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可再生资源的利用范文1
【关键词】水资源；可再生性；可持续；利用
中图分类号：TV211.1文献标识码： A
一、前言
目前，乌海市水资源的使用情况不容乐观，由于受到了人为因素和自然因素的影响，水资源的可再生性受到了破坏，影响了水资源的可持续利用目标的实现。
二、水资源可持续利用的内涵
水是一种可再生资源,水的更新和可再生持续性能力是靠水循环过程实现的，但水资源的可再生性和可持续利用是有条件的。
1.水资源开发利用不能超过“水资源可利用量”
联合国科教文组织和世界气象组织一起颁布了《水资源评价活动—国家评价手册》，明确了水资源的含义：“可利用和可能被使用的水源。这种水源数量比较多，以及达到了能够使用的质量，同时，能够在区域内供人使用”。而日常生活中，我们所说的水资源的含义是：水循环可以自动的每年更新，同时，可以被生态环境和社会经济活动使用的淡水，其中有地表水、地下水和土壤水三种。当我们评价一个区域内的水资源的时候，一定要选择比较典型的水文条件。由于受到了每一年降水量不同的影响，该区域内的水资源总量也不尽相同，即使是使用不同年份的水文数据来分析出多年的平均水资源总量，这种数据也不是最科学的。例如，以黄河流域为例子，要想知道多年平均水资源量，选用黄河流域 1956-2000年多年平均为资料,与地表水资源不重复的地下水资源量为 112. 32亿m3,其中山丘区为 39. 89亿m3、平原区为 72. 43亿m3; 1980-2000年多年平均,不重复的地下水资源量为110. 35亿m3，其中山丘区为 43. 61亿m3、平原区为 66. 74亿m3。1980-2000年均值与 1956-2000年均值相比,全流域不重复的地下水资源量有所减小,但山丘区由于近年浅层地下水开采量增加,使得不重复的地下水资源量有增大的趋势。黄河流域的延长水文系列的数据来计算多年平均水资源量的结果出现偏差的原因是数据的年份中出现了多年的干旱，降水量不多，蒸发量又大，同时，还有人为因素的影响，由于黄河流域面积大，主要流经地区降雨量偏小，大多处于干旱和半干旱地区，而且随着经济的不断发展，用水量不断增加，各地区都在想方设法区用黄河水，所以加剧了黄河水各地区之间的用水矛盾。
2.经济社会发展必须与水资源承载能力相协调
水资源承载能力指的是，一个水资源区域内的可以使用的水资源的总量能够满足该区域的经济社会需要的承受能力。所以，不论是对于哪一个水域来说，其被利用的承受能力都是在一定范围内的，如果超出了这个范围，该区域内可利用的水资源就会失去平衡和可再生的能力，最终导致水资源遭到破坏，失去水资源的利用性。但是，我们也要看到，一个区域内的水资源的可以利用总量也是不断变化的，它会受到降水量，人口总量，城市的经济情况，产业的发展情况等因素的影响，最终导致该区域水资源可利用总量的变化。所以，每一个区域都要认识本地水资源可利用量的多少，在这种基础上，不断的优化产业结构，提高用水的效率，合理、节约用水，例如通过采取水权转换措施、中水回用措施、疏干水和对居民生活用水进行供水管线改造，采用饮用水与其他用水分开等措施，增加水量从而保证水资源的承载能力不遭到破坏。
三、影响水资源自然再生能力的因素分析
1.地理位置对水资源自然再生能力的影响
水资源自然再生能力会因为地理位置的不同而产生差异,主要表现在两个方面:一是经纬度影响年降水量。以为例,受季风气候的影响,东部的兴安盟、通辽市等降水较多；而中西部地区的乌海市、阿拉善盟、鄂尔多斯市等降水量较少。降水表现出东部多、西部少的特点,也就表明的降水特点与其所处的经纬度有一定的关系。二是地形对水资源自然再生能力的影响,主要表现在对径流的影响与降水量的影响。对径流的影响体现为坡度较大的地形会使地表产生径流的能力较强,使汇流时间减少,而坡度较小的地形则相反。对降水量的影响可以通过我国东西部地形的特点以及降水量的差异体现出来。
2.蒸发与河道水量补损对水资源自然再生能力的影响
在水资源的利用中,减少无效蒸发能够很大程度的使水资源的利用效率得到提高,在水资源自然再生的过程中,蒸发与渗漏对再生能力产生消极的影响。实际蒸发量过大很难使地表形成径流,制约着地表水资源的再生,而河道水量补损虽然没有对水资源的总量造成改变,但是由于减少了河川的径流量而对水资源的再生产产生不利的影响,直接造成了地表水资源的可利用量减少。
3.土地利用以及植物覆盖对水资源自然再生能力的影响
土地的利用与植物的覆盖同样会影响降水量和径流量,从而造成对水资源自然再生能力的影响。土地的利用主要是人类活动对形态的改变,植被覆盖对水资源自然再生能力的影响主要包括森林以及植被的覆盖率变化引发对降水及径流的影响,森林虽然会因为截流功能减少径流量,使水资源自然再生能力下降,但是其在水土保持等方面的贡献是无可替代的。而植物覆盖率如果下降则直接造成平均降水量的下降,同时也会由于降水直接落到地表而导致径流的增加,但是植物覆盖面的减少会造成气候趋于恶劣,不利于生态平衡。正是趋于这种现状，为了改变脆弱的生态环境，乌海市作为唯一盟市在今年成功申请国家级水生态文明试点城市，以水为文章，将大力开展生态环境保护工作，这一举措是充分考虑植物覆盖率对水资源自然再生能力影响的极好对策。
四、水资源可持续利用对策
1.转变用水观念，节约用水
节水具有节约宝贵的水资源和减少水质污染的双重意义，节水是永恒的话题，要在工业和非工业单位以及社区宣传水资源短缺的现状，突出资源型、水质型、工程型缺水并存的缺水城市特点，增强公众对水资源短缺的危机感，使全社会充分认识到节水的重要性，转变观念，树立合理利用水资源的可持续发展观念，加大节水宣传力度，要将节水措施落到实处，从小做起，形成自觉节水的社会风尚。，另外要实性阶梯水价制度，这样可以有效的减少人们浪费水的行为，有助于养成良好的节约用水的习惯。按照区域内水资源的承载能力和社会经济发展的要求，合理调整工农业布局，优化产业结构，建设节水灌溉工程，加强对城镇生活用水的管理，降低输水管网漏失率，采取多种措施改变目前城市公共用水浪费现象，对高耗水产业要制定出严格的管理规范、遏制其盲目发展。同时，加强对企业自备水源的管理，计量到井、责任到人，要彻底改变用水各取所需的无序状态，这就要求各级政府和水行政主管部门认真制定措施，并贯彻落实。
在积极开源的同时，大力推行节约用水。农业是我国用水大户，乌海市虽然不是农业为主的城市，但是城乡一体化的城市，也有农业示范园区等一些农业用水户，也是节水工作的重中之重。为此，要大力实施节水高效的现代灌溉农业和现代旱作农业。特别要推广节水灌溉作为革命性措施来抓，加快以用水户参与管理为内容的灌区管理体制改革。工业方面，要努力提高工业用水的重复利用率，降低万元产值耗水量。力争把煤焦化、现代煤焦化工产业、现代氯碱化工产业、现代精细化工产业、现代装备制造产业、特色冶金建材产业等高耗水、重污染行业初步建成节水型工业。城镇生活用水和服务业用水方面要积极推广先进的检漏技术，推广节水型器具，提高管网供水自动化监测技术，加强计量管理，用水情况分析，用水设备维护保养工作，在日常“跑、冒、滴、漏”巡检等方面，建立规范科学的管理制度，降低管网漏失率，控制城市人均生活用水量的增长趋势。采用先进节水工艺、技术和方法，改造现有高耗水设备、工艺，进一步建设污水再利用工程。 截至目前乌海市已建成城镇污水处理厂2座，分别为海勃湾污水处理厂，乌达区污水处理厂，日处理污水8万吨；拟建污水处理厂1座，为海南区污水处理厂；规划建设的污水处理厂有4座，分别为海勃湾污水处理二期扩建项目，乌达区污水处理扩建及中水回用工程，乌海市海勃湾区污水处理厂中水回用工程，海南区污水处理中水回用工程。城市污水厂的建设必须和回用一并考虑,除了满足排放标准外,在工艺流程中要考虑回用的绿化水质要求,利用现有管道,增设加压泵站,利用中水浇灌城市绿地,补给景观水系用水。新建小区建立独立中水处理系统。小区污水水量稳定,可就近取水,可建立小型中水处理系统,供小区内部绿化、水景、喷洒道路使用。
2.加强水环境保护，注重生态经济建设
首先，要做好预防措施，在做好预防措施的同时，把握各种有效的治理对策。要建立一套能够有效评价环境对水资源影响的方案，从而确保环境不会对水资源造成破坏；
其次，各级人民政府、环保部门和水行政主管部门要共同努力，制定措施，不断的更新环保设备，加大这方面的资金投入，从而确保基础设施能够有利于水资源的保护和利用；
再次，要不断的强化区域内的水资源使用监管工作，对于污染物的排放，一定要严格检查，严格禁止超标污染的排放，保证水资源不被污染。
同时，针对经济的发展情况，和水资源的使用情况，制定有效的排污费，抑制污染排放的总量；最后，要发展可循环的产业，提高经济的发展的合理化，不断的提高水资源的利用效率，严格审核对水资源污染比较严重的产业，逐步淘汰水资源浪费严重的企业，对超额用水的企事业单位要实行阶梯水价，从认识上和行动上让他们做好节水的各项工作。
3.调整产业结构，适应水资源地区分布
要不断的发展高科技、高效益和节约资源的工业，不断研究清洁的生产工艺和生产技术，提高中水利用的水平，不断的发展环保产业；对于污染严重，资源浪费严重，不够环保的工业企业，应该进行重点整治；提高现代水工业的发展水平，尽可能的实现水的产、供、销、回收与再生一体化的目标；合理的布置农作物的分布点，种植耐旱作物，发展节水农业，建立高效节水示范园区；加快农田渠系改造力度，建立从干渠、斗渠和农渠和毛渠的衬砌工作；大力发展喷灌、滴管等微灌技术；建立农民用水协会、使广大用水户都参与到节水的大行列中来，做好节水措施的改造和水量计量工作，制定切实可行的灌溉制度；同时，配合种植油菜、果树植物，提高河灌输水效率，合理使用水资源，提高经济效益。
五、结束语
综上所述，只有认识水资源的可再生性，并提出可持续利用的对策，提高水资源的利用效率，才能够起到保护我国水资源，实现我国水资源可持续利用的目的。
【参考文献】
[1] 姜蓓蕾，耿雷华，徐澎波，黄昌硕 .我国水资源管理实践发展及管理模式演变趋势浅析.中国农村水利水电.2011.10.
可再生资源的利用范文2
【关键词】可再生资源；建筑；经济政策
我国有大量的可再生资源，但是对于可再生资源的开发和利用非常少。通过将可再生资源和建筑进行有效的结合，对于可再生资源具有重要的意义。我国也专门颁布了相关的法律来支持可再生资源在建筑中的应用，但是在应用过程中也出现了新的问题，例如缺少科学的评价体系，经济政策的作用比较明显但是还需要大规模的推广。
一、可再生资源在建筑应用中存在的问题分析
可再生资源在建筑应用中存在的问题主要表现在以下几个方面：
1.政策不够完善
政府在可再生资源建筑应用中的配套措施和政策还不够完善，对于可再生资源的利用支持力度不够。有的政府部门虽然提出了一些支持性的文件，但是缺少政策的完整性和关联性，仅仅就某一个方面做出了相关的规定。还有一些政府部门制定的支持政策，缺少必要的操作细则，或者在现实中难以操作，影响了政策的执行效果。西方发达国家在可再生资源建筑应用中都经历了财政刺激的政策，在居民环保意识不断提高的前提下，提高适当的经济政策来规范生产者和消费者，可以取得良好的效果。但是我国在可再生资源的建筑应用中还缺少足够的立法保障和政策引导，仍然处于建筑设计标准建立和完善的阶段，配套政策缺少具体的实施细则，导致操作性比较差，影响了可再生资源在建筑中的应用。
2.相关的技术标准还不够完善
虽然政府部门已经出台了关于可再生资源建筑的效果技术措施，例如太阳能热水器安装、设计应用，以及地源热泵系统的应用等技术措施，对于促进太阳能和地源热泵技术的推广和应用起到了积极作用。但是在推广的过程中由于技术标准和图集不完善，缺少对高层建筑可再生资源应用的一体化设计标准等，影响了可再生资源建筑在市场中的应用。同时在公共建筑的设计中没有充分的考虑到可再生设备的安装和应用，建筑开发商对于可再生资源的应用不够热心，也影响了可再生资源的推广。
二、可再生能源建筑中的经济政策分析
1.加强财政补贴
国家可以通过对技术的投入来支持可再生资源的研究和开发，地方政府可以通过对可再生资源的推广、示范以及研究单位提供相应的费用补贴。为了促进可再生资源产业的发展，国家应当通过优惠贷款的措施来促进相关产业的发展。国家为了对可再生资源产业的支持，从2001年开始对利用生活垃圾来生产电力、以及利用其它工业垃圾材料进行生产的企业实行了增值税退税的政策。对于利用煤泥、风力进行发电的企业也实行了减税的政策。目前在可再生资源的经济政策激励中大多是采用低息贷款、税收优惠以及补贴的形式来实现对可再生能源的支持，国外是通过对购买可再生资源设备的个人给予税收优惠的措施来实现，和国外相比由于我国的个人税收的方式不同，这种方式在我国难以实现。为了进一步的促进可再生资源在建筑中的应用，我国在2006年实施的可再生能源法中规定了政府应当设立财政资金来支持可再生资源的应用。
2.税收优惠政策
政府可以增大增值税优惠的范围，将优惠对象扩展到生产可再生资源设备和技术的企业中。同时按照我国的企业税收办法，对可再生资源建筑应用的政策进行细化，对于开发可再生资源应用的建筑项目进行免税，对可再生资源建筑应用技术的研究和开发费用在计税时应当给予优惠。对于消费者来说，当购买可再生资源的业主可以按照投资的比例进行税额优惠或者减免，对于固定资产可以进行采取加速折旧的部分。对于购买可再生资源建筑应用的消费者可以给予契税优惠，为了保证政策的贯彻实施可以由中央财政转移支付部分优惠金额。为了保证政策的公开和透明，建筑开发商一定对可再生资源在建筑应用中的成本进行公示。
国家可以通过设立专项资金的方式来促进可再生资源建筑的应用，通过设置专项资金达到对可再生资源建筑应用在资金方面的稳定支持，同时又可以促进市场的发育和成熟。在市场成熟之后，资金可以由逐渐的转向购买可再生能源的消费者，可以通过采用便于操作的定额补贴的方式来带动市场的发展。贷款贴息也是一种重要的经济激励政策，贷款贴息是由企业或者个人向银行贷款进行投资时，由政府财政来支付其部分或者全部的贷款利息，投资者复杂贷款和剩余利息的偿还。贷款贴息政策具有引导性好、风险低以及激励效应大等优点，可以避免财政投资的挤出效应。在可再生资源建筑应用的初期可以给予开发商一定的优惠贷款，通过培育市场，当市场中有足够多的可再生资源建筑应用工程之后，可以对于低收入家庭在购买可再生资源建筑提高贷款贴息，使政策逐渐的转向市场上的消费者。
三、结束语
为了使可再生资源建筑应用由初期的示范阶段逐步的进入到大规模的推广阶段，其中的经济政策刺激是非常有必要的。通过研究其它国家在促进可再生资源应用和发展中的政策，大都是通过相应的经济政策来实行。因此我国在推动可再生资源建筑应用的过程中也应当做好政策的配套操作，制定切实有效的可操作细则，不断的完善可再生能源发展和经济刺激政策。完善对可再生资源企业的认证和建筑应用标识制度，加强对可再生能源项目的管理和监督机制，促进可再生资源在建筑应用中的发展。
参考文献：
可再生资源的利用范文3
关键词： 生物学教学 实景采集 实地考察 法规咨询 课堂教学
1.案例背景
普通高中《生物课程标准》提出，充分利用课程资源是深化课程改革、提高教学效益的重要途径。因此，教师可利用各种有形和无形的资源，根据课程内容进行整合利用，有效突破教学的重点和难点，促进学生掌握知识、及时巩固并适当迁移，提高思维能力和问题解决能力，最终确立正确的情感态度与价值观。
2.案例设计与描述
相对老教材，人教版必修3课本中关于群落水平的研究内容已经大有拓展，继第3节增加了物种组成的丰富度研究以后，第4节又设置了群落的动态发展过程，即演替的研究。就教学内容而言，群落的演替时间跨度大、空间范围广，需要积累大量的素材，这就为学生的野外考察与文献搜集提供了广阔的背景。而人类活动对群落演替的影响是发生在学生周围的事件，他们亲身经历，可以根据各自的生活经验相互交流，共同探讨。此外，《退耕还林条例》的颁布与实施，可以让学生结合已学知识对国家的这项法规加以评议。因此，我打破常规教学方式，发掘多种隐性资源构筑探究活动平台。在教学中不圄于教材和课堂的限制，灵活使用教学方法，具体教学过程如下。
师：（展示地震海啸、森林火灾、草原火灾等图片）请分析这些灾害性因素对该地区的生物与环境造成了什么样的影响？
生：地表所有的生物被消灭，形成了崭新的地貌。
师：请同学们想一想，有哪些生物将会一步步定居在火山爆发的裸地上？
生：地衣、苔藓、小草、蜘蛛、灌木、树木，等等。
师：下面我们全班同学分为5组，刚才的5位代表作为组长，带领同学分析群落演替的不同阶段。
生：以表格等形式总结演替的阶段，如裸岩阶段、地衣阶段、苔藓阶段、草本阶段、灌木阶段、森林阶段。
师：请同学们展示一下我市市郊撂荒农田的考察结果并从考察结果分析本地区的撂荒农田演替的进程。
生：一、二年生草本阶段、多年生草本、灌木阶段、森林阶段。
师：与裸岩上的演替相比，撂荒农田的演替起始条件有何区别？不同的气候条件下演替进程有什么区别？
生：撂荒农田上原有的作物虽已不在，但土壤条件基本保留，甚至于保留了植物的种子或繁殖体。在干旱地区植被只能演替到多年生草本阶段，而湿润地区植被则可以演替到森林阶段。
师：“野火烧不尽，春风吹又生”，蕴含何种演替过程？
生：诗句反映了草原火灾以后，生物群落在土地上逐渐恢复的场景，这属于次生演替过程。
师：请大家讨论并回答哪些因素可能会导致次生演替。
生：土壤地貌变化、气候灾害因素、人为因素，等等。
师：同学们，首先让我们把目光投向自己的日常活动。“走的人多了就成了路”，相信这个生活实例大家并不陌生，当我们从群落演替的角度重新审视这一事例，你会有什么新的发现？
生：这属于次生演替，如宿舍楼旁、教学楼之间的草坪被践踏成路。
师：人类的破坏活动如何干扰群落的自然演替？
生：野生生物群落剧减，环境恶化，生物无法生存。
师：盲目地垦殖活动将会对生态环境造成什么影响？
生：水土流失，江河蓄洪能力下降，草原最终变成一片流沙。
师：针对《退耕还林条例》，每排推选一位同学做中心发言人，分别扮演政府发言人、农民、记者、普通市民，对我国的退耕还林、还草、还湖政策进行评议。
生：角色扮演，讨论汇报。
3.案例分析与结论
实现课程目标是教学的指引，而整合各种资源完成课程则是关键，在本节课中的可用资源不仅是教材内容，而且有来源于校园内外、动态生成的条件性资源，即便是师生间的对话、学生的某个错误，也可能促成教学的高效完成。在资源的发掘和使用过程中，教师起到了至关重要的作用，是教学素材的源泉。教师应充分展现科学严谨的态度，把顺应学生发展的素材筛选出来优先使用，推动教学进程。同时，由于时空的限制，部分资源并不适应教学的进程。教师可适当调整教学环节，把耗时多、任务重的探究活动分解到课前预习和课后作业之中，使课堂活动变得更加紧凑而富于实效。对于学生的不解和质疑，可以巧妙应对，或课上剖析、或作为课后任务，都可以开阔视野、深入拓展。
可再生资源的利用范文4
20世纪世界经济虽然经历了多次萧条、景气、危机、复苏的反复，但是世界经济有了很大的发展。发达国家经济继续发展，许多新工业化国家和地区，特别是发展中国家的经济呈持续快速发展势头。21世纪的世界经济，特别是未来的20—25年中世界经济仍将保持高速发展。
在未来经济的发展中，人类将面临有限的资源和保护生态环境的严峻挑战。在今后25年内，世界人口可能达到100亿，需要满足如此大量人口的食物和必要的物资。同时，需要供应相应能源、交通、住房、学校以及各种机器等需求。呈指数增长的需求和有限的资源形成了尖锐的矛盾。
回顾20世纪的发展，特别是20世纪30年代以来，正是烃类经济发展的历史，主要资源来自于化石资源（煤、石油和天燃气），许多国家都认为化石资源是保证能源和原材料供应的基础。从20年代以来的靠其提供经济发展的需要，以至于达到今日的生活水准。据统计，生物基资源所占份额很小，在能源方面低于1%，在原材料方面也不到5%。尽管烃类对经济发展的贡献呈强劲势头，但是有限的资源令人担忧，而各种化工产品带来的生态和环境问题也日益严重，因此可持续发展战略已成为全球共识，并且已被广泛接受和推行。
在可持续发展的施行中，要使经济发展与生态环境保持平衡，经济持续增长、生活健康标准不断提高、国家安全与稳定，保证资源供应具有重要的作用。因此，许多国家政府的产业界都呼吁开发和利用可再生资源来补充和取代目前过于依赖的非再生并日益减少的化石燃料资源。
早在1996年，美国政府就组织有关行业协会、学术团体、产业界和教育科研部门专家讲座可再生资源开发利用问题，并于1998年后提出题为《2020植物/农作物为基础的可再生资源——通过可再生植物/农作物资源利用加强美国经济安全性的设想》（以下简称“设想”）。该设想公开发表后，美国农业部和能源部支持全国玉米种植者协会组织跨产业部门研究讲座设想的实施问题。经过长时间讲座产业界、深信界和政府部门对设想目标的实现、存在问题和实施步骤取得共识，并提出了题为《实施植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想的技术指南》（以下简称“技术指南”）。这两份报告内容详实、焦点明确、逻辑性强、实施步骤清晰，许多观点和技术课题及措施具有启迪性。从该两份报告中，不仅可以弄清可再生资源和内涵、开发利用的必要性和可能性，而且对如何开展和促进可再生资源的开发利用提供了实施途径。对目前可再生资源开发利用的经济技术状况、存在的障碍和误区也都作了明确的阐述。虽然两份报告都是针对美国情况提出的，但是其科学性和前瞻性以及许多技术内涵对我们仍不乏借鉴参考价值。
“设想”是有关于发展以植物/农作物为基础的可再生资源产业的战略，是由美国农业、林业和化学工业部门（其中有各类美国公司企业）、非盈利组织、商贸协会和学术部门、各行各业的专家学者共63人经过讲座研究，首先提出对此新兴产业未来发展的设想。
1996年12月美国全国玉米种植者协会组织战略设想研讨会，目的是草拟一个产业设想，使植物/农作物为基础的的可再生物质可以作为当前惯用的原料的补充来源以满足人们对化学品、材料和其他产品不断增长的需要。
本“设想”广泛地规划了此产业如何从目前家庭式的产业走向全国规模的核心制造产业的道路。公开此“设想”的目的是为了吸引更多读者关注，出谋划策，共同开发，使其能成为现实的技术实施方案。
对于世界资源能否足够支持当前已经发生的急剧经济膨胀，社会上历来存在两种不同观点：一种是悲观的认为，世界资源难以满足呈指数的经济增长。如果现有技术不能进一步发展，而非再生资源又有限，这种悲观看法确实是现实的评价；另一方面，当前的技术正在突破，并有无限潜力，因此对未来产生乐观看法。
历史教育人们，只有通过协调提出明确设想，才能引导人们去解决关于未来发展的重大问题。
过去一直谈如何解决未来25年世界超过100亿人口的食品问题。获得食物只是人类生存的一种需要，其他还有呈指数增长的对能源、运输、住宅、学校、机械以及计算机等的需要，而满足这些需求的资源从何而来是应当考虑的问题。
钻探更多、更深的油气井可以供应更多的烃类原料，但是油气储量毕竟有限。对现有烃类的有效利用率将会不断提高，但是效果不大。纳米技术可能会促进小型化从而节省材料，但是有些物件不能缩小。问题是资源正在耗尽，何时耗尽并不重要，重要的是探求一种新的资源模式，使之逐步转化。
“设想”序言称，不论适用性技术应用如何，凡将现有资源转化为可再生资源，都是符合可持续发展的方向，也适应环境和生态要求。因此，应用植物/农作物资源的设想是乐观的。
随着适用性研究和开发的进展，人们可以发现许多经济上可行的方案来满足整个地球的需求。该"设想"确定了方向和相应的规划，采取措施建立利用植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是严重的，但机遇也是难以衡量的。人类可以适应变化，但必须接受所面临的挑战。序言中从两方面进一步阐明“设想”提出的背景：
1、界定植物/农作物基资源
植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统，主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种，多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础，其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品，而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定，但某种植物会含有某种资源，加工后会留下什么，尚未完全搞清。
最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷，下同)，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年，这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。
2、烃类经济
20世纪后期，世界经济发展很快，生产增长率有很大提高，尤其是各发达国家，一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。
在过去50年中，大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料，而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。
烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用，但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注，随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充，由于它们是可再生的，所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。
通过对能源状态的审视就可看到可再生资源作为一种补充的必要性。烃类资源有限，许多专家提出世界可采和探明储量，如按现在消费水平计算只能提供50-100年，此处的一个重要假设是“现在消费水平”是保持不变，但是从全世界人口增长和生活水准变化来考虑，此假设是不合理的。当前世界上按人口平均的能源消费水平差距很大，详见表1，许多发展中国家都将增加能源消费。未来的能源供应问题是多方面的，因为发展中国家人口众多。例如，中国按人口平均能源消费相当于美国水平的1/3，其需要增加的能量数量约相当于美国现在全年能源使用总量。
表1当前按人口平均能源消费水平KWh/人美国法国日本巴西泰国中国
122007500700015001200900
一些有效利用烃类的开发将有助于需要增长问题的解决，但是对烃类找到补充资源是完全必要的，只有如此才能保持可持续发展的工业基础。
新技术开发和应用需要时间。石油化学工业本身的发展就是一个事例。1920年烃类原材料经济并不像今天这样具有吸引力，过了50年，开始适应化石燃料状况的工艺。因此，要使植物/农作物基系统达到同样现代化水平也需要时间。
当前正是开展大量研究开发工作、利用各种可再生资源和各种新工艺、并开始在各种可供选择的途径中提出选择标准的时候。现在进行研究并不意味系统要立即改变，但是，烃类经济的经济学未来将出现问题：要支付高额环境费用，或是由于原料缺少而价格上扬。
投资适用性研究可以在未来能源和原材料间进行相关的比较，提供非常需要的选择。在中期至长期，选择植物/农作物基可再生资源可能是要兼顾环境方面容许和经济方面具有吸引力。而在近期，研究和开发可能只在一些领域内进行，使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学原料市场，从而扩大资源基础，延长有价值的化石燃料储备的应用寿命。
在上述背景环境下，通过研究讨论，提出了2020年开发利用植物/农作物可再生资源的设想的目标；“设想”是要通过植物/农作物基可再生资源的开发来提供经济继续发展、生活的健康标准和强大的国家安全。植物/农作物基可再生资源可以改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。
本“设想”的内涵重点是建立新的观念，即植物基资源是越来越重要的工业原料资源。非再生资源可能因经济和环境因素逐步被植物基再生资源所取代，“设想”反对等到危机发生时现开始启动替代。
展望2020年，化石燃料可能仍将占90%，增加植物基可再生资源并不是可有可无的，它对满足未来的需求非常迫切。当然，需要有效地加工和利用这些植物衍生原料。其新途径的研究从现在就要开始，为经济发展有足够的时间，保证解决环境而进行良好的合作。
要取得有成效的进展，应当确定以下的方向性目标：
1、2020年化学基础产品中至少有10%来自植物的可再生资源原料，到2050年提高到50%。
2、建立植物基(农作物，林产，加工业)系统，用有效的转化加工工艺生产可再生原料，为2020年选中的产品提供经济合理、对环境瓜敏感的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基原料系统的经济合理性和潜在效益，显示工业应用机遇的新领域，为2020年以后国内和出口的需求做出贡献。
3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间建立合作伙伴关系，开发从小范围到大规模的工业应用，重新激活农村经济，改进增值加工和制造链的集成，消除食品、饲料和纤维加工业与基础材料制造业之间的差别。
“设想”中提出，科研与开发方面要制定有详细目的和要求的相应计划，支持上述方向性目标的实现，从而也可取得投资的优势。
植物/农作物基资源利用现状和前景
一、现状
烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础原料，已经成为现代生活的主要依靠。1970-1990年间石油基的塑料增加了4倍，已经逐步代替了玻璃、金属甚至纸张。植物/农作物基资源目前尚未有效利用，主要是因为可用性差、质量不高、供应不稳或是价格高。要推动和提高植物/农作物可再生资源应用的兴趣，需要从以下几个方面来分析。
1、实用性
尽管消费总量不高，但是植物基原料当前在化学品方面应用面很广，如用于油漆、粘合剂及剂等。黄豆是植物袖的传统原料，随着基因工程进展，可以生产满足特殊剂市场需要的专门油。最近，可用黄豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纤维素、拧槽酸、天然橡胶、多数氨基酸以及各种蛋白质等化学品生产中，植物基资源是主要原料，详见表2。
表2、美国植物基资源用量万t/a类别用量用途
木材8090纸，纸板，木质素纤维复合材料
工业淀粉300粘合剂，聚合物，树脂
植物油100表面活性剂，油墨，油漆，树脂
天然橡胶100轮胎，家用品
木材提取物90油料，胶
纤维素50纺织纤维，聚合物
木质素20粘合剂，丹宁，vanillin
在多数情况下，应用的植物基材料主要是原始状态分子。如木质素纤维、植物油和橡胶等复杂分子的应用也只有有限的改性。这就与石油化学工业构成明显的反差，石油化工则是用化学方法按需要将烃类裂解成几种简单分子，如甲烷、丙烯等。用这些基础原料进行化学合成，制造所需要的复杂的分子。
在少数情况下，植物/农作物原料进行裂解成为不同的基础分子，例如高果糖的玉米生产糖浆和玉米淀粉发酵生产燃料乙醇。1996年美国用211亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶发酵方法生产9亿加仑(1加仑=4.546L,下同)乙醇，从而加工为90亿加仑混合汽油。从许多实例看，植物基原料有一定实用性，虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子，但却包括了大量生产的中间体及产品。
2、供应及质量
植物系统地区分布广，由于土壤和气候条件不同，导致供应和质量的差异。森林和农业系统的发展已经缩小了天然野生植物的供应差异。
生物质的总产量虽然很大，但是由于没有经济的转化技术而使其应用受限制。一些新进展如快速裂解提供了从中获得低分子量产品的机会，如果能在分离技术上进一步创新，就可以推动此应用。生物质资源可以来自快速增长木材、田边作物以及其他专门培植的植物物种。另一潜在的生物质资源是当前为食用和饲料种植的农作物，如玉米、黄豆、小麦和高梁等。一般情况下这些作物只应用其产量的一半。此4种作物估计每英亩(1英亩=0.405公顷,下同)约有2600磅(以干物质计,下同)遗留在田地中，总计约有5200亿磅。一部分留在耕地以改良土壤结构，但大部分运出去，作为原料应用。因此要求有适当的、成本低的储运系统和加工技术。
供应方面的主要问题是对原始生产的管理。当前，树木可作木材和纸浆，种植农作物只是为食品、饲料和纤维加工，没有在综合利用上进行优化。对植物/农作物投入的成本评价基础是未经优化的植物生产系统，因此经济性不佳。一些边际土地的利用可以扩大植物基可再生资源原料基地。但是从经济上比较，其很难达到经济可行目标。在估算其经济回报时，要考虑化肥、农药等化学品的使用费用。要增加可再生资源来源，除了要提高边际土地利用率外，主要应是如何对良田建立优化种植生产系统。
当前低投入、低产出的植物生产对农民难以盈利，并不利于农村发展，也不能为加工业提供低价原料。但是在产出方面，数量和质量相差甚大，从此系统得到的产品必然价格较高，严重地限制了经济上的可行性。而且，由于低产出生产就需要更多的土地，其对环境的单位影响常常大于更为强化、密集的系统。因此要优化生产系统，同时改善边际土地的利用。此外利用生产率高的土地作为植物/农作物可再生资源的原料基地，这也有利于解决数量和质量上的波动变化。
农村根据市场需求规划种植计划，如根据乙醇市场还是植物油供需情况，做出种玉米还是种黄豆的选择，其次则要进行第2轮对品种的选择，作乙醇则要种高淀粉含量的玉米品种，如要种饲料，则种含高油量玉米更佳。这些选择都对产出经济效益有很大影响。面对“设想”需要扩大食品或饲料、饲料或原料、油料或淀粉、纤维或糖、药品或聚合物等等选择范围。要根据供应或需求来决策，就需要进一步仔细研究有关课题。
3、植物/农作物基原料成本
利用植物/农作物基可再生资源主要是成本问题，它与烃类相比是不经济的。工业生产要求大量的便宜原料。植物原料价格便宜，如果能开发适当的系统将极具竞争能力。利用植物/农作物基原料生产化学品的成本比较，详见表3。
表3、植物/农作物基化学品生产成本类别生产量万吨通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占总产量%
糠醛300.750.7897.0
粘合剂5001.651.4040.0
脂肪酸2500.460.3340.0
表面活性剂3500.450.4535.0
醋酸2300.330.3517.5
增塑剂801.502.5015.0
炭黑1500.500.4512.0
洗涤剂12601.101.7511.0
颜料15502.005.806.0
染料45012.0021.006.0
墙涂料7800.501.203.5
油墨3502.002.503.5
专用涂料2400.801.752.0
塑料30000.502.001.8
实际上,在制造业中选用不同的化学加工工艺对其成本影响很大。
植物/农作物基可再生资源不是一种替代性资源,而是为工业原料提供的补充资源。成本问题并非只限于原料,而且与加工过程有关，因此要进一步开发新的化学和生物加工工艺，才能扩大植物基可再生资源应用范围，使之成为经济可行系统。
二、前景
由于植物/农作物基可再生资源的来源不同，每种来源的原料又可以利用不同的加工工艺，构成了一种多维的发展前景。本“设想”运用矩阵分析方法进行探讨。不同投人的植物原料，可以运用不同的加工系统，并取得各种不同的开发效果。
1、废料和副产物利用
从当前看，利用机会多，但需要有新的加工技术才能使其成为更重要的资源。
(1)现代化学
森林工业已经将副产物利用发展成为一个较大的行业，如纸浆副产液转化为磺酸木质素表面活性剂CH3SOCH3以及用树皮制丹宁。农作物的磨榨工业开发了许多应用副产物进行加工的工艺，如从燕麦制糠醒、淀粉粘合剂、专用棉籽油、从湿磨料生产拧蒙酸盐和氨基酸等。但是，许多食品加工业，如蔬菜和水果却没有开发相应的副产利用加工工艺，经常将副产淀粉和糖排放入周围环境。副产物的利用具有许多发展机遇，提取及销售其所含的有效成分是降低主产物成本的手段，而且从战略上看是扩大利用植物基资源。
(2)改进化学
木本植物和有些农作物加工中有较高的木质纤维素含量和一些碳水化合物，如烃类工业一样，可以将复杂分子转变为较小分子技术。便宜的植物衍生发酵制糖的开发已在进行。用金属有机物化学将碳水化合物转变为增值化学品是扩大利用植物基原料的又一技术途径。改进化学方法具有潜力，可以使植物衍生的废料加工利用提高经济回报率。
(3)生物加工
在比较复杂的料浆中用微生物发酵法生产某种分子，再将其分离出来成为需要的产物。生物转化是应用微生物、细胞或不含细胞的酶系统的一步法工艺，它提供了改进废物料和副产物利用机会，随着分离技术的提高，生物加工工艺可以获得更为广泛的应用。
(4)新分子
在此方面似乎不太重要，从废料中生产新分子不是一条最佳途径。
2、现有农作物
从近期看扩大应用具有最佳机会。
(1)现代化学
从化学工业整体看，并没有|认为植物衍生材料具有较高的经济价值，但是具体|问题要具体分析。石油化工利用烃类而不用碳水化合物和其他生物基分子。
(2)改进化学
如果植物衍生原料是结构型的生物质，含有木质素和纤维素等成分，其具有一定优势。一些新技术，如综合燃烧或金属有机化学等都能提供更好地利用此类资源的机会。除林产资源外，约有5200亿磅的生物质资源目前尚未加以利用。改变加工工艺路线可以提高利用现有资源的效益。新的工艺开发可以提供利用糖和淀粉的机会。植物淀粉有不同来源，如水稻、土豆、玉米和小麦，它们的性质、用途都不同，因此需要改进其化学方法，发挥其潜能。新化学工艺与生物加工及先进的分离技术综合起来可产生很大效益。
(3)生物加工工艺
植物作为生物加工原料量大而多样，从结构型生物质到一些专门的植物组分，在生物加工方面潜在优势很大：用酶转换玉米衍生的葡萄糖生产高果糖的玉米糖浆。最近从玉米葡萄糖经过发酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸盐可以用作制一些化学产品如丁二醇、四氢呋喃，这些中间体又可进一步加工制成许多种产品。当前，用10亿磅这种原料可得到价值13亿美元产品，现在正在中试。多种学科进行合作就可取得良好的效果，这是短期内取得成效的一种良好运行模式。
(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专用酶，可产生新分子。此工作目前只在很小的市场中进行。当市场对具有特殊性能的新产品需求增加，投入产出可能会促使其发展，技术和经济的综合研究要沿着产品开发链进行，从界定所需要的产品——需要的特性——分子结构——中间体——酶技术——蛋白质/基因工程——投入植物的最佳原料——生产优化等。
3、新鲜农作物
此项作为中期发展机遇。
(l)现代化学
因为化学工业一般不认为农作物的利用能获得较高的经济价值，因此新鲜农作物并无吸引力。过去曾认为可以降低成本，但是实际上的技术限制否定了其经济性。
(2)改进化学
从投入产出看，存在类似问题，如果改进的化学工艺需要专门的农作物，-新鲜农作物可能会有优势。另一优势是在物流方面。按照改进工艺实施和运作规模，所需原料只能就近供应新鲜农作物。因此改进工艺应当与供应系统平行进行才能互相支持共同发展。植物作为原料补充资源时，困难在于许多烃类加工装置不位于农作物和森林种植地区，而植物基原料运输费用很高。
(3)生物加工工艺
与改性化学类似,区别在于如何将原料加工成中间体和最终产品。在技术上要考虑农作物品种的适用性，一种生物工艺可以对多种品种进行加工。优化工艺是影响运作经济很重要的因素。
4、改性基因类植物
这是中长期发展机遇，其可提供的成效目前尚难以想像，今后是否出现碳水化合物经济，或是其他经济，这要看建立在生物工程基础上的新工业平台所能发挥的作用。
(1)现代化学
基因改性植物基原料可能成为现有的烃类加工系统原料。但是，改性植物分子在烃类系统中降解所花代价太高。因此投入技术要能跨越加工技术，或者是较复杂的分子能直接得到并进入制造链，再有是新工艺路线能高效地应用此改性原料。当然这些变革都要从经济和环境两方面来评价其效益。
(2)改性化学
对优化植物/农作物基原料投入和加工有好处，应当进行此方面研究。至于何时见效则要根据基因技术进展及其达到工业化时间来确定。
(3)生物加工工艺
微生物或酶进行基因改变达到强化工艺过程目的。生物工程具有长期潜力，在原料投入和生物技术本身之间创优，有时所需要的可作基础原料的分子可以部分在植物原料内进行合成，用生物转化或高度专门化的生物/化学工艺进行分离。为了继续应用化石燃料生产专门产品，需要进行研究开发，使有限资源能取得最大的价值。
(4)新分子
过去20年中，塑料已成为最大的工业部门，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金属。市场将会根据消费者的意愿和需求发生变化。材料科学将继续发展，市场销售者将继续设计新的消费品，塑料的未来变化难以预料。能作为新工业发展平台基础的新分子将会很多，物理与化学科学与生物工程材料结合将产生新的领域。植物基可再生资源将是未来的主要资源。新陈代谢工程是将丰富资源制造成所需基础原料的渠道，支持社会基础设施。开发和拓宽其可能性，需要先进的技术，这将是未来新领域。
生物技术的潜在影响及实施“设想”的工作途径
生物技术的潜在影响
对一个新的技术领域进行评价，可以从如下几个方面来分析：近来变化的速度和引入的速度、量度及其带来利益的水平及公共公司投资、评价专利活动和有关协会的活动、观察开发进程、审视所取得的成功进展。
90年代初期，许多人对生物技术将对农作物带来很大变化是持怀疑态度的。到1996年，转基因作物在产业化方面取得成功，明确地澄清了这个问题。这些早期的成效是关于新的作物保护途径，对保护植物生产免受病虫害起了重要作用，对进一步了解和掌握如何改进植物组分也很重要。
由于管理方面的需要，转基因大田试验记录由美国动物和植物健康监测服务中心保存。从记录中可以看到一些行之有效的转基因改变植物组分的工作正在进行之中，试验范围也在不断扩大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和PioneerHi-Bred等都在进行。
为了改变植物组分以提高营养价值，改善加工性能，或是为了某些工业和制药的应用，一些转基因改性品种已经进行了评价，包括碳水化合物的变革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白质形态操作(typemonipulation)、纤维特性改性、产生抗体、工业酶生产、二级化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生产。
转基因技术发展非常迅速，为植物基材料扩大应用开辟了新的途径，使其可以为工业生产提供分子基础原料和更为复杂的分子原料。用植物基原料主产聚合物，制造塑料就是一个成功事例。从A1-coligenenentrophus细菌的3种基因已经能转入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羟基丁酸酯)，浓度可达14%。这种生物可降解的热塑性塑料正在进一步开发，使之可以从黄豆、棉花和油菜籽制备。
在过去50年内，通常用的植物培植产率已经提高了3倍，根据农作物满足食物、饲料和纤维不同用途，选择不同的方法得到具有不同特性的产物。高级植物种植要用基因图谱和转基因技术，进一步提高食物和饲料生产需要供应的植物基原料。
生物技术对植物基原料已经产生革命性的影响。但是，用生物技术来改变植物，使之适合烃类经济需要，并不是一条最佳途径。这就需要进一步弄清什么是工业链需要的因素，而这些因素又是能在未来转基因植物基可再生资源中具有最大的优势。
实施“设想”的工作途径
要成功实施美国可再生资源开发利用的战略设想(以下简称“设想”)中所提出的大纲，需要将研究、开发、工业过程工程以及对未来的市场了解等项工作有效地集成起来。适应“设想”的多学科计划以及各个项目的协作都要求有一共同的目标，向前沿技术迈进。应用改进的化学工艺加工现有的农作物，包括集成运用生物工艺，可以纳入短期计划之内，从当前到今后10年可以着手实施。这是研究中的一个热点。另一个热点是观念上的飞跃，超越当前的烃类化学，结合基因改性植物，运用新的工艺，这可以纳人中长期计划中，在10到20年甚至更长时期内实施并产生影响。上述两个热点都是当前在研究中进行投资，在不同期限内可以取得回报。
如果在这些领域内取得成功，在工业应用上就可以有了一个可行的坚实科学基础。新鲜作物应用开发将被看作是一个降低这些系统成本的一种机制，或是改善供应状况(数量和质量)，满足工业发展需要。
当审视植物基可再生资源的前景时，可以看到供应链本身包含着许多重大课题。不同物种发展有各自的地理优势，可以形成专门原料的加工中心，包括进入国内和国外两个市场。对转基因作物的鉴别保护机制仍在变化，植物基可再生资源上的这些系统都需要进一步研究。
本“设想”并非要给各种问题以答案，而是指出未来潜在的可能，在各方面采取一定的步骤就可以使其实现。下一阶段就要进行各方的协调工作，使多方面的投资者能有一个投入的基础，针对“设想”提出的目标进行开发工作。该规划要订出各项目计划，通过研究和开发来支持“设想”中提出的方向性指标。各计划项目要符合下列一个或几个方面的要求。
优化生物质和农作物基原料生产，达到计划应用要求状况。
为植物基原料的供应链提出装置、地点、贮运和分销措施，包括加强农村经济的机制。
加速发展基于改性化学和生物工艺的新工艺，同时考虑利用植物/农作物基可再生资源原料。
对多类投资者支持的项目，对上述三个方面中一个或一个以上将产生影响的项目，或是多学科项目等将给以优先和优惠待遇。投资项目选择标准应考虑时间要求和潜在影响的大小来确定。
植物/农作物基可再生资源对工业基础原产的需求增长是一个战略性措施，也是使美国在21世纪继续保持领先地位的战略性选择。开发基础资源具有经济、环境和社会方面的好处。机遇是明确的，考虑未来的设想是需要的，要联合投资者对新途径进行投资，才能创造一个安全的未来。
“设想”文本中不止一处引用达尔文的名言“能够幸存下来的物种，不是最强的，也不是最聪明的，而是能适应变化的”。
2020年可再生资源应用将增加五倍
《植物/农作物基可再生资源2020年设想实施的技术指南》(以下简称“技术指南”)，是《植物/农作物基可再生资源2020年设想》(以下简称“设想”)的补充，提出的目的是：支持“设想”方向，确定发展中的主要障碍和问题，确定优先的研究领域。
要达到上述目的需要进行协调观念开发，收集专家证明，组织多学科研讨会、听证会，优势排队试验和团队行动计划等多项工作。在“技术指南”编制过程中吸收了各方面人士的意见，参加研讨的共有66名有关部门不同行业的专家。专家们就全球性问题提出“设想”，针对“设想”结合现实状况提出存在的主要障碍与问题，再确定研究与开发领域，从而找出优先研究开发的课题。这些课题所属领域都是能为利用可再生资源实现可持续发展起最大杠杆作用的研究领域。通过参加“技术指南”研究和编制的专家的专业情况反映出在化工制造中应用生物基原料需要涉及多门学科。但是有3个产业是中心，即化学、生物和农业，每个产业都涉及几门不同的学科，如农业，林业和石油化学。
1、农业和林业
农业：是一个广泛的概念，包括谷物生产、林地和牧场等。这些土地上生产的农产品和林产品一起构成生物基材料，它们通过太阳能，大气中的CO2和土壤中养分进行原始生产而成为可再生资源。美国拥有大量优良土地，丰富的自然水资源和先进的技术基础，通过资源保护和利用，每年可产生可再生资源的巨大财富。林业：在美国有超过6.5亿英亩（1英亩=4046.24平方米）的森林，从业人口140万，每年生产价值2000亿美元产品。过去10年内，纸张部门的增长比木材业快。木材和纸产品回收循环利用率高，每年有约4000万t纸再生利用。美国的林业已经制定出2020年发展设想以及相应的研究计划。该设想呼吁进行研究，用先进的生物和遥感技术以及树木生理学和土壤科学等理论。
农业和林业通过应用基因学技术和转基因植物等新手段将会出现大的跃进。在不久的将来，可生产出大数量和高质量的作物。除了饲料和食品，还可以为工业部门提供原材料。而且还可以引入某些酶标记基因，可能会在植物体内制造完全新型的聚合物，并可大量生产，成为经济的消费用品。
美国将技术进展应用于植物和农作物的调整，使其在农业、林业和制造业中保持可持续发展的领先地位起着主要作用。国家的未来明显地要依靠近期开发可再生资源基础的研究来支持。
2、石油化工业
化学、工程学、物理学和地理学等几门学科在石油化学工业中的应用，对人们生活产生的影响是50年前难以想像的。石油化学工业成功地创造了众多产品，从高性能的喷气发动机燃料到基础化学品以及许多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。
石油化学工业：是资本密集型工业，已经建立了可观的基础设施来处理和加工化石燃料。美国每天要用1390万桶烃类原料，多数是作为燃料型产品，用于化工及其他工业基础原料生产，每天约为260万桶油短类原料。
近年来，工业化学品和塑料生产都有巨大的增长。塑料工业从业人员120万人，有20000套生产加工装置，过去在研究开发上花费以10亿美元数计的投资，才获得了今日成就。如果塑料制品的原料没有可再生资源，迟早有一天会变得十分昂贵。一方面，是否还有上万亿桶的石油开采量，原油价格能否在每桶10美元以内。世界原油生产已经变化迅速，而且有许多不定因素。另一方面，化石燃料资源是有限的，这是无可争议的事实。重要的是考虑当供应呈峰值时未来价格的敏感度，而不是去争论何时是油将用尽的理论时间。最近由于几处新资源的发现及应用，在20年内原油产量可能会有所增加。但是，必须注意美国一直是原油进口国，50%原油靠进口。如果原油进口一旦停止，北美可采用的化石燃料资源储量按目前消费水平只能维持约14年。如果保持目前进口水平而不增加，也只能使用28年。当然，将会有新的改进的抽提技术，例如水平钻探和核磁共振钻孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。
用可再生资源补充石油化学品，要从现在开始，由少量到大量逐步进行，有关研究工作要立即开始。不考虑化石原料供应衰退时间表的争论，由于人口增长以及一些新兴国家人们生活水平提高，需求将继续增长。在可再生资源取代化石燃料之前，它将作为一种补充资源。因此，无论如何在美国开发可再生资源作为工业原料都是十分重要的。
“设想”中提出的指标是“2020年基础化学品至少有10%来自植物衍生可再生资源，随着发展观念到位，2050年要提高到50%”。要注意无论是美国还是全世界总消费量的增加是很快的，因为即使2020年的10%目标是按当时的生产总量计算，也比当前消费水平要提高4—5倍，绝对的增加更大。如果2020年消费水平本身提高1倍，可再生资源的绝对指标也要翻番。
换言之，不能期望可再生资源在不变的需求环境下能完全取代烃类资源，而只有当消费产品需求增加，可再生资源可以能满足此增加需求中的一部分。在2040年时间框架中，指标可以是：可再生资源应用使化石燃料能稳定地维持现在的消费水平。按此指标可以形成以下的观念：
由于不是一个竞争替代战略，可再生资源并不与非再生资源直接竞争。
需要用可再生资源和非再生资源两种资源来满足未来20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生资源，因为那时的化石燃料将会很贵而且有限。满足近期指标的支持和研究完全与长期目标保持一致，这些方向性指标，非常清楚地表明面临的挑战是巨大的，需要从现在就采取行动，应当开始建立通向扩大利用可再生资源的道路。除了建立可操作的可再生资源基础指标外，其他一些相关的指标也是很重要的，包括：
建立系统，通过加强经济可靠性的基础设施支持，将供应、制造和分销等活动集成起来。
通过功能基因学来提高对植物新陈代谢的理解，优化对专门的增值加工工艺的设计和应用，除应用现有的组分外，要开拓新型聚合物生产和应用。要保证开发的新工艺过程的效率高于95%，同时应用伴生工艺，应用所有副产物，消除废料，保证新的平台能在特殊的环境条件下坚持目标方向对确定目标与研究指标要反复交叉检验，使其能坚持可再生燃料/能源需要的目标。
在生产和分销中要开发保持稳定供应的途径，在年生产一定范围基础上控制一些因素，如价格、数量、性能、地区分布、质量等。同时要制定提出这些因素的标准。
建立进一步合作伙伴关系，改进综合集成，通过加强农村发展来支持取得成功。
“设想”的目标要实现，主要要使本“技术指南”中所列出的目的大纲都能达到。基因改性植物生产专门的代谢产品和开发补充性的化学改性产品取得成效就可以达到2020年可再生资源应用增加5倍的目标。这些进展也将为2020年以后的进一步发展奠定基础。
可再生资源应用技术和市场的障碍及问题
将可再生资源制成消费产品的整个系统中有许多障碍和问题，其中关键和问题是：
植物科学方面：基因学、酶、新陈代谢和组分。
生产方面：单位成本、收率、持续性、基础设计、植物设计。
加工方面：经济学、分离、转化、生物催化、基础设施。
应用方面(由技术和材料驱动的问题)：经济学、功能性、性能、新用途。
应用方面(由市场和需求驱动的问题)：价格性能比、性能、知觉、市场开发。
现将上述关键和问题择要分别介绍于下。
一、关于应用方面（材料驱动问题）
1、经济学
单位成本是当前植物衍生材料使用的主要障碍，也是经常引起争论的一个问题，问题的核心是竞争性成本状态。在多数情况下，应用植物基原料的成本都比较高，难以与以烃类原料为基础的加工工艺竞争。但是，成本竞争情况有几个非常复杂的因素互相影响，诸如产品价值、材料成本、产量、需要加工程度以及所用基础原料的性能等。因此如果未来的战略只考虑降低本是不会成功的。最重要的经济推动因素不是成本本身，而是制得的产品和制造费用的差价(即增值)。
产品价格是诸多因素的函数，诸如产品利用、性能、消费者喜好和需求等，而制造成本则受原材料价格、供应的持续性、加工、废料处理费用和投资等诸因素影响，要符合当前的具有竞争性的通用化学品工业的低成本需要。但是，从长远考虑，只进行成本比较是有问题的，因为未来的化石燃料的成本是难以预测的。
在当前情况下，用烃类原料生产消费型产品的加工效率是很高的。但这并非是化石原料本身具备的特点。因为石油化工已经研究了100年，有了3代科学家，政府投入了大量资源才使之达到今日的水平。与之相比，植物基材料应用尚处于较低的水平，开拓植物基原料应用来适应已臻成熟的烃类加工需要并不是一条唯一的道路，目前应用数量还是很少的。另一条路线是通过弄清植物衍生材料性能进行技术开发，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的组分。
2、功能性
改变植物中的不同组分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先进行原料裂解降级成为简单的分子，随后用它们再行合成为较复杂的分子和聚合物。植物中已经含有不同形态的聚合物，可以在许多产品中应用。但是，在现在加工系统中尚无大量应用。用量有限的原因有几个方面，其中主要的是由于缺乏对其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已经由植物衍生的蛋白质聚合物研制出塑料薄膜的试验产品，显示出其应用的潜力。而且，植物拥有立体化学结构，可以得到一些有价值的手性分子，如糖类、维生素、氨基酸等。从总体看，目前对植物基础原料的反应性和功能性尚不够了解，因此限制了新应用思路的产生。
二、关于应用方面（需求驱动问题）
1、市场开发的费用
植物衍生材料应用的一个关键是市场开发费用高。正如许多新产品市场一样，新产品的研究往往是由小公司开始的，它们投资不足，缺乏继续发展的资源，常常只停留在试验阶段。工业化的成功率低，由于没有一定的供应量而常使产品衰落。因此，需要大力改进产品开发和支持机制，而且要进行与产品相关的市场开发，这是扩大利用可再生资源的主要工作。目前市场上应用的标准都是基于石化产品，没有适应生物基产品的标准，这也是要成功地与石化产品竞争的另一障碍。
2、认识问题
植物衍生材料常给人以较低级的印象，这可能是由于当前处于“石化时代”之故。对某些制造厂商来说，它的性能较差，主要是因为未得优化。虽然公众环境意识增强，但是对植物基产品需求尚不足以创造市场来拉动技术开发。因此，当前可再生资源的进展主要是基于技术推动的结果，只有增加市场拉动才能有力吸引公司更多投资。没有要变革的冲击，就不会有更多的变革。因此，如果没有各种经济倾斜途径，现状是难以改变的。
三、加工问题
1、基础设施中分销问题
多年来石油化学工业已经建立了加工和分销烃类基础产品的有效基础设施。由于依赖进口原油，美国的多数基础设施是建设在海岸线上。因此，许多现有的加工装置并不适合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工厂、榨油厂和玉米湿法加工厂进行加工，它们最好接近于供应地。要应用大量植物原料就需要进一步将供应和加工制造集成起来。应当开拓确立农村发展优势和重点的战略和措施，更好地鼓励多用可再生资源。
2、分离技术
应用植物于工业用途的一个关键是缺少植物组分的分离技术。树木具有非常复杂的成分如木质纤维素。此成分强度高，但要将它分离为有用的分子组分则很困难。多数农作物收获品是种子，它们含有碳水化合物、蛋白质、油分和数万种其他组分。通常对许多谷物发芽和生长都能进行良好的安排，而对其作为原料进行分别管理则很困难。一些除去原始粗组分的工艺，如榨油和提取糖分等已经开发，但如何将专门形态的蛋白质和纯的含碳组分分离则仍是困难。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，处理费用很高而且技术困难，这是应当要解决的问题。将反应与分离集成起来的加工系统(如催化蒸馏)可能是一个解决问题的方向。但是此类系统目前应用有限。而且还未被开发作为植物基原料方面的应用。通过引入某些基因而使植物增加新的组分，就更需要应用先进的分离技术来回收有意义的新组分。例如生物聚合物开发中目前就因缺少高效纯净的经济上可行的分馏工艺技术而受到限制。植物的组分如不能有效地分离出来，就不可能控制最终产品的特性和质量。
3、转换技术
要利用植物中各种组分的另一问题是将这些非均相的混杂原料转换成较为简单的分子，这才可以进行进一步反应。在植物基原料中，加工工艺需要有高性能的多功能生物催化剂或是非均相催化剂，这些催化剂具有多种功能并可以进行回收。
知识不足是另一关键，目前人们尚缺乏关于植物组分的自然差别和来自不同作物的同样组分的特性等方面知识。这些知识的缺乏和不足就构成难以鉴别植物的差异性，缺少鉴别的手段，因此也就难以考虑作为原料的应用。发酵是用来将某些农作物转化为各种产品的工艺，转化是非均相的。所用的转化方式，副产利用和分离等方面仍有许多有待改进之处。一般地说，植物系统的复杂化学问题使新型或改进植物基加工工艺的设计较为困难。烃类化学制造中有丰富的氧化化学知识，还原化学方面较少，这些都是植物系统加工所需要的。目前特别缺少关于还原生物催化剂共生因子系统方面的实践知识。
植物原料加工工艺开发的另一个大的障碍是当前缺乏有关的教育培训。目前化学工程课程中只有少数涉及生物化学课题，多数毕业生成为化学工程师只拥有非常基础的生物工艺知识和有限的重要生物分离的知识。多年来，工艺化学家和工程师的培训重点都是烃类化学，考虑植物基可再生资源加工需要很少。
四、生产方面
1、收率、持续性和基础设施
因为目前尚未利用大量植物基原料，除木材和造纸外，只是关注未来的供应分销而不是现实存在的问题。但是，这些对实现可再生资源的目标都是十分重要的。在供应的持续性方面，数量和质量都是未知数。如果植物基原料能加工成简单的碳分子，其持续性问题就不成关键。但是如果要设计应用其中某种特殊组分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某种专门组分，原料的质量和数量的稳定性就非常重要。
在一些情况下，供应持续性中的不确定因素实际上就是风险管理的内容。未来的石油化工供应问题和可再生资源供应问题都有风险。对石油化工来说，未来的供应不桷定因素可能因世界上一些区域的政治变化而增加。而对植物基原料来说，气候可能成为不确定的地区因素。如果某些专门植物不能大量生产可能导致贸易上的不确定因素，这些问题不需要采取断然措施，但是需要重视通过改变基础设施来保证经济可靠性。另一个冲击供应持续性的不确定因素是未来的农作物用途是作为食物还是作为工业原料。一方面是根据供应短缺理论，认为农业难以供应飞跃增长的人口和消费品增长所需的原料。实际上，从需求角度看，食物和原料都在增长，即使不考虑可再生资源进行工业利用，食物本身也存在问题。解决食物问题的方案也可能就是解决工业原料问题的方案。因此，在供应方面必须应用新技术，如生物技术，这样才能保持产率不断提高，使农业能达到一个新的水平。
2、植物设计、植物科学、基因学
转基因技术已经显示出令人鼓舞的前景，要进一步充分利用尚有大量工作有待进行。存在的一个主要障碍是对植物本身内在新陈代谢过程还不够了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要进行设计。因此，对植物新陈代谢和碳流的知识匮乏是其发展中的限制因素。
近年来功能基因学的进展有望促进对材料合成设计的理解。但是这门科学目前刚开始，与类似的医学领域相比所取得的支持还是很有限的。基因转变中的另一成就是让更多的专用基因嵌入和对质体以及细胞核的常规转变。在植物变化、基因学和生物信息等方面有着广泛的研究项目，但是将这些出现的新技术应用于可再生资源的专门研究则很少。
要使科学知识不断深化，在一定程度上取决于消除这些主要障碍，有些已被称为多学科的研究。但是，需要努力加强和协调才能促进现有的障碍及时地被克服。换言之，基因管理的研究必须紧密地与植物内含聚合物的功能性以及分离工程等研究相结合。
研究和开发的课题
《美国植物/农作物基可再生资源2020年设想的技术指南》(以下简称“技术指南“)列出为解决植物/农作物基可再生资源利用中的主要障碍应当进行研究开发的课题。“技术指南”按4个主要方面的障碍依重要性大小列出研究开发课题，每个研究课题的影响都有其时间范围，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、长期表示2020年，近期目标的达到可用以衡量面向2020年可再生资源开发利用设想的前进步伐。
一、植物科学研究方面
1、近期影响课题(按重要性依次减小顺序排列,，下同)
(1)应用功能基因学了解植物新陈代谢和组成，至少要与1种主要农作物基因计划结合；
(2)开发能实时进行植物组分的定量分析工具；
(3)改进转基因方法，特别是对麦杆基因的专门嵌入，要在1998年基础上提高效益10倍；
(4)开发1—2种主要农作物的基因标记系列，使之有助于摆在有用的可再生组件含量；
(5)将80%现有的germplasmbase进行编目，有效利用各类淀粉、蛋白质和油分；
(6)找寻发展中的生物信息学利用途径，推动可再生资源的研究和开发，
(7)弄清nuclear-plastid相互作用。
2、中期影响课题
(1)在新陈代谢过程和碳流中至少弄清50个限制速率的关键步骤；
(2)利用功能基因学弄清分子、细胞和整个植物的控制管理；
(3)为主要植物用于可再生资源的组分制定标准；
(4)在2种植物中，建立碳库并为细胞分割确定控制点；
(5)在plastid转变中高效率(大于90%)方法的建立；
(6)创建示范工厂，使主要组分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是专门碳键(如C5)大于3O%；
(7)利用基因开关的方法；
(8)建立为植物可再生资源利用的生物信息学基础。
3、长期影响课题
(1)重新设计新陈代谢过程，提供有用的碳结构骨架；
(2)应用有针对性进化技术建立100个未来原料的品种库；
(3)设计新型分子或改性现有化合物，使之适应于功能需要；
(4)为提供工业用原料，创制2种新植物种类；
(5)利用简单的细胞组织进行成本和能源效率评价；
(6)利用计算机技术设计植物组分。
二、生产研究方面
1、近期影响课题
(1)提高亩产量10%~15%以降低原材料单位成本；
(2)改善农业管理，提高肥料利用效率和虫害防治，
(3)确定至少10种影响原料组分和质量的因素；
(4)对至少10种具有潜力的系统和植物类型的亩产效率进行定标赶超（如主要农作物、林业和多年生种类等）；
(5)调节气候条件对生产的影响；
(6)每年对2种农作物的潜力进行评价或用其他方法评价亩产量；
(7)提高当前农业加工中废料利用率5倍；
(8)在单位投入基础上提高贫瘠土地产量2倍。
2、中期影响课题
(1)提高产量，使单位投入的碳产出为1998年基础上的2倍；
(2)为长期可持续发展，开发尽量减小土地、大气和水利用影响的系统方法；
(3)对收获产物和主要植物成分建立标准；
(4)专门设计收获装备，尽量增大碳的收获；
(5)开发新的利用方法，使现在遗留在土地上的农作物45%能得到利用，
(6)培育适应专门土地和土壤的农作物；
(7)建立农业信息学基础，重点是不同来源的可再生资源植物类型、生产价值、质量和单位成本。
3、长期影响课题
(l)在化石燃料排出废气中CO2的固定；
(2)从现在植物/农作物生产中消除碳的废料；
(3)设计新的农作物/植物生长系统，优化原料回收率(大于95%可利用)；
(4)对主要能源获取和固定，提高化合效率；
(5)对收获前期工作和部分就地加工的装置进行设计；
(6)对连续生产系统进行设计和评价。
三、加工研究方面
1、近期影响课题
(1)改进分离技术，处理大于95%的非均—植物材料；
(2)改进单体基础原料变换的生物催化剂；
(3)开发3种具有高选择性的快速反应强力催化剂；
(4)为将植物聚合物转换为有用的单体，找出新型和性能优良的酶(具有10倍活性)并进行评价；
(5)将微生物进行工程化，改善非均—植物的发酵；
(6)提高废物利用率2倍；
(7)开发高效的除水技术并对改进的非水溶剂反应系统进行评价；
(8)在植物材料中利用天然立体化学方法的评价。
2、中期影响课题
(1)应用5种以上高级分离系统(如自行清净膜、离子交换、精馏等)；
(2)为经济捕集植物单体和聚合物开发改进的分离——纯化技术；
(3)为2种以上植物类型建立经济共生系统；
(4)通过分子进化技术设计并创制50种新型酶；
(5)开发100种以上具有性能成本特性的新型酶库；
(6)研究反应性分级系统；
(7)对微生物、酶和化学品库的性能建立信息学基础，用于特殊的转化。
3、长期影响课题
(1)实现原料加工中无废料的多种产出的连续工艺；
(2)为改性植物和组分设计新设备；
(3)为3种以上新产品(如将工程化酶转入植物并在收获中得到活化)设计新机制；
(4)固态酶转化；
(5)设计14种化学与生物结合型反应器；
(6)评价植物组分在分离前相内的作用。
四、应用和基础设施研究方面
1、近期影响课题
(3)探求3种在现有加工装置(如玉米湿法加工厂、纸浆厂)上扩大应用植物原料的机遇；
(4)分析测量系统，对90%以上的主要植物组分进行定量；
(5)实时评价单位性能成本和增值成本的方法；
(6)评价运输系统及成本；
(7)计算出100%年加工贮存量和投人产出的需求量；
(8)创建基础设施，扩大利用农业废料。
2、中期影响课匾
(1)深入掌握植物中10种以上组分和碳键新陈代谢体的结构与功能关系知识；
(2)开发对高质量原材料的100%鉴别保护系统；
(3)为价值驱动的生产和定货实现营销系统；
(4)对在同一地点的多目的利用区的协同作用进行评价；
(5)对原材料组分和加工过程中的中间产物实现实时定量分析手段(小于3分钟/试样)；
(6)开发生产预测手段，准确性大于95%；
(7)在一组植物原料性能基础上建立信息学基础，如单位成本、性能、功能性、最佳来源、应用范围等。
3、长期影响课题
(1)所需功能进行分子结构设计制备植物化合物至少10种；
(2)在植物生产区内开发至少5个制造利用中心；
(3)开发3种以上有新功能的新材料；
(4)提出扩大利用可再生资源所需的教育培训需求；
(5)在植物组分功能间协同作用的利用；
(6)设计最终产品的贮存和运输，使之到达销售中心和出口；
(7)为供需关系的控制创建减轻超过90%风险的战略。
当前，美国有一些项目已在进行，可视为工业原料中应用可再生资源的先驱，也可视为本“技术指南”中研究项目的示范事例。其一是在转基因植物开发中的聚羟基丁酸酯(PIB)。PHB可在植物中生成，作为制造生物降解塑料的原料，用适当的细菌基因进行转化并弄清植物内在的新陈代谢路径，从而构成制备方法。现在正在进行分离、生产标准等项工作。
其二是用玉米淀粉作原料，通过酶反应制备聚乳酸(PLA)。Cargi11-Dow合资企业已在充分研究的基础上进一步投资数百万美元建立制造装置进行工业开发。PLA是一种生物裂解聚合物，原料是由玉米湿法加工工艺制备的葡萄糖，其中发酵过程和酶的活性是重要因素。最终的PLA树脂可视用户制膜、纤维、碳制品和涂层的需要分别制出不同规格品种。PLA具有聚苯乙烯、聚烯烃和纤维素的功能性。
协同与合作是取得成功的途径
未来利用可再生资源需要采取一条多学科和跨行业途径。在许多领域内的研究成就都提供了发展机遇，如生物聚合物、立体结构型分子、新型酶、新材料和转基因设计等。但是每个方面内的任何进展如果只当作孤立的技术领域是远远不够的，需要更有力的相关研究计划，采取平行的和协调的方式进行工作，才能取得成果。
要取得有效益的进展必须采取多学科的途径，这是非常清楚的。但是，任何一个组织都难以具备有如此深度和广度的技术能力。因此，对研究提供的支持应当是多方面的，而且要在跨行业的系统中进行。
“植物/农作物基可再生资源2020年设想”(以下简称“设想”)中提出的要求需将重点瞄准有限的热点目标同步取得进展。对于研究工作则需要有准确的时间表和系统中各方面的广泛交流，所有这些都要走相互协同的道路。例如，一位科学家可能发现一种新型聚合物，具有可以作为高级生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的价值受到以下一些因素的限制：发现适当的基因、新陈代谢过程可靠性、:最佳作物类型是否能有足够的产率和可承受的成本、各种聚合物组分分离可能和利用此材料制造新产品的方法等。所有这些因素都需通过研究和开发才能取得相应的进展。进行这些研究开发要采取最佳途径保证研究成果关键的目标互相协调、平行地进行，此途径要鼓励私营部门的参与。
当前，植物和农作物作为生物质和原料已被应用，诸如淀粉、蛋白质、脂肪酸和异戊二烯化合物。林业主要是为纸浆和造纸提供原料。黄豆则是用于油墨和涂料。玉米通过湿法加工发酵工艺已经进入几个工业部门，但是各种用量都很少。由于基因工程可以通过新陈代谢操作使植物或农作物生成有功能需要的材料，从而显示出新的发展机遇。
“技术指南”已经突出了未来取得进展的途径，而且确定了系统的各个组成部分的目标。成功地达到这些目标就可实现“设想”中确定的到2020年可再生资源利用增加5倍的目的，同时也为2020年以后进一步发展奠定了基础。按“技术指南”目标提出课题是人们用所有的天然资源满足不断增长的消费品和能源的需要。当前进行研究将为今后的产品选择提供机会。可再生资源需要将注意焦点放在以下几个方面：发展方向、最佳科学思维的应用、最先进技术的应用和最高级智能水平的继续研究等。本“技术指南”已经提出了需求和研究开发课题，其目的就是为美国开拓实施一条成功的可再生资源战略。而且也选出了需要优先支持的领域，它们都是从几个已经确定的科学研究和工业开发需求中选择出来的，而且考虑了在高级可再生资源的关键部门有最大的投资回报。
未来世界许多方面都会延续但将发生变化。幸运的是我们已看见其需求并具有科学智慧适应变化的发展。美国要保持领先地位就要继续采取迅速的行动来满足扩大利用可持续发展的可再生资源的需求。不断的科学突破和技术进步(正如“技术指南”文件中所列出的项目和课题)才能满足资源利用的挑战。这些挑战正在我们面前，我们面临的挑战是为满足人们对产品不断增长的需求。
“技术指南”中从两个方面表明多学科和跨部门的研究开发对实现“设想”的重要性：
一是植物的投人，同时要考虑废料和副产物利用、改性基因学的应用。
可再生资源的利用范文5
关键词：可再生能源 储能技术 并网系统
0 序言
随着电网规模的不断扩大， 超大规模电力系统的弊端也日益显现， 成本高， 运行难度大， 难以适应用户越来越高的安全及可靠性的要求以及多样化的供电需求。暨世界范围内接连发生的几次大面积停电事故后， 传统大规模电网暴露出了其脆弱性。 2007年我国南方雪灾给南方电网造成巨大影响， 使人们深刻反思，除了单一扩大电网规模， 建设超高压输电网外，利用新能源以及可再生能源在负荷处就近供电，降低负荷对大电网的依赖无疑对提高供电安全性和可靠性起到至关重要的作用。
1可再生资源发电技术[1]
（1） 微型燃气轮机技术。微型燃气轮机是指以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机。其特点是体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单，但发电效率可达30 % ， 如实行热电联产， 效率可提高到75 %。
（2） 燃料电池技术。燃料电池是一种在等温状态下直接将化学能转变为直流电能的电化学装置。工作时，直接将燃料中的氢气借助电解质与空气中的氧气发生化学反应， 在生成水的同时进行发电。
（3） 太阳能光伏发电技术。太阳能的转换和利用方式有光热转换、光电转换和光化学转换。目前， 技术比较成熟且应用广泛的是光电转换，也就是太阳能光伏发电技术。该技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能，具有不消耗燃料、不受地域限制、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单等优点。
（4） 风力发电技术。风力发电技术是将风能转化为电能的技术。近年来， 风力发电技术进步很快， 风力发电与光伏发电联合运行也是近年来的主要技术应用之一。
（5） 生物质能发电技术。生物质能发电是首先将生物质能资源转化为可驱动发电机的能量形式（如燃气、燃油、酒精等） ， 再按照通常的发电技术发电。我国生物质能资源主要有农作物秸秆、树木枝桠、畜禽粪便、能源作物（植物） 、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。
（6） 海洋能发电技术。海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海水温差能和海水盐差能等不同形态的能源。目前， 海洋能发电多数处在试验阶段， 比较成熟的只有潮汐能发电技术。潮汐能发电和水力发电厂相似，是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机发电。
（7） 地热发电技术。地热能是来自地球深处的可再生热能，地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其和火力发电的基本原理是一样的， 都是将蒸汽的热能经过汽轮机转变为机械能， 然后带动发电机发电。所不同的是， 地热发电不像火力发电那样要具有庞大的锅炉， 也无需消耗燃料。
2新能源发电的并网问题
2.1 什么是可再生能源并网发电系统
可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统本钱。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为外地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。
可再生能源有独立供电和并网供电两种形式。目前，可再生能源的独立供电主要是针对边远无电地区，而要解决我国南方雪灾情况下的就近供电，就必须采用并网供电。所以为了提高其利用率，可再生能源必须由独立供电向并网供电方向发展。
在整个并网系统中，逆变器是最主要也是最重要的部分。以太阳能发电系统和风力发电并网系统为例。并网太阳能发电系统由光伏组件、光伏并网逆变电源量装置组成。光伏组件将太阳能转化为直流电能，通过并网逆变电源将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心设备。风机并网发电系统由风力机、风机控制器、风机并网逆变电源及计量装置等组成。风机将风能转化为交流电能，通过风机控制器再转换为直流电能，经风机并网逆变器将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。风机并网逆变电源是风力并网发电系统的核心控制设备，它将风机发出的交流电整流成直流电力，然后逆变成交流电最大限度的馈入电网。
2.2 并网系统的系统原理
如图1所示为一个典型的可再生能源发电系统。系统中发电装置包括常见的风力发电、光伏发电以及燃料发电等，同时还包括了各种储能技术，各个发电装置通过各自的变流器连接在一起形成直流总线。同时，直流总线上通过变流器连接有储能环节。直流总线通过并网逆变装置得到交流电，经过电能监控与管理装置既可以挂接到公共电网实现并网发电，也可以接交流负载。在此系统中除了单纯的可再生资源发电以外，还加入储能环节，可以利用各种储能技术储存多余能量。此外电能监控与管理系统具有电能自动化系统的功能。
单纯的可再生资源发电系统，储能环节是可以省略的，但如果针对固定负载供电的并网发电系统，带一定数量的储能蓄电池是必须的，还有就是多功能并网系统也需要带有储能系统。
如图1所示的并网发电系统，在能源充足的情况下，发电系统首先满足负载用电，如果还有富余的电能可以通过电能管理系统结合当时的电价以及当时负载用电量的需求情况决定是优先通过向电网卖电还是进行储能，等负载用电需求量达到高峰期再向电网卖电。这样灵活应用储能系统的充放电来追求可再生资源并网发电系统的经济运行机制，这样的储能环节完全不同于独立可再生资源并网发电系统的储能系统，这样的并网机制也不同于一般不带储能环节的并网发电系统。
2.3 并网系统的拓扑结构
如图2所示并网拓扑结构有很多形式，最普遍的有采用单级变换和两级变换拓扑结构，两级变换拓扑结构一般由形式多样的DC/DC变换器和DC/AC并网逆变器组成。
前端的DC/DC变换器一般是比较常见的BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK或者是推挽电路等等，用来实现电池输出功率的最大功率跟踪，前端DC/DC环节还需要实现蓄电池储能功能；而DC/AC一般是单相或三相的并网逆变器实现并网、有功调节、无功补偿或者是谐波补偿等功能，如果是单级变换拓扑结构就只有后端的DC/AC部分[4][5]。
3 储能技术
（1）超级电容器储能[1]。超级电容器通过使用一种多孔电解质加大两极板的面积，从而使储能能力得以提高，有常规电容器功率密度大、充电能量密度高的优点，可快速充放电，且使用寿命长，不易老化，还具有一些自身的优势，它没有可动部分，既不需要冷却装置也不需要加热装置，在正常工作时，内部没有发生任何化学变化。超级电容器能够安全放电，安装简易，结构紧凑，可适应各种不同的环境。
（2）蓄电池储能。蓄电池储能目前在市场上占主要地位，是电力系统中广泛应用的储能技术之一。根据所使用的不同化学物质，蓄电池分为多种类型，如铅酸电池、MH-Ni电池等。它可与超级电容器联合使用，既发挥了超级电容器功率密度大，又发挥了蓄电池能量密度大的优势。
（3）超导储能。超导储能装置将能量储存在由电流超导线圈产生的磁场中，将超导线圈浸泡在温度极低的液体（液态氢等）中，然后放在密闭容器中。然而超导线圈放置在温度极低的环境中是目前利用超导储能的瓶颈。一旦超导材料研制成功，超导储能的前景难以估量。
（4）飞轮储能[2]。飞轮储能是一种新型的机械储能方式，它将能量以动能的形式存储在高速旋转的飞轮装置中。目前使用的飞轮技术主要有高速飞轮系统（飞轮较小，转速极快）、低速飞轮系统（飞轮较大，转速相对较慢）。飞轮储能系统的能量密度较大，占据空间相对较小，但是其功率密度相当低，不能像超级电容器那样快速地释放其储存的能量。然而只要设计合理，加上飞轮储能具有效率高、建设周期短、寿命长等优点，将飞轮储能系统应用发电系统中是很有竞争力的。
4 结束语
可再生资源发电并网技术相对可再生资源能应用来说，目前的发展还处在初期。2030年之后会有稳定且很高的增长率。到2030年可再生资源发电并网发电将成为可行的电力供应者，此后市场将继续全速增长。商业技术会进一步快速成熟，发电成本会继续降低。所以可再生资源发电将成为一个标准和公认的选择，它与其它可再生能源一起，将成为安全有力的能源供应者，在需要的时间和地点支撑电网或单机模式的电力供应。
参考文献
[1] ，张玲，盛银波. 新能源及可再生能源并网发电规模化应用的有效途径——微网技术[J].华北电力大学学报，2009，36（1）：10-14
[2]程华，徐政.分布式发电中的储能技术[J].高压电器，2003，39（3）：53-56.
[3] 张金波，康龙云. 可再生能源并网发电仿真[J].电工技术杂志，2004（11）：58-60
可再生资源的利用范文6
“Sorona® 对于那些想要在面料设计上追求自由的面料厂和品牌商、零售商和设计师来说是个理想的选择,”杜邦TM Sorona® 全球服装应用事业部总经理陈荣二(Larry Chen)先生说,“不管是什么终端应用,从成衣、运动服到内衣,你都可以用Sorona® 来实现。它不仅能在设计上展示灵活性,而且具备其他纤维不能提供的全新功能。我们很高兴能把这些新功能推荐给时尚界。”
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台湾得力纺织公司销售经理Wayne先生这样评价Sorona® 纤维面料:“Sorona® 能赋予服装柔软的手感、形态记忆的功能和自然的弹性,同时具有环保的价值,因为它是部分来自于非石油可再生资源的产品。我们的设计团队肯定了这些优良性能,并且认为Sorona® 非常适于加工时尚和运动类服装。”
