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科学家发现将煤炭和垃圾转化为清洁燃料的关键
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改良型'气化'过程能减少碳排放数百万吨，同时能制造出清洁能源。
科学家们发现一种能将煤炭、杂草及城市垃圾更有效地转化为清洁燃料的方法，这或许能阻止成百万吨二氧化碳进入大气层。科学家们对一种称为“气化”的处理过程进行了改进，这个过程以前就已应用于清理发电或可再生燃料制造中所使用的不清洁原料。这项技术涉及对有机物进行加热，从而制成一种称为"合成气"的氢气与一氧化碳的混合物。然而,气化过程的能耗是非常高的，需要高温空气、蒸汽或氧气与有机物质进行反应。加热过程中会排放出大量的二氧化碳。此外，气化过程往往效率很低，气化后会留下大量的固体废物。为了改善气化过程的效率，哥伦比亚大学地球与环境工程系马可·卡斯塔尔迪（Marco Castaldi）领导的研究小组尝试调整气化炉内的气体成分。他们发现，将二氧化碳加入蒸汽气体之中，就能大大提高生物质或煤炭变成合成气的转化率。这种技术对环境带来双重的好处：它将原本会要排放到大气中的二氧化碳变成有用的原料，而合成气中氢气被抽走之后，剩下的一氧化碳也可安全地埋在地下。卡斯塔尔迪的这项研究成果将发表在本周的《环境科学与科技杂志》上。他的研究小组估算，在诸如海滩水草等生物质燃料的气化过程中使用二氧化碳，如果想制造出足够的生物燃料以满足世界运输燃料的五分之一需求的话，将能吞掉4.37亿吨的温室气体。防止这么巨量的温室气体进入大气层，相当于减少道路上的行驶车辆3.08亿辆。将气化炉内30％的蒸汽气体替换成二氧化碳，就能确保所有的固体燃料转化成合成气。卡斯塔尔迪的这一改进了的气化过程能减少气化炉中需要加热的水量，从而节省了能源，而且其效率相对标准气化过程提高了10％至30％。“像生物质或煤炭或者甚至是城市垃圾之类的固体燃料，通常需要用蒸汽、空气或氧气对这些固体燃料进行气化处理，”卡斯塔尔迪说，“在这种典型的氧化过程中，采用空气的话，反应就会非常迅速，但形成的焦炭非常难以气化，需要非常高的温度才能转化为气体。“当你使用蒸汽进行气化时，问题在于蒸汽不如氧气反应那么快，不过它的反应有点过于缓慢。”他补充道，“二氧化碳的反应比蒸汽快一点，但比不上氧气的反应速度。在将固体燃料转换为合成气时，二氧化碳也会与正在形成的焦炭反应。”在与正常气化炉同样的工作温度下，使用二氧化碳能提高固体燃料至合成气的转化率。“如果在1000℃的温度下不使用二氧化碳，那么就会有一些未转化成合成气的碳残留下来，这些碳本可以转化成燃料的——这可谓是效率损失，”卡斯塔尔迪说，“在同样1000℃的温度环境下使用大约30％的二氧化碳，就能将碳完全气化成合成气。”将这一技术应用到将煤炭进行气化的现代整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle，简称IGCC）发电厂，就能提高效率多达4％。卡斯塔尔迪说：“虽然这个数字听起来或许不是很多，但对于生产500兆瓦电力的一家电厂来说，能效就非常明显。”他补充道，能源研究人员早就对二氧化碳在燃料生产中的运用进行了调查研究。
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中国科学家们在生物燃料转化方面取突破
11:20:57&&&&来源：中国新闻网&&&&编辑：
12月10日，中国科学院成都生物研究所发布了一项在生物燃料领域的研究成果，该所研究人员通过克服原料难以降解的特征，从而提高生物燃料乙醇的产量，并节约生产成本。
随着石油枯竭和环境污染问题日益严重，乙醇的发展受到了世界各国的普遍的关注和重视。作为第一代燃料，玉米(美国)和甘蔗(巴西)等粮食作物为主要原料，在过去的几十年里得到了迅速的发展。
而在一些土地资源紧缺和粮食危机的一些发展中国家，以粮食为原料生产燃料乙醇是不经济也不切实际的策略。因此以农业、林业和工业废弃物如秸杆等原料生产第二代乙醇得到了广泛的研究。
中科院成都生物研究人员表示，由于工业废弃物、等具有难以降解的化学结构特征，转化率偏低，使得整个生产过程变得非常困难和昂贵。
研究人员将目光转向了甘薯等块茎类非粮原料。由于中国是世界上甘薯最大生产国，且甘薯具有高淀粉和可发酵性糖，使之理想的1.5代的原料。但目前薯类原料粘度不能有效降解，制约了其转化燃料乙醇的应用。
中国科学院成都生物研究所研究人员通过一种高产降粘酶系的菌种及其应用，通过简单的操作工序，即可降低薯类原料粘度，此举将有效解决制约中国薯类原料发酵的成本问题，大幅度提升中国薯类原料发酵的可行性和经济性。目前，该项研究获国家知识产权局发明专利。
关键词阅读：生物燃料,乙醇,秸杆
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陕ICP备号-2今年地球日主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式”．为减少化石燃料的使用，降低污染，各国都在积极进行技术创新．（1）近日，美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求．①整个过程中都发生了哪些形式的能量转化？太阳能→化学能→电能．②“发电叶子”产生氢气、氧气的化学方程式为2H2O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H2↑十O2↑．（2）我国积极改进风电技术，扩大风电使用，并配套大型储能设备--“全钒液流”储能电池，以保证稳定供电．①与煤炭火力发电相比，风力发电的优点是风能是可再生能源（或使用风能不会产生污染空气的有害气体等）．②“全钒液流”储能电池在充电时，电池中的VO2+会变成VO2+，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4价变为+5价．（3）为了降低汽车排放的尾气对空气的污染，现在的大部分汽车都安装了催化式排气净化器．下图列举的是几种气体在净化器中转换前后的变化．①根据下图所提供的信息，举例说明催化式排气净化器是如何降低汽车尾气污染的CO经过净化器后有90%的CO转化成CO2．②气体在催化式排气净化器里面发生了化学变化．请用原子、分子的知识概括化学变化的实质化学变化中分子分成原子，原子重新组合成新分子③为了使汽车尾气的污染更小，研究催化式排气净化器的专家们还要注意什么问题．提高CO转化为CO2、氮氧化合物转化为氮气的比例（或把产生的CO2收集起来，而不是直接排放到大气中等，其他合理答案也可）．．
（1）①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”回答．②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”回答．（2）①根据风能的优点回答．②根据原子团的化合价与离子所带电荷一致，以及化合价的代数和的算法计算．（3）①根据图片所提供的信息回答．②根据化学变化的实质回答．③根据一氧化碳和氮氧化合物的转化率和二氧化碳过量排放的危害回答．①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”知，整个过程中都发生的能量转化为：太阳能→氢气和氧气中的化学能→电能．②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”知，反应物是水，生成物是氢气和氧气，条件是太阳能和催化剂，故方程式为：2H2O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H2↑十O2↑．（2）①风能是可再生能源，使用风能不会产生污染空气的有害气体等．②原子团的化合价与离子所带电荷一致，即VO为+2价，VO2为+1价，又因氧显负二价，所以在VO2+中V的化合价为+4价，在VO2+中V的化合价为+5价，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4变成+5．（3）①根据图片所提供的信息，CO经过净化器后有90%的CO转化成CO2，氮氮化合物有90%的CO转化成氮气．②气体在催化式排气净化器里面发生了化学变化，其实质是分子分成原子，原子重新组合成新分子．③要注意提高CO转化为CO2、氮氧化合物转化为氮气的比例，进一步减少有毒气体排放，或把产生的CO2收集起来，而不是直接排放到大气中，以防止温室效应加剧．故答案为：（1）①太阳能→化学能→电能；②2H2O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H2↑十O2↑；（2）①风能是可再生能源（或使用风能不会产生污染空气的有害气体等其他合理答案也可）；②+4；+5；（3）①CO经过净化器后有90%的CO转化成CO2（其他合理答案也可）；②化学变化中分子分成原子，原子重新组合成新分子；③提高CO转化为CO2、氮氧化合物转化为氮气的比例（或把产生的CO2收集起来，而不是直接排放到大气中等，其他合理答案也可）．为了探究生物的遗传物质，科学家利用肺炎双球菌进行了一系列的转化实验。请分析相关实验回答问题。I．格里菲斯的转化实验： ① 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。② 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。③ 将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。④ 将无毒性的R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。（1）实验③与④对比可推断出S型菌体内的转化因子能利用R菌提供的____等，控制合成特定的物质，进而表达出“有毒性”这一性状。（2）对S菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的____等物质产生变性，而体内的遗传物质并没有真正被灭活。若用强酸、强碱或高压蒸汽处理S菌，转化实验＿＿＿＿（选填“能”或“不能”）成功。II．艾弗里的实验：① S型细菌的蛋白质+R型活细菌→R型菌落。② S型细菌荚膜的多糖+R型活细菌→R型菌落。③ S型细菌的DNA+R型活细菌→S型菌落。（1）艾弗里后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验。请参照①～③中的表达式写出第四组实验的方法和结果：④____。（2）艾弗里的实验中，最关键的实验设计思路是____，可以得出的结论是____。-乐乐题库
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为了探究生物的遗传物质，科学家利用肺炎双球菌进行了一系列的转化实验。请分析相关实验回答问题。I．格里菲斯的转化实验： ① 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。② 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。③ 将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。④ 将无毒性的R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。（1）实验③与④对比可推断出S型菌体内的转化因子能利用R菌提供的&&&&等，控制合成特定的物质，进而表达出“有毒性”这一性状。（2）对S菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的&&&&等物质产生变性，而体内的遗传物质并没有真正被灭活。若用强酸、强碱或高压蒸汽处理S菌，转化实验＿＿＿＿（选填“能”或“不能”）成功。II．艾弗里的实验：① S型细菌的蛋白质+R型活细菌→R型菌落。② S型细菌荚膜的多糖+R型活细菌→R型菌落。③ S型细菌的DNA+R型活细菌→S型菌落。（1）艾弗里后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验。请参照①～③中的表达式写出第四组实验的方法和结果：④&&&&。（2）艾弗里的实验中，最关键的实验设计思路是&&&&，可以得出的结论是&&&&。Array
本题难度：一般
题型：解答题&|&来源：2010-福建省厦门六中高三上学期11月月考生物试卷
分析与解答
习题“为了探究生物的遗传物质，科学家利用肺炎双球菌进行了一系列的转化实验。请分析相关实验回答问题。I．格里菲斯的转化实验： ① 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。② 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，...”的分析与解答如下所示：
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经过分析，习题“为了探究生物的遗传物质，科学家利用肺炎双球菌进行了一系列的转化实验。请分析相关实验回答问题。I．格里菲斯的转化实验： ① 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。② 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，...”主要考察你对“人类对遗传物质的探索过程”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
人类对遗传物质的探索过程
与“为了探究生物的遗传物质，科学家利用肺炎双球菌进行了一系列的转化实验。请分析相关实验回答问题。I．格里菲斯的转化实验： ① 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。② 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，...”相似的题目：
下列关于生物科学史的相关叙述，错误的是噬菌体侵染细菌实验中，运用了放射性同位素标记法达尔父子研究植物向光性实验中，运用了类比推理孟德尔在研究豌豆杂交实验时，运用了假设-推理沃森和克里克研究DNA分子结构时，运用了建构物理模型的方法
下列对遗传物质的探索历程叙述正确的是最初认为遗传物质是蛋白质，推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息格里菲思肺炎双球菌转化实验表明了Ｓ型细菌中的转化因子是ＤNA艾弗里在含有R型菌的培养基中加入S型菌的DNA，R型菌全部转化成S型菌赫尔希、蔡斯用32P标记的T2噬菌体来侵染细菌，离心后的上清液中测不到放射性
若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体 &&&&一定有35S，可能有32P只有35S一定有32P，可能有35S只有32P
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　　中新网成都12月10日电& (记者 胡敏)10日，中国科学院成都生物研究所发布了一项在生物燃料领域的研究成果，该所研究人员通过克服原料难以降解的特征，从而提高生物燃料乙醇的产量，并节约生产成本。　　随着石油枯竭和环境污染问题日益严重，生物燃料乙醇的发展受到了世界各国的普遍的关注和重视。作为第一代燃料乙醇，玉米(美国)和甘蔗(巴西)等粮食作物为主要原料，在过去的几十年里得到了迅速的发展。　　而在一些土地资源紧缺和粮食危机的一些发展中国家，以粮食为原料生产燃料乙醇是不经济也不切实际的策略。因此以农业、林业和工业废弃物如秸杆等原料生产第二代生物燃料乙醇得到了广泛的研究。　　中科院成都生物研究人员表示，由于工业废弃物、秸杆等生物原料具有难以降解的化学结构特征，转化率偏低，使得整个生产过程变得非常困难和昂贵。　　研究人员将目光转向了甘薯等块茎类非粮原料。由于中国是世界上甘薯最大生产国，且甘薯具有高淀粉和可发酵性糖，使之理想的1.5代燃料乙醇的原料。但目前薯类原料粘度不能有效降解，制约了其转化燃料乙醇的应用。　　中国科学院成都生物研究所研究人员通过一种高产降粘酶系的菌种及其应用，通过简单的操作工序，即可降低薯类原料粘度，此举将有效解决制约中国薯类原料发酵的成本问题，大幅度提升中国薯类原料发酵的可行性和经济性。目前，该项研究获国家知识产权局发明专利。　　作者：胡敏
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