌區管理體制改革。工業方面，要努力提高工業用水的重復利用率，降低萬元產值耗水量。力爭把煤焦化、現代煤焦化工產業、現代氯堿化工產業、現代精細化工產業、現代裝備制造產業、特色冶金建材產業等高耗水、重污染行業初步建成節水型工業。城鎮生活用水和服務業用水方面要積極推廣先進的檢漏技術，推廣節水型器具，提高管網供水自動化監測技術，加強計量管理，用水情況分析，用水設備維護保養工作，在日常“跑、冒、滴、漏”巡檢等方面，建立規范科學的管理制度，降低管網漏失率，控制城市人均生活用水量的增長趨勢。采用先進節水工藝、技術和方法，改造現有高耗水設備、工藝，進一步建設污水再利用工程。 截至目前烏海市已建成城鎮污水處理廠2座，分別為海勃灣污水處理廠，烏達區污水處理廠，日處理污水8萬噸；擬建污水處理廠1座，為海南區污水處理廠；規劃建設的污水處理廠有4座，分別為海勃灣污水處理二期擴建項目，烏達區污水處理擴建及中水回用工程，烏海市海勃灣區污水處理廠中水回用工程，海南區污水處理中水回用工程。城市污水廠的建設必須和回用一并考慮,除了滿足排放標準外,在工藝流程中要考慮回用的綠化水質要求,利用現有管道,增設加壓泵站,利用中水澆灌城市綠地,補給景觀水系用水。新建小區建立獨立中水處理系統。小區污水水量穩定,可就近取水,可建立小型中水處理系統,供小區內部綠化、水景、噴灑道路使用。
2.加強水環境保護，注重生態經濟建設
首先，要做好預防措施，在做好預防措施的同時，把握各種有效的治理對策。要建立一套能夠有效評價環境對水資源影響的方案，從而確保環境不會對水資源造成破壞；
其次，各級人民政府、環保部門和水行政主管部門要共同努力，制定措施，不斷的更新環保設備，加大這方面的資金投入，從而確?；A設施能夠有利于水資源的保護和利用；
再次，要不斷的強化區域內的水資源使用監管工作，對于污染物的排放，一定要嚴格檢查，嚴格禁止超標污染的排放，保證水資源不被污染。
同時，針對經濟的發展情況，和水資源的使用情況，制定有效的排污費，抑制污染排放的總量；最后，要發展可循環的產業，提高經濟的發展的合理化，不斷的提高水資源的利用效率，嚴格審核對水資源污染比較嚴重的產業，逐步淘汰水資源浪費嚴重的企業，對超額用水的企事業單位要實行階梯水價，從認識上和行動上讓他們做好節水的各項工作。
3.調整產業結構，適應水資源地區分布
要不斷的發展高科技、高效益和節約資源的工業，不斷研究清潔的生產工藝和生產技術，提高中水利用的水平，不斷的發展環保產業；對于污染嚴重，資源浪費嚴重，不夠環保的工業企業，應該進行重點整治；提高現代水工業的發展水平，盡可能的實現水的產、供、銷、回收與再生一體化的目標；合理的布置農作物的分布點，種植耐旱作物，發展節水農業，建立高效節水示范園區；加快農田渠系改造力度，建立從干渠、斗渠和農渠和毛渠的襯砌工作；大力發展噴灌、滴管等微灌技術；建立農民用水協會、使廣大用水戶都參與到節水的大行列中來，做好節水措施的改造和水量計量工作，制定切實可行的灌溉制度；同時，配合種植油菜、果樹植物，提高河灌輸水效率，合理使用水資源，提高經濟效益。
五、結束語
綜上所述，只有認識水資源的可再生性，并提出可持續利用的對策，提高水資源的利用效率，才能夠起到保護我國水資源，實現我國水資源可持續利用的目的。
【參考文獻】
[1] 姜蓓蕾，耿雷華，徐澎波，黃昌碩 .我國水資源管理實踐發展及管理模式演變趨勢淺析.中國農村水利水電.2011.10.
可再生資源的利用范文2
【關鍵詞】可再生資源；建筑；經濟政策
我國有大量的可再生資源，但是對于可再生資源的開發和利用非常少。通過將可再生資源和建筑進行有效的結合，對于可再生資源具有重要的意義。我國也專門頒布了相關的法律來支持可再生資源在建筑中的應用，但是在應用過程中也出現了新的問題，例如缺少科學的評價體系，經濟政策的作用比較明顯但是還需要大規模的推廣。
一、可再生資源在建筑應用中存在的問題分析
可再生資源在建筑應用中存在的問題主要表現在以下幾個方面：
1.政策不夠完善
政府在可再生資源建筑應用中的配套措施和政策還不夠完善，對于可再生資源的利用支持力度不夠。有的政府部門雖然提出了一些支持性的文件，但是缺少政策的完整性和關聯性，僅僅就某一個方面做出了相關的規定。還有一些政府部門制定的支持政策，缺少必要的操作細則，或者在現實中難以操作，影響了政策的執行效果。西方發達國家在可再生資源建筑應用中都經歷了財政刺激的政策，在居民環保意識不斷提高的前提下，提高適當的經濟政策來規范生產者和消費者，可以取得良好的效果。但是我國在可再生資源的建筑應用中還缺少足夠的立法保障和政策引導，仍然處于建筑設計標準建立和完善的階段，配套政策缺少具體的實施細則，導致操作性比較差，影響了可再生資源在建筑中的應用。
2.相關的技術標準還不夠完善
雖然政府部門已經出臺了關于可再生資源建筑的效果技術措施，例如太陽能熱水器安裝、設計應用，以及地源熱泵系統的應用等技術措施，對于促進太陽能和地源熱泵技術的推廣和應用起到了積極作用。但是在推廣的過程中由于技術標準和圖集不完善，缺少對高層建筑可再生資源應用的一體化設計標準等，影響了可再生資源建筑在市場中的應用。同時在公共建筑的設計中沒有充分的考慮到可再生設備的安裝和應用，建筑開發商對于可再生資源的應用不夠熱心，也影響了可再生資源的推廣。
二、可再生能源建筑中的經濟政策分析
1.加強財政補貼
國家可以通過對技術的投入來支持可再生資源的研究和開發，地方政府可以通過對可再生資源的推廣、示范以及研究單位提供相應的費用補貼。為了促進可再生資源產業的發展，國家應當通過優惠貸款的措施來促進相關產業的發展。國家為了對可再生資源產業的支持，從2001年開始對利用生活垃圾來生產電力、以及利用其它工業垃圾材料進行生產的企業實行了增值稅退稅的政策。對于利用煤泥、風力進行發電的企業也實行了減稅的政策。目前在可再生資源的經濟政策激勵中大多是采用低息貸款、稅收優惠以及補貼的形式來實現對可再生能源的支持，國外是通過對購買可再生資源設備的個人給予稅收優惠的措施來實現，和國外相比由于我國的個人稅收的方式不同，這種方式在我國難以實現。為了進一步的促進可再生資源在建筑中的應用，我國在2006年實施的可再生能源法中規定了政府應當設立財政資金來支持可再生資源的應用。
2.稅收優惠政策
政府可以增大增值稅優惠的范圍，將優惠對象擴展到生產可再生資源設備和技術的企業中。同時按照我國的企業稅收辦法，對可再生資源建筑應用的政策進行細化，對于開發可再生資源應用的建筑項目進行免稅，對可再生資源建筑應用技術的研究和開發費用在計稅時應當給予優惠。對于消費者來說，當購買可再生資源的業主可以按照投資的比例進行稅額優惠或者減免，對于固定資產可以進行采取加速折舊的部分。對于購買可再生資源建筑應用的消費者可以給予契稅優惠，為了保證政策的貫徹實施可以由中央財政轉移支付部分優惠金額。為了保證政策的公開和透明，建筑開發商一定對可再生資源在建筑應用中的成本進行公示。
國家可以通過設立專項資金的方式來促進可再生資源建筑的應用，通過設置專項資金達到對可再生資源建筑應用在資金方面的穩定支持，同時又可以促進市場的發育和成熟。在市場成熟之后，資金可以由逐漸的轉向購買可再生能源的消費者，可以通過采用便于操作的定額補貼的方式來帶動市場的發展。貸款貼息也是一種重要的經濟激勵政策，貸款貼息是由企業或者個人向銀行貸款進行投資時，由政府財政來支付其部分或者全部的貸款利息，投資者復雜貸款和剩余利息的償還。貸款貼息政策具有引導性好、風險低以及激勵效應大等優點，可以避免財政投資的擠出效應。在可再生資源建筑應用的初期可以給予開發商一定的優惠貸款，通過培育市場，當市場中有足夠多的可再生資源建筑應用工程之后，可以對于低收入家庭在購買可再生資源建筑提高貸款貼息，使政策逐漸的轉向市場上的消費者。
三、結束語
為了使可再生資源建筑應用由初期的示范階段逐步的進入到大規模的推廣階段，其中的經濟政策刺激是非常有必要的。通過研究其它國家在促進可再生資源應用和發展中的政策，大都是通過相應的經濟政策來實行。因此我國在推動可再生資源建筑應用的過程中也應當做好政策的配套操作，制定切實有效的可操作細則，不斷的完善可再生能源發展和經濟刺激政策。完善對可再生資源企業的認證和建筑應用標識制度，加強對可再生能源項目的管理和監督機制，促進可再生資源在建筑應用中的發展。
參考文獻：
可再生資源的利用范文3
關鍵詞： 生物學教學 實景采集 實地考察 法規咨詢 課堂教學
1.案例背景
普通高中《生物課程標準》提出，充分利用課程資源是深化課程改革、提高教學效益的重要途徑。因此，教師可利用各種有形和無形的資源，根據課程內容進行整合利用，有效突破教學的重點和難點，促進學生掌握知識、及時鞏固并適當遷移，提高思維能力和問題解決能力，最終確立正確的情感態度與價值觀。
2.案例設計與描述
相對老教材，人教版必修3課本中關于群落水平的研究內容已經大有拓展，繼第3節增加了物種組成的豐富度研究以后，第4節又設置了群落的動態發展過程，即演替的研究。就教學內容而言，群落的演替時間跨度大、空間范圍廣，需要積累大量的素材，這就為學生的野外考察與文獻搜集提供了廣闊的背景。而人類活動對群落演替的影響是發生在學生周圍的事件，他們親身經歷，可以根據各自的生活經驗相互交流，共同探討。此外，《退耕還林條例》的頒布與實施，可以讓學生結合已學知識對國家的這項法規加以評議。因此，我打破常規教學方式，發掘多種隱性資源構筑探究活動平臺。在教學中不圄于教材和課堂的限制，靈活使用教學方法，具體教學過程如下。
師：（展示地震海嘯、森林火災、草原火災等圖片）請分析這些災害性因素對該地區的生物與環境造成了什么樣的影響？
生：地表所有的生物被消滅，形成了嶄新的地貌。
師：請同學們想一想，有哪些生物將會一步步定居在火山爆發的裸地上？
生：地衣、苔蘚、小草、蜘蛛、灌木、樹木，等等。
師：下面我們全班同學分為5組，剛才的5位代表作為組長，帶領同學分析群落演替的不同階段。
生：以表格等形式總結演替的階段，如裸巖階段、地衣階段、苔蘚階段、草本階段、灌木階段、森林階段。
師：請同學們展示一下我市市郊撂荒農田的考察結果并從考察結果分析本地區的撂荒農田演替的進程。
生：一、二年生草本階段、多年生草本、灌木階段、森林階段。
師：與裸巖上的演替相比，撂荒農田的演替起始條件有何區別？不同的氣候條件下演替進程有什么區別？
生：撂荒農田上原有的作物雖已不在，但土壤條件基本保留，甚至于保留了植物的種子或繁殖體。在干旱地區植被只能演替到多年生草本階段，而濕潤地區植被則可以演替到森林階段。
師：“野火燒不盡，春風吹又生”，蘊含何種演替過程？
生：詩句反映了草原火災以后，生物群落在土地上逐漸恢復的場景，這屬于次生演替過程。
師：請大家討論并回答哪些因素可能會導致次生演替。
生：土壤地貌變化、氣候災害因素、人為因素，等等。
師：同學們，首先讓我們把目光投向自己的日常活動?！白叩娜硕嗔司统闪寺贰保嘈胚@個生活實例大家并不陌生，當我們從群落演替的角度重新審視這一事例，你會有什么新的發現？
生：這屬于次生演替，如宿舍樓旁、教學樓之間的草坪被踐踏成路。
師：人類的破壞活動如何干擾群落的自然演替？
生：野生生物群落劇減，環境惡化，生物無法生存。
師：盲目地墾殖活動將會對生態環境造成什么影響？
生：水土流失，江河蓄洪能力下降，草原最終變成一片流沙。
師：針對《退耕還林條例》，每排推選一位同學做中心發言人，分別扮演政府發言人、農民、記者、普通市民，對我國的退耕還林、還草、還湖政策進行評議。
生：角色扮演，討論匯報。
3.案例分析與結論
實現課程目標是教學的指引，而整合各種資源完成課程則是關鍵，在本節課中的可用資源不僅是教材內容，而且有來源于校園內外、動態生成的條件性資源，即便是師生間的對話、學生的某個錯誤，也可能促成教學的高效完成。在資源的發掘和使用過程中，教師起到了至關重要的作用，是教學素材的源泉。教師應充分展現科學嚴謹的態度，把順應學生發展的素材篩選出來優先使用，推動教學進程。同時，由于時空的限制，部分資源并不適應教學的進程。教師可適當調整教學環節，把耗時多、任務重的探究活動分解到課前預習和課后作業之中，使課堂活動變得更加緊湊而富于實效。對于學生的不解和質疑，可以巧妙應對，或課上剖析、或作為課后任務，都可以開闊視野、深入拓展。
可再生資源的利用范文4
20世紀世界經濟雖然經歷了多次蕭條、景氣、危機、復蘇的反復，但是世界經濟有了很大的發展。發達國家經濟繼續發展，許多新工業化國家和地區，特別是發展中國家的經濟呈持續快速發展勢頭。21世紀的世界經濟，特別是未來的20—25年中世界經濟仍將保持高速發展。
在未來經濟的發展中，人類將面臨有限的資源和保護生態環境的嚴峻挑戰。在今后25年內，世界人口可能達到100億，需要滿足如此大量人口的食物和必要的物資。同時，需要供應相應能源、交通、住房、學校以及各種機器等需求。呈指數增長的需求和有限的資源形成了尖銳的矛盾。
回顧20世紀的發展，特別是20世紀30年代以來，正是烴類經濟發展的歷史，主要資源來自于化石資源（煤、石油和天燃氣），許多國家都認為化石資源是保證能源和原材料供應的基礎。從20年代以來的靠其提供經濟發展的需要，以至于達到今日的生活水準。據統計，生物基資源所占份額很小，在能源方面低于1%，在原材料方面也不到5%。盡管烴類對經濟發展的貢獻呈強勁勢頭，但是有限的資源令人擔憂，而各種化工產品帶來的生態和環境問題也日益嚴重，因此可持續發展戰略已成為全球共識，并且已被廣泛接受和推行。
在可持續發展的施行中，要使經濟發展與生態環境保持平衡，經濟持續增長、生活健康標準不斷提高、國家安全與穩定，保證資源供應具有重要的作用。因此，許多國家政府的產業界都呼吁開發和利用可再生資源來補充和取代目前過于依賴的非再生并日益減少的化石燃料資源。
早在1996年，美國政府就組織有關行業協會、學術團體、產業界和教育科研部門專家講座可再生資源開發利用問題，并于1998年后提出題為《2020植物/農作物為基礎的可再生資源——通過可再生植物/農作物資源利用加強美國經濟安全性的設想》（以下簡稱“設想”）。該設想公開發表后，美國農業部和能源部支持全國玉米種植者協會組織跨產業部門研究講座設想的實施問題。經過長時間講座產業界、深信界和政府部門對設想目標的實現、存在問題和實施步驟取得共識，并提出了題為《實施植物/農作物為基礎的可再生資源2020年設想的技術指南》（以下簡稱“技術指南”）。這兩份報告內容詳實、焦點明確、邏輯性強、實施步驟清晰，許多觀點和技術課題及措施具有啟迪性。從該兩份報告中，不僅可以弄清可再生資源和內涵、開發利用的必要性和可能性，而且對如何開展和促進可再生資源的開發利用提供了實施途徑。對目前可再生資源開發利用的經濟技術狀況、存在的障礙和誤區也都作了明確的闡述。雖然兩份報告都是針對美國情況提出的，但是其科學性和前瞻性以及許多技術內涵對我們仍不乏借鑒參考價值。
“設想”是有關于發展以植物/農作物為基礎的可再生資源產業的戰略，是由美國農業、林業和化學工業部門（其中有各類美國公司企業）、非盈利組織、商貿協會和學術部門、各行各業的專家學者共63人經過講座研究，首先提出對此新興產業未來發展的設想。
1996年12月美國全國玉米種植者協會組織戰略設想研討會，目的是草擬一個產業設想，使植物/農作物為基礎的的可再生物質可以作為當前慣用的原料的補充來源以滿足人們對化學品、材料和其他產品不斷增長的需要。
本“設想”廣泛地規劃了此產業如何從目前家庭式的產業走向全國規模的核心制造產業的道路。公開此“設想”的目的是為了吸引更多讀者關注，出謀劃策，共同開發，使其能成為現實的技術實施方案。
對于世界資源能否足夠支持當前已經發生的急劇經濟膨脹，社會上歷來存在兩種不同觀點：一種是悲觀的認為，世界資源難以滿足呈指數的經濟增長。如果現有技術不能進一步發展，而非再生資源又有限，這種悲觀看法確實是現實的評價；另一方面，當前的技術正在突破，并有無限潛力，因此對未來產生樂觀看法。
歷史教育人們，只有通過協調提出明確設想，才能引導人們去解決關于未來發展的重大問題。
過去一直談如何解決未來25年世界超過100億人口的食品問題。獲得食物只是人類生存的一種需要，其他還有呈指數增長的對能源、運輸、住宅、學校、機械以及計算機等的需要，而滿足這些需求的資源從何而來是應當考慮的問題。
鉆探更多、更深的油氣井可以供應更多的烴類原料，但是油氣儲量畢竟有限。對現有烴類的有效利用率將會不斷提高，但是效果不大。納米技術可能會促進小型化從而節省材料，但是有些物件不能縮小。問題是資源正在耗盡，何時耗盡并不重要，重要的是探求一種新的資源模式，使之逐步轉化。
“設想”序言稱，不論適用性技術應用如何，凡將現有資源轉化為可再生資源，都是符合可持續發展的方向，也適應環境和生態要求。因此，應用植物/農作物資源的設想是樂觀的。
隨著適用性研究和開發的進展，人們可以發現許多經濟上可行的方案來滿足整個地球的需求。該"設想"確定了方向和相應的規劃，采取措施建立利用植物系統中能源和碳源的可再生資源基礎。面臨的挑戰是嚴重的，但機遇也是難以衡量的。人類可以適應變化，但必須接受所面臨的挑戰。序言中從兩方面進一步闡明“設想”提出的背景：
1、界定植物/農作物基資源
植物/農作物基(有時用生物基bio-based)資源是指來自于一定范圍的植物系統，主要是農作物、林產品和食品、飼料和纖維工業加工過程中的副產物。它們可以通過一年生的作物和樹種，多年生植物和短期輪作樹種等途徑在一個較短的時間內再生。石油化學品原本也是以植物為基礎，其基本分子為烴類。植物/農作物基可再生資源當前所用的大量基本分子是碳水化合物、木質素和植物油。也有一些量少高值的分子是來自二級植物新陳代謝。另一個主要區別是烴類及其提取系統已經開發并加工處理其所需要的原料型產品，而植物基可再生資源在某些程度上雖然也被認定，但某種植物會含有某種資源，加工后會留下什么，尚未完全搞清。
最近生物技術進展可以改變植物成分和酶提取系統，這就為現在需要的化學產品和新型中間人體及產品制造提供了新的經濟機遇。據統計，美國的森林、耕地、牧場等面積約22.46億英畝(1英畝=0.405公頃，下同)，其中主要農作物的種植面積有4.24億英畝，可以生產大量植物/農作物基資源。過去50年，這類資源的重點主要是面向食物、飼料和纖維生產。
2、烴類經濟
20世紀后期，世界經濟發展很快，生產增長率有很大提高，尤其是各發達國家，一些發展中國家也不斷增長。成功的增長和發展過程中起主要作用的是烴類經濟。自20年代以來，礦物化石燃料的采取和利用提供了人們當前所享受的經濟效益和生活水準。許多國家都依靠這種資源來滿足能源和原材料的需要。
在過去50年中，大量的研究開發在能源生產和基礎產品制造方面創造了許多可以大量增值的工藝過程。市場經濟明顯地受人們提高生活水準的意愿所驅動，以創造各種產品。生物基資源的(主要是用植物基)用量很小。據統計，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美國1996年玉米、黃豆和小米等生產用作食品和飼料量約為6900億磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此從經濟角度看還不能趕上工業原料，而以烴類為基礎的經濟卻繁榮昌盛。
烴類雖然將繼續起到非常有效的經濟發展平臺作用，但是在其未來應用中卻有若干問題有待解決。首先是對石油化學產品的應用環境問題日益受到關注，隨著又產生了許多相關的問題?；剂鲜且活愓跍p少的原料資源。應用植物/農作物基資源作為一種補充，由于它們是可再生的，所以為經濟有序地向可持續發展轉變創造了機會。
通過對能源狀態的審視就可看到可再生資源作為一種補充的必要性。烴類資源有限，許多專家提出世界可采和探明儲量，如按現在消費水平計算只能提供50-100年，此處的一個重要假設是“現在消費水平”是保持不變，但是從全世界人口增長和生活水準變化來考慮，此假設是不合理的。當前世界上按人口平均的能源消費水平差距很大，詳見表1，許多發展中國家都將增加能源消費。未來的能源供應問題是多方面的，因為發展中國家人口眾多。例如，中國按人口平均能源消費相當于美國水平的1/3，其需要增加的能量數量約相當于美國現在全年能源使用總量。
表1當前按人口平均能源消費水平KWh/人美國法國日本巴西泰國中國
122007500700015001200900
一些有效利用烴類的開發將有助于需要增長問題的解決，但是對烴類找到補充資源是完全必要的，只有如此才能保持可持續發展的工業基礎。
新技術開發和應用需要時間。石油化學工業本身的發展就是一個事例。1920年烴類原材料經濟并不像今天這樣具有吸引力，過了50年，開始適應化石燃料狀況的工藝。因此，要使植物/農作物基系統達到同樣現代化水平也需要時間。
當前正是開展大量研究開發工作、利用各種可再生資源和各種新工藝、并開始在各種可供選擇的途徑中提出選擇標準的時候?，F在進行研究并不意味系統要立即改變，但是，烴類經濟的經濟學未來將出現問題：要支付高額環境費用，或是由于原料缺少而價格上揚。
投資適用性研究可以在未來能源和原材料間進行相關的比較，提供非常需要的選擇。在中期至長期，選擇植物/農作物基可再生資源可能是要兼顧環境方面容許和經濟方面具有吸引力。而在近期，研究和開發可能只在一些領域內進行，使植物/農作物可再生資源能開始進入基本化學原料市場，從而擴大資源基礎，延長有價值的化石燃料儲備的應用壽命。
在上述背景環境下，通過研究討論，提出了2020年開發利用植物/農作物可再生資源的設想的目標；“設想”是要通過植物/農作物基可再生資源的開發來提供經濟繼續發展、生活的健康標準和強大的國家安全。植物/農作物基可再生資源可以改變當前對日益減少的非再生資源的依賴。
本“設想”的內涵重點是建立新的觀念，即植物基資源是越來越重要的工業原料資源。非再生資源可能因經濟和環境因素逐步被植物基再生資源所取代，“設想”反對等到危機發生時現開始啟動替代。
展望2020年，化石燃料可能仍將占90%，增加植物基可再生資源并不是可有可無的，它對滿足未來的需求非常迫切。當然，需要有效地加工和利用這些植物衍生原料。其新途徑的研究從現在就要開始，為經濟發展有足夠的時間，保證解決環境而進行良好的合作。
要取得有成效的進展，應當確定以下的方向性目標：
1、2020年化學基礎產品中至少有10%來自植物的可再生資源原料，到2050年提高到50%。
2、建立植物基(農作物，林產，加工業)系統，用有效的轉化加工工藝生產可再生原料，為2020年選中的產品提供經濟合理、對環境瓜敏感的制造平臺。用此生產鏈來示范一個綜合的植物/農作物基原料系統的經濟合理性和潛在效益，顯示工業應用機遇的新領域，為2020年以后國內和出口的需求做出貢獻。
3、在工業投資者、植物商、生產者、學術界和各級政府之間建立合作伙伴關系，開發從小范圍到大規模的工業應用，重新激活農村經濟，改進增值加工和制造鏈的集成，消除食品、飼料和纖維加工業與基礎材料制造業之間的差別。
“設想”中提出，科研與開發方面要制定有詳細目的和要求的相應計劃，支持上述方向性目標的實現，從而也可取得投資的優勢。
植物/農作物基資源利用現狀和前景
一、現狀
烴類提供人類能源和衣著。塑料、油料、油漆、染料、藥品等基礎原料，已經成為現代生活的主要依靠。1970-1990年間石油基的塑料增加了4倍，已經逐步代替了玻璃、金屬甚至紙張。植物/農作物基資源目前尚未有效利用，主要是因為可用性差、質量不高、供應不穩或是價格高。要推動和提高植物/農作物可再生資源應用的興趣，需要從以下幾個方面來分析。
1、實用性
盡管消費總量不高，但是植物基原料當前在化學品方面應用面很廣，如用于油漆、粘合劑及劑等。黃豆是植物袖的傳統原料，隨著基因工程進展，可以生產滿足特殊劑市場需要的專門油。最近，可用黃豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纖維素、擰槽酸、天然橡膠、多數氨基酸以及各種蛋白質等化學品生產中，植物基資源是主要原料，詳見表2。
表2、美國植物基資源用量萬t/a類別用量用途
木材8090紙，紙板，木質素纖維復合材料
工業淀粉300粘合劑，聚合物，樹脂
植物油100表面活性劑，油墨，油漆，樹脂
天然橡膠100輪胎，家用品
木材提取物90油料，膠
纖維素50紡織纖維，聚合物
木質素20粘合劑，丹寧，vanillin
在多數情況下，應用的植物基材料主要是原始狀態分子。如木質素纖維、植物油和橡膠等復雜分子的應用也只有有限的改性。這就與石油化學工業構成明顯的反差，石油化工則是用化學方法按需要將烴類裂解成幾種簡單分子，如甲烷、丙烯等。用這些基礎原料進行化學合成，制造所需要的復雜的分子。
在少數情況下，植物/農作物原料進行裂解成為不同的基礎分子，例如高果糖的玉米生產糖漿和玉米淀粉發酵生產燃料乙醇。1996年美國用211億磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶發酵方法生產9億加侖(1加侖=4.546L,下同)乙醇，從而加工為90億加侖混合汽油。從許多實例看，植物基原料有一定實用性，雖還未生產像藥物那樣的高度專業化的分子，但卻包括了大量生產的中間體及產品。
2、供應及質量
植物系統地區分布廣，由于土壤和氣候條件不同，導致供應和質量的差異。森林和農業系統的發展已經縮小了天然野生植物的供應差異。
生物質的總產量雖然很大，但是由于沒有經濟的轉化技術而使其應用受限制。一些新進展如快速裂解提供了從中獲得低分子量產品的機會，如果能在分離技術上進一步創新，就可以推動此應用。生物質資源可以來自快速增長木材、田邊作物以及其他專門培植的植物物種。另一潛在的生物質資源是當前為食用和飼料種植的農作物，如玉米、黃豆、小麥和高梁等。一般情況下這些作物只應用其產量的一半。此4種作物估計每英畝(1英畝=0.405公頃,下同)約有2600磅(以干物質計,下同)遺留在田地中，總計約有5200億磅。一部分留在耕地以改良土壤結構，但大部分運出去，作為原料應用。因此要求有適當的、成本低的儲運系統和加工技術。
供應方面的主要問題是對原始生產的管理。當前，樹木可作木材和紙漿，種植農作物只是為食品、飼料和纖維加工，沒有在綜合利用上進行優化。對植物/農作物投入的成本評價基礎是未經優化的植物生產系統，因此經濟性不佳。一些邊際土地的利用可以擴大植物基可再生資源原料基地。但是從經濟上比較，其很難達到經濟可行目標。在估算其經濟回報時，要考慮化肥、農藥等化學品的使用費用。要增加可再生資源來源，除了要提高邊際土地利用率外，主要應是如何對良田建立優化種植生產系統。
當前低投入、低產出的植物生產對農民難以盈利，并不利于農村發展，也不能為加工業提供低價原料。但是在產出方面，數量和質量相差甚大，從此系統得到的產品必然價格較高，嚴重地限制了經濟上的可行性。而且，由于低產出生產就需要更多的土地，其對環境的單位影響常常大于更為強化、密集的系統。因此要優化生產系統，同時改善邊際土地的利用。此外利用生產率高的土地作為植物/農作物可再生資源的原料基地，這也有利于解決數量和質量上的波動變化。
農村根據市場需求規劃種植計劃，如根據乙醇市場還是植物油供需情況，做出種玉米還是種黃豆的選擇，其次則要進行第2輪對品種的選擇，作乙醇則要種高淀粉含量的玉米品種，如要種飼料，則種含高油量玉米更佳。這些選擇都對產出經濟效益有很大影響。面對“設想”需要擴大食品或飼料、飼料或原料、油料或淀粉、纖維或糖、藥品或聚合物等等選擇范圍。要根據供應或需求來決策，就需要進一步仔細研究有關課題。
3、植物/農作物基原料成本
利用植物/農作物基可再生資源主要是成本問題，它與烴類相比是不經濟的。工業生產要求大量的便宜原料。植物原料價格便宜，如果能開發適當的系統將極具競爭能力。利用植物/農作物基原料生產化學品的成本比較，詳見表3。
表3、植物/農作物基化學品生產成本類別生產量萬噸通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占總產量%
糠醛300.750.7897.0
粘合劑5001.651.4040.0
脂肪酸2500.460.3340.0
表面活性劑3500.450.4535.0
醋酸2300.330.3517.5
增塑劑801.502.5015.0
炭黑1500.500.4512.0
洗滌劑12601.101.7511.0
顏料15502.005.806.0
染料45012.0021.006.0
墻涂料7800.501.203.5
油墨3502.002.503.5
專用涂料2400.801.752.0
塑料30000.502.001.8
實際上,在制造業中選用不同的化學加工工藝對其成本影響很大。
植物/農作物基可再生資源不是一種替代性資源,而是為工業原料提供的補充資源。成本問題并非只限于原料,而且與加工過程有關，因此要進一步開發新的化學和生物加工工藝，才能擴大植物基可再生資源應用范圍，使之成為經濟可行系統。
二、前景
由于植物/農作物基可再生資源的來源不同，每種來源的原料又可以利用不同的加工工藝，構成了一種多維的發展前景。本“設想”運用矩陣分析方法進行探討。不同投人的植物原料，可以運用不同的加工系統，并取得各種不同的開發效果。
1、廢料和副產物利用
從當前看，利用機會多，但需要有新的加工技術才能使其成為更重要的資源。
(1)現代化學
森林工業已經將副產物利用發展成為一個較大的行業，如紙漿副產液轉化為磺酸木質素表面活性劑CH3SOCH3以及用樹皮制丹寧。農作物的磨榨工業開發了許多應用副產物進行加工的工藝，如從燕麥制糠醒、淀粉粘合劑、專用棉籽油、從濕磨料生產擰蒙酸鹽和氨基酸等。但是，許多食品加工業，如蔬菜和水果卻沒有開發相應的副產利用加工工藝，經常將副產淀粉和糖排放入周圍環境。副產物的利用具有許多發展機遇，提取及銷售其所含的有效成分是降低主產物成本的手段，而且從戰略上看是擴大利用植物基資源。
(2)改進化學
木本植物和有些農作物加工中有較高的木質纖維素含量和一些碳水化合物，如烴類工業一樣，可以將復雜分子轉變為較小分子技術。便宜的植物衍生發酵制糖的開發已在進行。用金屬有機物化學將碳水化合物轉變為增值化學品是擴大利用植物基原料的又一技術途徑。改進化學方法具有潛力，可以使植物衍生的廢料加工利用提高經濟回報率。
(3)生物加工
在比較復雜的料漿中用微生物發酵法生產某種分子，再將其分離出來成為需要的產物。生物轉化是應用微生物、細胞或不含細胞的酶系統的一步法工藝，它提供了改進廢物料和副產物利用機會，隨著分離技術的提高，生物加工工藝可以獲得更為廣泛的應用。
(4)新分子
在此方面似乎不太重要，從廢料中生產新分子不是一條最佳途徑。
2、現有農作物
從近期看擴大應用具有最佳機會。
(1)現代化學
從化學工業整體看，并沒有|認為植物衍生材料具有較高的經濟價值，但是具體|問題要具體分析。石油化工利用烴類而不用碳水化合物和其他生物基分子。
(2)改進化學
如果植物衍生原料是結構型的生物質，含有木質素和纖維素等成分，其具有一定優勢。一些新技術，如綜合燃燒或金屬有機化學等都能提供更好地利用此類資源的機會。除林產資源外，約有5200億磅的生物質資源目前尚未加以利用。改變加工工藝路線可以提高利用現有資源的效益。新的工藝開發可以提供利用糖和淀粉的機會。植物淀粉有不同來源，如水稻、土豆、玉米和小麥，它們的性質、用途都不同，因此需要改進其化學方法，發揮其潛能。新化學工藝與生物加工及先進的分離技術綜合起來可產生很大效益。
(3)生物加工工藝
植物作為生物加工原料量大而多樣，從結構型生物質到一些專門的植物組分，在生物加工方面潛在優勢很大：用酶轉換玉米衍生的葡萄糖生產高果糖的玉米糖漿。最近從玉米葡萄糖經過發酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸鹽可以用作制一些化學產品如丁二醇、四氫呋喃，這些中間體又可進一步加工制成許多種產品。當前，用10億磅這種原料可得到價值13億美元產品，現在正在中試。多種學科進行合作就可取得良好的效果，這是短期內取得成效的一種良好運行模式。
(4)新分子
植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是專用酶，可產生新分子。此工作目前只在很小的市場中進行。當市場對具有特殊性能的新產品需求增加，投入產出可能會促使其發展，技術和經濟的綜合研究要沿著產品開發鏈進行，從界定所需要的產品——需要的特性——分子結構——中間體——酶技術——蛋白質/基因工程——投入植物的最佳原料——生產優化等。
3、新鮮農作物
此項作為中期發展機遇。
(l)現代化學
因為化學工業一般不認為農作物的利用能獲得較高的經濟價值，因此新鮮農作物并無吸引力。過去曾認為可以降低成本，但是實際上的技術限制否定了其經濟性。
(2)改進化學
從投入產出看，存在類似問題，如果改進的化學工藝需要專門的農作物，-新鮮農作物可能會有優勢。另一優勢是在物流方面。按照改進工藝實施和運作規模，所需原料只能就近供應新鮮農作物。因此改進工藝應當與供應系統平行進行才能互相支持共同發展。植物作為原料補充資源時，困難在于許多烴類加工裝置不位于農作物和森林種植地區，而植物基原料運輸費用很高。
(3)生物加工工藝
與改性化學類似,區別在于如何將原料加工成中間體和最終產品。在技術上要考慮農作物品種的適用性，一種生物工藝可以對多種品種進行加工。優化工藝是影響運作經濟很重要的因素。
4、改性基因類植物
這是中長期發展機遇，其可提供的成效目前尚難以想像，今后是否出現碳水化合物經濟，或是其他經濟，這要看建立在生物工程基礎上的新工業平臺所能發揮的作用。
(1)現代化學
基因改性植物基原料可能成為現有的烴類加工系統原料。但是，改性植物分子在烴類系統中降解所花代價太高。因此投入技術要能跨越加工技術，或者是較復雜的分子能直接得到并進入制造鏈，再有是新工藝路線能高效地應用此改性原料。當然這些變革都要從經濟和環境兩方面來評價其效益。
(2)改性化學
對優化植物/農作物基原料投入和加工有好處，應當進行此方面研究。至于何時見效則要根據基因技術進展及其達到工業化時間來確定。
(3)生物加工工藝
微生物或酶進行基因改變達到強化工藝過程目的。生物工程具有長期潛力，在原料投入和生物技術本身之間創優，有時所需要的可作基礎原料的分子可以部分在植物原料內進行合成，用生物轉化或高度專門化的生物/化學工藝進行分離。為了繼續應用化石燃料生產專門產品，需要進行研究開發，使有限資源能取得最大的價值。
(4)新分子
過去20年中，塑料已成為最大的工業部門，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金屬。市場將會根據消費者的意愿和需求發生變化。材料科學將繼續發展，市場銷售者將繼續設計新的消費品，塑料的未來變化難以預料。能作為新工業發展平臺基礎的新分子將會很多，物理與化學科學與生物工程材料結合將產生新的領域。植物基可再生資源將是未來的主要資源。新陳代謝工程是將豐富資源制造成所需基礎原料的渠道，支持社會基礎設施。開發和拓寬其可能性，需要先進的技術，這將是未來新領域。
生物技術的潛在影響及實施“設想”的工作途徑
生物技術的潛在影響
對一個新的技術領域進行評價，可以從如下幾個方面來分析：近來變化的速度和引入的速度、量度及其帶來利益的水平及公共公司投資、評價專利活動和有關協會的活動、觀察開發進程、審視所取得的成功進展。
90年代初期，許多人對生物技術將對農作物帶來很大變化是持懷疑態度的。到1996年，轉基因作物在產業化方面取得成功，明確地澄清了這個問題。這些早期的成效是關于新的作物保護途徑，對保護植物生產免受病蟲害起了重要作用，對進一步了解和掌握如何改進植物組分也很重要。
由于管理方面的需要，轉基因大田試驗記錄由美國動物和植物健康監測服務中心保存。從記錄中可以看到一些行之有效的轉基因改變植物組分的工作正在進行之中，試驗范圍也在不斷擴大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和PioneerHi-Bred等都在進行。
為了改變植物組分以提高營養價值，改善加工性能，或是為了某些工業和制藥的應用，一些轉基因改性品種已經進行了評價，包括碳水化合物的變革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白質形態操作(typemonipulation)、纖維特性改性、產生抗體、工業酶生產、二級化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生產。
轉基因技術發展非常迅速，為植物基材料擴大應用開辟了新的途徑，使其可以為工業生產提供分子基礎原料和更為復雜的分子原料。用植物基原料主產聚合物，制造塑料就是一個成功事例。從A1-coligenenentrophus細菌的3種基因已經能轉入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羥基丁酸酯)，濃度可達14%。這種生物可降解的熱塑性塑料正在進一步開發，使之可以從黃豆、棉花和油菜籽制備。
在過去50年內，通常用的植物培植產率已經提高了3倍，根據農作物滿足食物、飼料和纖維不同用途，選擇不同的方法得到具有不同特性的產物。高級植物種植要用基因圖譜和轉基因技術，進一步提高食物和飼料生產需要供應的植物基原料。
生物技術對植物基原料已經產生革命性的影響。但是，用生物技術來改變植物，使之適合烴類經濟需要，并不是一條最佳途徑。這就需要進一步弄清什么是工業鏈需要的因素，而這些因素又是能在未來轉基因植物基可再生資源中具有最大的優勢。
實施“設想”的工作途徑
要成功實施美國可再生資源開發利用的戰略設想(以下簡稱“設想”)中所提出的大綱，需要將研究、開發、工業過程工程以及對未來的市場了解等項工作有效地集成起來。適應“設想”的多學科計劃以及各個項目的協作都要求有一共同的目標，向前沿技術邁進。應用改進的化學工藝加工現有的農作物，包括集成運用生物工藝，可以納入短期計劃之內，從當前到今后10年可以著手實施。這是研究中的一個熱點。另一個熱點是觀念上的飛躍，超越當前的烴類化學，結合基因改性植物，運用新的工藝，這可以納人中長期計劃中，在10到20年甚至更長時期內實施并產生影響。上述兩個熱點都是當前在研究中進行投資，在不同期限內可以取得回報。
如果在這些領域內取得成功，在工業應用上就可以有了一個可行的堅實科學基礎。新鮮作物應用開發將被看作是一個降低這些系統成本的一種機制，或是改善供應狀況(數量和質量)，滿足工業發展需要。
當審視植物基可再生資源的前景時，可以看到供應鏈本身包含著許多重大課題。不同物種發展有各自的地理優勢，可以形成專門原料的加工中心，包括進入國內和國外兩個市場。對轉基因作物的鑒別保護機制仍在變化，植物基可再生資源上的這些系統都需要進一步研究。
本“設想”并非要給各種問題以答案，而是指出未來潛在的可能，在各方面采取一定的步驟就可以使其實現。下一階段就要進行各方的協調工作，使多方面的投資者能有一個投入的基礎，針對“設想”提出的目標進行開發工作。該規劃要訂出各項目計劃，通過研究和開發來支持“設想”中提出的方向性指標。各計劃項目要符合下列一個或幾個方面的要求。
優化生物質和農作物基原料生產，達到計劃應用要求狀況。
為植物基原料的供應鏈提出裝置、地點、貯運和分銷措施，包括加強農村經濟的機制。
加速發展基于改性化學和生物工藝的新工藝，同時考慮利用植物/農作物基可再生資源原料。
對多類投資者支持的項目，對上述三個方面中一個或一個以上將產生影響的項目，或是多學科項目等將給以優先和優惠待遇。投資項目選擇標準應考慮時間要求和潛在影響的大小來確定。
植物/農作物基可再生資源對工業基礎原產的需求增長是一個戰略性措施，也是使美國在21世紀繼續保持領先地位的戰略性選擇。開發基礎資源具有經濟、環境和社會方面的好處。機遇是明確的，考慮未來的設想是需要的，要聯合投資者對新途徑進行投資，才能創造一個安全的未來。
“設想”文本中不止一處引用達爾文的名言“能夠幸存下來的物種，不是最強的，也不是最聰明的，而是能適應變化的”。
2020年可再生資源應用將增加五倍
《植物/農作物基可再生資源2020年設想實施的技術指南》(以下簡稱“技術指南”)，是《植物/農作物基可再生資源2020年設想》(以下簡稱“設想”)的補充，提出的目的是：支持“設想”方向，確定發展中的主要障礙和問題，確定優先的研究領域。
要達到上述目的需要進行協調觀念開發，收集專家證明，組織多學科研討會、聽證會，優勢排隊試驗和團隊行動計劃等多項工作。在“技術指南”編制過程中吸收了各方面人士的意見，參加研討的共有66名有關部門不同行業的專家。專家們就全球性問題提出“設想”，針對“設想”結合現實狀況提出存在的主要障礙與問題，再確定研究與開發領域，從而找出優先研究開發的課題。這些課題所屬領域都是能為利用可再生資源實現可持續發展起最大杠桿作用的研究領域。通過參加“技術指南”研究和編制的專家的專業情況反映出在化工制造中應用生物基原料需要涉及多門學科。但是有3個產業是中心，即化學、生物和農業，每個產業都涉及幾門不同的學科，如農業，林業和石油化學。
1、農業和林業
農業：是一個廣泛的概念，包括谷物生產、林地和牧場等。這些土地上生產的農產品和林產品一起構成生物基材料，它們通過太陽能，大氣中的CO2和土壤中養分進行原始生產而成為可再生資源。美國擁有大量優良土地，豐富的自然水資源和先進的技術基礎，通過資源保護和利用，每年可產生可再生資源的巨大財富。林業：在美國有超過6.5億英畝（1英畝=4046.24平方米）的森林，從業人口140萬，每年生產價值2000億美元產品。過去10年內，紙張部門的增長比木材業快。木材和紙產品回收循環利用率高，每年有約4000萬t紙再生利用。美國的林業已經制定出2020年發展設想以及相應的研究計劃。該設想呼吁進行研究，用先進的生物和遙感技術以及樹木生理學和土壤科學等理論。
農業和林業通過應用基因學技術和轉基因植物等新手段將會出現大的躍進。在不久的將來，可生產出大數量和高質量的作物。除了飼料和食品，還可以為工業部門提供原材料。而且還可以引入某些酶標記基因，可能會在植物體內制造完全新型的聚合物，并可大量生產，成為經濟的消費用品。
美國將技術進展應用于植物和農作物的調整，使其在農業、林業和制造業中保持可持續發展的領先地位起著主要作用。國家的未來明顯地要依靠近期開發可再生資源基礎的研究來支持。
2、石油化工業
化學、工程學、物理學和地理學等幾門學科在石油化學工業中的應用，對人們生活產生的影響是50年前難以想像的。石油化學工業成功地創造了眾多產品，從高性能的噴氣發動機燃料到基礎化學品以及許多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。
石油化學工業：是資本密集型工業，已經建立了可觀的基礎設施來處理和加工化石燃料。美國每天要用1390萬桶烴類原料，多數是作為燃料型產品，用于化工及其他工業基礎原料生產，每天約為260萬桶油短類原料。
近年來，工業化學品和塑料生產都有巨大的增長。塑料工業從業人員120萬人，有20000套生產加工裝置，過去在研究開發上花費以10億美元數計的投資，才獲得了今日成就。如果塑料制品的原料沒有可再生資源，遲早有一天會變得十分昂貴。一方面，是否還有上萬億桶的石油開采量，原油價格能否在每桶10美元以內。世界原油生產已經變化迅速，而且有許多不定因素。另一方面，化石燃料資源是有限的，這是無可爭議的事實。重要的是考慮當供應呈峰值時未來價格的敏感度，而不是去爭論何時是油將用盡的理論時間。最近由于幾處新資源的發現及應用，在20年內原油產量可能會有所增加。但是，必須注意美國一直是原油進口國，50%原油靠進口。如果原油進口一旦停止，北美可采用的化石燃料資源儲量按目前消費水平只能維持約14年。如果保持目前進口水平而不增加，也只能使用28年。當然，將會有新的改進的抽提技術，例如水平鉆探和核磁共振鉆孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。
用可再生資源補充石油化學品，要從現在開始，由少量到大量逐步進行，有關研究工作要立即開始。不考慮化石原料供應衰退時間表的爭論，由于人口增長以及一些新興國家人們生活水平提高，需求將繼續增長。在可再生資源取代化石燃料之前，它將作為一種補充資源。因此，無論如何在美國開發可再生資源作為工業原料都是十分重要的。
“設想”中提出的指標是“2020年基礎化學品至少有10%來自植物衍生可再生資源，隨著發展觀念到位，2050年要提高到50%”。要注意無論是美國還是全世界總消費量的增加是很快的，因為即使2020年的10%目標是按當時的生產總量計算，也比當前消費水平要提高4—5倍，絕對的增加更大。如果2020年消費水平本身提高1倍，可再生資源的絕對指標也要翻番。
換言之，不能期望可再生資源在不變的需求環境下能完全取代烴類資源，而只有當消費產品需求增加，可再生資源可以能滿足此增加需求中的一部分。在2040年時間框架中，指標可以是：可再生資源應用使化石燃料能穩定地維持現在的消費水平。按此指標可以形成以下的觀念：
由于不是一個競爭替代戰略，可再生資源并不與非再生資源直接競爭。
需要用可再生資源和非再生資源兩種資源來滿足未來20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生資源，因為那時的化石燃料將會很貴而且有限。滿足近期指標的支持和研究完全與長期目標保持一致，這些方向性指標，非常清楚地表明面臨的挑戰是巨大的，需要從現在就采取行動，應當開始建立通向擴大利用可再生資源的道路。除了建立可操作的可再生資源基礎指標外，其他一些相關的指標也是很重要的，包括：
建立系統，通過加強經濟可靠性的基礎設施支持，將供應、制造和分銷等活動集成起來。
通過功能基因學來提高對植物新陳代謝的理解，優化對專門的增值加工工藝的設計和應用，除應用現有的組分外，要開拓新型聚合物生產和應用。要保證開發的新工藝過程的效率高于95%，同時應用伴生工藝，應用所有副產物，消除廢料，保證新的平臺能在特殊的環境條件下堅持目標方向對確定目標與研究指標要反復交叉檢驗，使其能堅持可再生燃料/能源需要的目標。
在生產和分銷中要開發保持穩定供應的途徑，在年生產一定范圍基礎上控制一些因素，如價格、數量、性能、地區分布、質量等。同時要制定提出這些因素的標準。
建立進一步合作伙伴關系，改進綜合集成，通過加強農村發展來支持取得成功。
“設想”的目標要實現，主要要使本“技術指南”中所列出的目的大綱都能達到?；蚋男灾参锷a專門的代謝產品和開發補充性的化學改性產品取得成效就可以達到2020年可再生資源應用增加5倍的目標。這些進展也將為2020年以后的進一步發展奠定基礎。
可再生資源應用技術和市場的障礙及問題
將可再生資源制成消費產品的整個系統中有許多障礙和問題，其中關鍵和問題是：
植物科學方面：基因學、酶、新陳代謝和組分。
生產方面：單位成本、收率、持續性、基礎設計、植物設計。
加工方面：經濟學、分離、轉化、生物催化、基礎設施。
應用方面(由技術和材料驅動的問題)：經濟學、功能性、性能、新用途。
應用方面(由市場和需求驅動的問題)：價格性能比、性能、知覺、市場開發。
現將上述關鍵和問題擇要分別介紹于下。
一、關于應用方面（材料驅動問題）
1、經濟學
單位成本是當前植物衍生材料使用的主要障礙，也是經常引起爭論的一個問題，問題的核心是競爭性成本狀態。在多數情況下，應用植物基原料的成本都比較高，難以與以烴類原料為基礎的加工工藝競爭。但是，成本競爭情況有幾個非常復雜的因素互相影響，諸如產品價值、材料成本、產量、需要加工程度以及所用基礎原料的性能等。因此如果未來的戰略只考慮降低本是不會成功的。最重要的經濟推動因素不是成本本身，而是制得的產品和制造費用的差價(即增值)。
產品價格是諸多因素的函數，諸如產品利用、性能、消費者喜好和需求等，而制造成本則受原材料價格、供應的持續性、加工、廢料處理費用和投資等諸因素影響，要符合當前的具有競爭性的通用化學品工業的低成本需要。但是，從長遠考慮，只進行成本比較是有問題的，因為未來的化石燃料的成本是難以預測的。
在當前情況下，用烴類原料生產消費型產品的加工效率是很高的。但這并非是化石原料本身具備的特點。因為石油化工已經研究了100年，有了3代科學家，政府投入了大量資源才使之達到今日的水平。與之相比，植物基材料應用尚處于較低的水平，開拓植物基原料應用來適應已臻成熟的烴類加工需要并不是一條唯一的道路，目前應用數量還是很少的。另一條路線是通過弄清植物衍生材料性能進行技術開發，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的組分。
2、功能性
改變植物中的不同組分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先進行原料裂解降級成為簡單的分子，隨后用它們再行合成為較復雜的分子和聚合物。植物中已經含有不同形態的聚合物，可以在許多產品中應用。但是，在現在加工系統中尚無大量應用。用量有限的原因有幾個方面，其中主要的是由于缺乏對其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已經由植物衍生的蛋白質聚合物研制出塑料薄膜的試驗產品，顯示出其應用的潛力。而且，植物擁有立體化學結構，可以得到一些有價值的手性分子，如糖類、維生素、氨基酸等。從總體看，目前對植物基礎原料的反應性和功能性尚不夠了解，因此限制了新應用思路的產生。
二、關于應用方面（需求驅動問題）
1、市場開發的費用
植物衍生材料應用的一個關鍵是市場開發費用高。正如許多新產品市場一樣，新產品的研究往往是由小公司開始的，它們投資不足，缺乏繼續發展的資源，常常只停留在試驗階段。工業化的成功率低，由于沒有一定的供應量而常使產品衰落。因此，需要大力改進產品開發和支持機制，而且要進行與產品相關的市場開發，這是擴大利用可再生資源的主要工作。目前市場上應用的標準都是基于石化產品，沒有適應生物基產品的標準，這也是要成功地與石化產品競爭的另一障礙。
2、認識問題
植物衍生材料常給人以較低級的印象，這可能是由于當前處于“石化時代”之故。對某些制造廠商來說，它的性能較差，主要是因為未得優化。雖然公眾環境意識增強，但是對植物基產品需求尚不足以創造市場來拉動技術開發。因此，當前可再生資源的進展主要是基于技術推動的結果，只有增加市場拉動才能有力吸引公司更多投資。沒有要變革的沖擊，就不會有更多的變革。因此，如果沒有各種經濟傾斜途徑，現狀是難以改變的。
三、加工問題
1、基礎設施中分銷問題
多年來石油化學工業已經建立了加工和分銷烴類基礎產品的有效基礎設施。由于依賴進口原油，美國的多數基礎設施是建設在海岸線上。因此，許多現有的加工裝置并不適合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工廠、榨油廠和玉米濕法加工廠進行加工，它們最好接近于供應地。要應用大量植物原料就需要進一步將供應和加工制造集成起來。應當開拓確立農村發展優勢和重點的戰略和措施，更好地鼓勵多用可再生資源。
2、分離技術
應用植物于工業用途的一個關鍵是缺少植物組分的分離技術。樹木具有非常復雜的成分如木質纖維素。此成分強度高，但要將它分離為有用的分子組分則很困難。多數農作物收獲品是種子，它們含有碳水化合物、蛋白質、油分和數萬種其他組分。通常對許多谷物發芽和生長都能進行良好的安排，而對其作為原料進行分別管理則很困難。一些除去原始粗組分的工藝，如榨油和提取糖分等已經開發，但如何將專門形態的蛋白質和純的含碳組分分離則仍是困難。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，處理費用很高而且技術困難，這是應當要解決的問題。將反應與分離集成起來的加工系統(如催化蒸餾)可能是一個解決問題的方向。但是此類系統目前應用有限。而且還未被開發作為植物基原料方面的應用。通過引入某些基因而使植物增加新的組分，就更需要應用先進的分離技術來回收有意義的新組分。例如生物聚合物開發中目前就因缺少高效純凈的經濟上可行的分餾工藝技術而受到限制。植物的組分如不能有效地分離出來，就不可能控制最終產品的特性和質量。
3、轉換技術
要利用植物中各種組分的另一問題是將這些非均相的混雜原料轉換成較為簡單的分子，這才可以進行進一步反應。在植物基原料中，加工工藝需要有高性能的多功能生物催化劑或是非均相催化劑，這些催化劑具有多種功能并可以進行回收。
知識不足是另一關鍵，目前人們尚缺乏關于植物組分的自然差別和來自不同作物的同樣組分的特性等方面知識。這些知識的缺乏和不足就構成難以鑒別植物的差異性，缺少鑒別的手段，因此也就難以考慮作為原料的應用。發酵是用來將某些農作物轉化為各種產品的工藝，轉化是非均相的。所用的轉化方式，副產利用和分離等方面仍有許多有待改進之處。一般地說，植物系統的復雜化學問題使新型或改進植物基加工工藝的設計較為困難。烴類化學制造中有豐富的氧化化學知識，還原化學方面較少，這些都是植物系統加工所需要的。目前特別缺少關于還原生物催化劑共生因子系統方面的實踐知識。
植物原料加工工藝開發的另一個大的障礙是當前缺乏有關的教育培訓。目前化學工程課程中只有少數涉及生物化學課題，多數畢業生成為化學工程師只擁有非常基礎的生物工藝知識和有限的重要生物分離的知識。多年來，工藝化學家和工程師的培訓重點都是烴類化學，考慮植物基可再生資源加工需要很少。
四、生產方面
1、收率、持續性和基礎設施
因為目前尚未利用大量植物基原料，除木材和造紙外，只是關注未來的供應分銷而不是現實存在的問題。但是，這些對實現可再生資源的目標都是十分重要的。在供應的持續性方面，數量和質量都是未知數。如果植物基原料能加工成簡單的碳分子，其持續性問題就不成關鍵。但是如果要設計應用其中某種特殊組分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某種專門組分，原料的質量和數量的穩定性就非常重要。
在一些情況下，供應持續性中的不確定因素實際上就是風險管理的內容。未來的石油化工供應問題和可再生資源供應問題都有風險。對石油化工來說，未來的供應不桷定因素可能因世界上一些區域的政治變化而增加。而對植物基原料來說，氣候可能成為不確定的地區因素。如果某些專門植物不能大量生產可能導致貿易上的不確定因素，這些問題不需要采取斷然措施，但是需要重視通過改變基礎設施來保證經濟可靠性。另一個沖擊供應持續性的不確定因素是未來的農作物用途是作為食物還是作為工業原料。一方面是根據供應短缺理論，認為農業難以供應飛躍增長的人口和消費品增長所需的原料。實際上，從需求角度看，食物和原料都在增長，即使不考慮可再生資源進行工業利用，食物本身也存在問題。解決食物問題的方案也可能就是解決工業原料問題的方案。因此，在供應方面必須應用新技術，如生物技術，這樣才能保持產率不斷提高，使農業能達到一個新的水平。
2、植物設計、植物科學、基因學
轉基因技術已經顯示出令人鼓舞的前景，要進一步充分利用尚有大量工作有待進行。存在的一個主要障礙是對植物本身內在新陳代謝過程還不夠了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要進行設計。因此，對植物新陳代謝和碳流的知識匱乏是其發展中的限制因素。
近年來功能基因學的進展有望促進對材料合成設計的理解。但是這門科學目前剛開始，與類似的醫學領域相比所取得的支持還是很有限的?；蜣D變中的另一成就是讓更多的專用基因嵌入和對質體以及細胞核的常規轉變。在植物變化、基因學和生物信息等方面有著廣泛的研究項目，但是將這些出現的新技術應用于可再生資源的專門研究則很少。
要使科學知識不斷深化，在一定程度上取決于消除這些主要障礙，有些已被稱為多學科的研究。但是，需要努力加強和協調才能促進現有的障礙及時地被克服。換言之，基因管理的研究必須緊密地與植物內含聚合物的功能性以及分離工程等研究相結合。
研究和開發的課題
《美國植物/農作物基可再生資源2020年設想的技術指南》(以下簡稱“技術指南“)列出為解決植物/農作物基可再生資源利用中的主要障礙應當進行研究開發的課題?！凹夹g指南”按4個主要方面的障礙依重要性大小列出研究開發課題，每個研究課題的影響都有其時間范圍，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、長期表示2020年，近期目標的達到可用以衡量面向2020年可再生資源開發利用設想的前進步伐。
一、植物科學研究方面
1、近期影響課題(按重要性依次減小順序排列,，下同)
(1)應用功能基因學了解植物新陳代謝和組成，至少要與1種主要農作物基因計劃結合；
(2)開發能實時進行植物組分的定量分析工具；
(3)改進轉基因方法，特別是對麥桿基因的專門嵌入，要在1998年基礎上提高效益10倍；
(4)開發1—2種主要農作物的基因標記系列，使之有助于擺在有用的可再生組件含量；
(5)將80%現有的germplasmbase進行編目，有效利用各類淀粉、蛋白質和油分；
(6)找尋發展中的生物信息學利用途徑，推動可再生資源的研究和開發，
(7)弄清nuclear-plastid相互作用。
2、中期影響課題
(1)在新陳代謝過程和碳流中至少弄清50個限制速率的關鍵步驟；
(2)利用功能基因學弄清分子、細胞和整個植物的控制管理；
(3)為主要植物用于可再生資源的組分制定標準；
(4)在2種植物中，建立碳庫并為細胞分割確定控制點；
(5)在plastid轉變中高效率(大于90%)方法的建立；
(6)創建示范工廠，使主要組分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是專門碳鍵(如C5)大于3O%；
(7)利用基因開關的方法；
(8)建立為植物可再生資源利用的生物信息學基礎。
3、長期影響課題
(1)重新設計新陳代謝過程，提供有用的碳結構骨架；
(2)應用有針對性進化技術建立100個未來原料的品種庫；
(3)設計新型分子或改性現有化合物，使之適應于功能需要；
(4)為提供工業用原料，創制2種新植物種類；
(5)利用簡單的細胞組織進行成本和能源效率評價；
(6)利用計算機技術設計植物組分。
二、生產研究方面
1、近期影響課題
(1)提高畝產量10%~15%以降低原材料單位成本；
(2)改善農業管理，提高肥料利用效率和蟲害防治，
(3)確定至少10種影響原料組分和質量的因素；
(4)對至少10種具有潛力的系統和植物類型的畝產效率進行定標趕超（如主要農作物、林業和多年生種類等）；
(5)調節氣候條件對生產的影響；
(6)每年對2種農作物的潛力進行評價或用其他方法評價畝產量；
(7)提高當前農業加工中廢料利用率5倍；
(8)在單位投入基礎上提高貧瘠土地產量2倍。
2、中期影響課題
(1)提高產量，使單位投入的碳產出為1998年基礎上的2倍；
(2)為長期可持續發展，開發盡量減小土地、大氣和水利用影響的系統方法；
(3)對收獲產物和主要植物成分建立標準；
(4)專門設計收獲裝備，盡量增大碳的收獲；
(5)開發新的利用方法，使現在遺留在土地上的農作物45%能得到利用，
(6)培育適應專門土地和土壤的農作物；
(7)建立農業信息學基礎，重點是不同來源的可再生資源植物類型、生產價值、質量和單位成本。
3、長期影響課題
(l)在化石燃料排出廢氣中CO2的固定；
(2)從現在植物/農作物生產中消除碳的廢料；
(3)設計新的農作物/植物生長系統，優化原料回收率(大于95%可利用)；
(4)對主要能源獲取和固定，提高化合效率；
(5)對收獲前期工作和部分就地加工的裝置進行設計；
(6)對連續生產系統進行設計和評價。
三、加工研究方面
1、近期影響課題
(1)改進分離技術，處理大于95%的非均—植物材料；
(2)改進單體基礎原料變換的生物催化劑；
(3)開發3種具有高選擇性的快速反應強力催化劑；
(4)為將植物聚合物轉換為有用的單體，找出新型和性能優良的酶(具有10倍活性)并進行評價；
(5)將微生物進行工程化，改善非均—植物的發酵；
(6)提高廢物利用率2倍；
(7)開發高效的除水技術并對改進的非水溶劑反應系統進行評價；
(8)在植物材料中利用天然立體化學方法的評價。
2、中期影響課題
(1)應用5種以上高級分離系統(如自行清凈膜、離子交換、精餾等)；
(2)為經濟捕集植物單體和聚合物開發改進的分離——純化技術；
(3)為2種以上植物類型建立經濟共生系統；
(4)通過分子進化技術設計并創制50種新型酶；
(5)開發100種以上具有性能成本特性的新型酶庫；
(6)研究反應性分級系統；
(7)對微生物、酶和化學品庫的性能建立信息學基礎，用于特殊的轉化。
3、長期影響課題
(1)實現原料加工中無廢料的多種產出的連續工藝；
(2)為改性植物和組分設計新設備；
(3)為3種以上新產品(如將工程化酶轉入植物并在收獲中得到活化)設計新機制；
(4)固態酶轉化；
(5)設計14種化學與生物結合型反應器；
(6)評價植物組分在分離前相內的作用。
四、應用和基礎設施研究方面
1、近期影響課題
(3)探求3種在現有加工裝置(如玉米濕法加工廠、紙漿廠)上擴大應用植物原料的機遇；
(4)分析測量系統，對90%以上的主要植物組分進行定量；
(5)實時評價單位性能成本和增值成本的方法；
(6)評價運輸系統及成本；
(7)計算出100%年加工貯存量和投人產出的需求量；
(8)創建基礎設施，擴大利用農業廢料。
2、中期影響課匾
(1)深入掌握植物中10種以上組分和碳鍵新陳代謝體的結構與功能關系知識；
(2)開發對高質量原材料的100%鑒別保護系統；
(3)為價值驅動的生產和定貨實現營銷系統；
(4)對在同一地點的多目的利用區的協同作用進行評價；
(5)對原材料組分和加工過程中的中間產物實現實時定量分析手段(小于3分鐘/試樣)；
(6)開發生產預測手段，準確性大于95%；
(7)在一組植物原料性能基礎上建立信息學基礎，如單位成本、性能、功能性、最佳來源、應用范圍等。
3、長期影響課題
(1)所需功能進行分子結構設計制備植物化合物至少10種；
(2)在植物生產區內開發至少5個制造利用中心；
(3)開發3種以上有新功能的新材料；
(4)提出擴大利用可再生資源所需的教育培訓需求；
(5)在植物組分功能間協同作用的利用；
(6)設計最終產品的貯存和運輸，使之到達銷售中心和出口；
(7)為供需關系的控制創建減輕超過90%風險的戰略。
當前，美國有一些項目已在進行，可視為工業原料中應用可再生資源的先驅，也可視為本“技術指南”中研究項目的示范事例。其一是在轉基因植物開發中的聚羥基丁酸酯(PIB)。PHB可在植物中生成，作為制造生物降解塑料的原料，用適當的細菌基因進行轉化并弄清植物內在的新陳代謝路徑，從而構成制備方法?，F在正在進行分離、生產標準等項工作。
其二是用玉米淀粉作原料，通過酶反應制備聚乳酸(PLA)。Cargi11-Dow合資企業已在充分研究的基礎上進一步投資數百萬美元建立制造裝置進行工業開發。PLA是一種生物裂解聚合物，原料是由玉米濕法加工工藝制備的葡萄糖，其中發酵過程和酶的活性是重要因素。最終的PLA樹脂可視用戶制膜、纖維、碳制品和涂層的需要分別制出不同規格品種。PLA具有聚苯乙烯、聚烯烴和纖維素的功能性。
協同與合作是取得成功的途徑
未來利用可再生資源需要采取一條多學科和跨行業途徑。在許多領域內的研究成就都提供了發展機遇，如生物聚合物、立體結構型分子、新型酶、新材料和轉基因設計等。但是每個方面內的任何進展如果只當作孤立的技術領域是遠遠不夠的，需要更有力的相關研究計劃，采取平行的和協調的方式進行工作，才能取得成果。
要取得有效益的進展必須采取多學科的途徑，這是非常清楚的。但是，任何一個組織都難以具備有如此深度和廣度的技術能力。因此，對研究提供的支持應當是多方面的，而且要在跨行業的系統中進行。
“植物/農作物基可再生資源2020年設想”(以下簡稱“設想”)中提出的要求需將重點瞄準有限的熱點目標同步取得進展。對于研究工作則需要有準確的時間表和系統中各方面的廣泛交流，所有這些都要走相互協同的道路。例如，一位科學家可能發現一種新型聚合物，具有可以作為高級生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的價值受到以下一些因素的限制：發現適當的基因、新陳代謝過程可靠性、:最佳作物類型是否能有足夠的產率和可承受的成本、各種聚合物組分分離可能和利用此材料制造新產品的方法等。所有這些因素都需通過研究和開發才能取得相應的進展。進行這些研究開發要采取最佳途徑保證研究成果關鍵的目標互相協調、平行地進行，此途徑要鼓勵私營部門的參與。
當前，植物和農作物作為生物質和原料已被應用，諸如淀粉、蛋白質、脂肪酸和異戊二烯化合物。林業主要是為紙漿和造紙提供原料。黃豆則是用于油墨和涂料。玉米通過濕法加工發酵工藝已經進入幾個工業部門，但是各種用量都很少。由于基因工程可以通過新陳代謝操作使植物或農作物生成有功能需要的材料，從而顯示出新的發展機遇。
“技術指南”已經突出了未來取得進展的途徑，而且確定了系統的各個組成部分的目標。成功地達到這些目標就可實現“設想”中確定的到2020年可再生資源利用增加5倍的目的，同時也為2020年以后進一步發展奠定了基礎。按“技術指南”目標提出課題是人們用所有的天然資源滿足不斷增長的消費品和能源的需要。當前進行研究將為今后的產品選擇提供機會?？稍偕Y源需要將注意焦點放在以下幾個方面：發展方向、最佳科學思維的應用、最先進技術的應用和最高級智能水平的繼續研究等。本“技術指南”已經提出了需求和研究開發課題，其目的就是為美國開拓實施一條成功的可再生資源戰略。而且也選出了需要優先支持的領域，它們都是從幾個已經確定的科學研究和工業開發需求中選擇出來的，而且考慮了在高級可再生資源的關鍵部門有最大的投資回報。
未來世界許多方面都會延續但將發生變化。幸運的是我們已看見其需求并具有科學智慧適應變化的發展。美國要保持領先地位就要繼續采取迅速的行動來滿足擴大利用可持續發展的可再生資源的需求。不斷的科學突破和技術進步(正如“技術指南”文件中所列出的項目和課題)才能滿足資源利用的挑戰。這些挑戰正在我們面前，我們面臨的挑戰是為滿足人們對產品不斷增長的需求。
“技術指南”中從兩個方面表明多學科和跨部門的研究開發對實現“設想”的重要性：
一是植物的投人，同時要考慮廢料和副產物利用、改性基因學的應用。
可再生資源的利用范文5
關鍵詞：可再生能源 儲能技術 并網系統
0 序言
隨著電網規模的不斷擴大， 超大規模電力系統的弊端也日益顯現， 成本高， 運行難度大， 難以適應用戶越來越高的安全及可靠性的要求以及多樣化的供電需求。暨世界范圍內接連發生的幾次大面積停電事故后， 傳統大規模電網暴露出了其脆弱性。 2007年我國南方雪災給南方電網造成巨大影響， 使人們深刻反思，除了單一擴大電網規模， 建設超高壓輸電網外，利用新能源以及可再生能源在負荷處就近供電，降低負荷對大電網的依賴無疑對提高供電安全性和可靠性起到至關重要的作用。
1可再生資源發電技術[1]
（1） 微型燃氣輪機技術。微型燃氣輪機是指以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機。其特點是體積小、質量輕、發電效率高、污染小、運行維護簡單，但發電效率可達30 % ， 如實行熱電聯產， 效率可提高到75 %。
（2） 燃料電池技術。燃料電池是一種在等溫狀態下直接將化學能轉變為直流電能的電化學裝置。工作時，直接將燃料中的氫氣借助電解質與空氣中的氧氣發生化學反應， 在生成水的同時進行發電。
（3） 太陽能光伏發電技術。太陽能的轉換和利用方式有光熱轉換、光電轉換和光化學轉換。目前， 技術比較成熟且應用廣泛的是光電轉換，也就是太陽能光伏發電技術。該技術是利用半導體材料的光電效應直接將太陽能轉換為電能，具有不消耗燃料、不受地域限制、規模靈活、無污染、安全可靠、維護簡單等優點。
（4） 風力發電技術。風力發電技術是將風能轉化為電能的技術。近年來， 風力發電技術進步很快， 風力發電與光伏發電聯合運行也是近年來的主要技術應用之一。
（5） 生物質能發電技術。生物質能發電是首先將生物質能資源轉化為可驅動發電機的能量形式（如燃氣、燃油、酒精等） ， 再按照通常的發電技術發電。我國生物質能資源主要有農作物秸稈、樹木枝椏、畜禽糞便、能源作物（植物） 、工業有機廢水、城市生活污水和垃圾等。
（6） 海洋能發電技術。海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海水溫差能和海水鹽差能等不同形態的能源。目前， 海洋能發電多數處在試驗階段， 比較成熟的只有潮汐能發電技術。潮汐能發電和水力發電廠相似，是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機，再由水輪機帶動發電機發電。
（7） 地熱發電技術。地熱能是來自地球深處的可再生熱能，地熱發電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術。其和火力發電的基本原理是一樣的， 都是將蒸汽的熱能經過汽輪機轉變為機械能， 然后帶動發電機發電。所不同的是， 地熱發電不像火力發電那樣要具有龐大的鍋爐， 也無需消耗燃料。
2新能源發電的并網問題
2.1 什么是可再生能源并網發電系統
可再生能源并網發電系統是將光伏陣列、風力機以及燃料電池等產生的可再生能源不經過蓄電池儲能，通過并網逆變器直接反向饋入電網的發電系統。
因為直接將電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，減小能量損耗，降低系統本錢。并網發電系統能夠并行使用市電和可再生能源作為外地交流負載的電源，降低整個系統的負載缺電率。同時，可再生能源并網系統可以對公用電網起到調峰作用。
可再生能源有獨立供電和并網供電兩種形式。目前，可再生能源的獨立供電主要是針對邊遠無電地區，而要解決我國南方雪災情況下的就近供電，就必須采用并網供電。所以為了提高其利用率，可再生能源必須由獨立供電向并網供電方向發展。
在整個并網系統中，逆變器是最主要也是最重要的部分。以太陽能發電系統和風力發電并網系統為例。并網太陽能發電系統由光伏組件、光伏并網逆變電源量裝置組成。光伏組件將太陽能轉化為直流電能，通過并網逆變電源將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。并網逆變電源是光伏并網發電系統的核心設備。風機并網發電系統由風力機、風機控制器、風機并網逆變電源及計量裝置等組成。風機將風能轉化為交流電能，通過風機控制器再轉換為直流電能，經風機并網逆變器將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。風機并網逆變電源是風力并網發電系統的核心控制設備，它將風機發出的交流電整流成直流電力，然后逆變成交流電最大限度的饋入電網。
2.2 并網系統的系統原理
如圖1所示為一個典型的可再生能源發電系統。系統中發電裝置包括常見的風力發電、光伏發電以及燃料發電等，同時還包括了各種儲能技術，各個發電裝置通過各自的變流器連接在一起形成直流總線。同時，直流總線上通過變流器連接有儲能環節。直流總線通過并網逆變裝置得到交流電，經過電能監控與管理裝置既可以掛接到公共電網實現并網發電，也可以接交流負載。在此系統中除了單純的可再生資源發電以外，還加入儲能環節，可以利用各種儲能技術儲存多余能量。此外電能監控與管理系統具有電能自動化系統的功能。
單純的可再生資源發電系統，儲能環節是可以省略的，但如果針對固定負載供電的并網發電系統，帶一定數量的儲能蓄電池是必須的，還有就是多功能并網系統也需要帶有儲能系統。
如圖1所示的并網發電系統，在能源充足的情況下，發電系統首先滿足負載用電，如果還有富余的電能可以通過電能管理系統結合當時的電價以及當時負載用電量的需求情況決定是優先通過向電網賣電還是進行儲能，等負載用電需求量達到高峰期再向電網賣電。這樣靈活應用儲能系統的充放電來追求可再生資源并網發電系統的經濟運行機制，這樣的儲能環節完全不同于獨立可再生資源并網發電系統的儲能系統，這樣的并網機制也不同于一般不帶儲能環節的并網發電系統。
2.3 并網系統的拓撲結構
如圖2所示并網拓撲結構有很多形式，最普遍的有采用單級變換和兩級變換拓撲結構，兩級變換拓撲結構一般由形式多樣的DC/DC變換器和DC/AC并網逆變器組成。
前端的DC/DC變換器一般是比較常見的BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK或者是推挽電路等等，用來實現電池輸出功率的最大功率跟蹤，前端DC/DC環節還需要實現蓄電池儲能功能；而DC/AC一般是單相或三相的并網逆變器實現并網、有功調節、無功補償或者是諧波補償等功能，如果是單級變換拓撲結構就只有后端的DC/AC部分[4][5]。
3 儲能技術
（1）超級電容器儲能[1]。超級電容器通過使用一種多孔電解質加大兩極板的面積，從而使儲能能力得以提高，有常規電容器功率密度大、充電能量密度高的優點，可快速充放電，且使用壽命長，不易老化，還具有一些自身的優勢，它沒有可動部分，既不需要冷卻裝置也不需要加熱裝置，在正常工作時，內部沒有發生任何化學變化。超級電容器能夠安全放電，安裝簡易，結構緊湊，可適應各種不同的環境。
（2）蓄電池儲能。蓄電池儲能目前在市場上占主要地位，是電力系統中廣泛應用的儲能技術之一。根據所使用的不同化學物質，蓄電池分為多種類型，如鉛酸電池、MH-Ni電池等。它可與超級電容器聯合使用，既發揮了超級電容器功率密度大，又發揮了蓄電池能量密度大的優勢。
（3）超導儲能。超導儲能裝置將能量儲存在由電流超導線圈產生的磁場中，將超導線圈浸泡在溫度極低的液體（液態氫等）中，然后放在密閉容器中。然而超導線圈放置在溫度極低的環境中是目前利用超導儲能的瓶頸。一旦超導材料研制成功，超導儲能的前景難以估量。
（4）飛輪儲能[2]。飛輪儲能是一種新型的機械儲能方式，它將能量以動能的形式存儲在高速旋轉的飛輪裝置中。目前使用的飛輪技術主要有高速飛輪系統（飛輪較小，轉速極快）、低速飛輪系統（飛輪較大，轉速相對較慢）。飛輪儲能系統的能量密度較大，占據空間相對較小，但是其功率密度相當低，不能像超級電容器那樣快速地釋放其儲存的能量。然而只要設計合理，加上飛輪儲能具有效率高、建設周期短、壽命長等優點，將飛輪儲能系統應用發電系統中是很有競爭力的。
4 結束語
可再生資源發電并網技術相對可再生資源能應用來說，目前的發展還處在初期。2030年之后會有穩定且很高的增長率。到2030年可再生資源發電并網發電將成為可行的電力供應者，此后市場將繼續全速增長。商業技術會進一步快速成熟，發電成本會繼續降低。所以可再生資源發電將成為一個標準和公認的選擇，它與其它可再生能源一起，將成為安全有力的能源供應者，在需要的時間和地點支撐電網或單機模式的電力供應。
參考文獻
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可再生資源的利用范文6
“Sorona® 對于那些想要在面料設計上追求自由的面料廠和品牌商、零售商和設計師來說是個理想的選擇,”杜邦TM Sorona® 全球服裝應用事業部總經理陳榮二(Larry Chen)先生說,“不管是什么終端應用,從成衣、運動服到內衣,你都可以用Sorona® 來實現。它不僅能在設計上展示靈活性,而且具備其他纖維不能提供的全新功能。我們很高興能把這些新功能推薦給時尚界?！?/p>
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・Sorona® 動感隨身丹寧面料:可通過普通緯彈或經彈來提升丹寧面料的舒適性。特別適合年輕人的時尚潮流,因為在保留舒適彈性的同時,緯向加入彩色的紗線能創造出多彩的風格。
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