可再生資源的好處范文
時間：2023-12-15 17:54:18
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篇1
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。基因轉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。可再生資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。
篇2
[關鍵詞]綠色建筑；設計；推廣；要點 文章編號：2095-4085（2017）02-0075-03
城市化進程不斷加快，經濟發展快速增長，對生態環境造成了嚴重的破壞，國家面臨嚴重的資源和能源危機，違背了可持續發展戰略原則。傳統建筑行業弊端大、耗能高、浪費資源，造成資源短缺現象。同時施工過程中大量排放給環境帶來嚴重壓力，使我國經濟發展嚴重受阻，不利于國民經濟增長，人民幸福感普遍下降。綠色建筑設計理念的產生解決了傳統建筑帶來的危害，符合可持續發展理念，有利于促進節能減排，減少污染，釋放環境壓力。
1對綠色建筑的解讀
綠色建筑并不單指“綠色”，而是一種觀念和意義上的健康h保象征，它是指在滿足居民使用需求的前提下，建造一種不會破壞生態環境，對人體健康無害的一種新型建筑。這種建筑可最大限度節約資源，減少環境污染，降低生態環境危害，給人們創造舒適健康的空間。在綠色建筑過程中，低排放的二氧化碳減少了污染，對霧霾、全球變暖都有一定積極影響。
2綠色建筑的設計要求
2.1地理環境、材料選取的設計要求
首先是取址問題。在選址之前，要測定土壤成分，是否存在有毒物質，地下水含量、純凈度，地磁強弱等；其次是材料選取。要盡可能選用天然材料，加工過程少，添加成分少，人工材料要經過檢測，確保對人體、環境安全；最后是地理方位的選擇。要因地制宜，就地取材，考慮地形、地貌、主導風向、正午太陽高度角、水源、綠地、陽光、空氣、水等自然資源，盡可能采用可再生資源，減少耗能。選址后要進行實地勘探，做好測量，結合地理環境和人文因素進行分析，避免破壞周邊生態環境，減少熱島效應的產生?？傊龅阶匀缓椭C，綠色環保，使人與自然和諧相處，減少生態環境壓力，將環境效益、經濟效益、社會效益友好結合。
2.2對建造單體的設計要求
建筑物的形狀會影響建筑耗能。進行單體設計要設計好建筑外形，減少外形面積，減少樓層高度（樓層過高易形成熱島效應，不利于污染物的排出）；決定門窗走向時要根據通風通光情況而定，室內采光條件好也可以降低耗能（減少光污染，節能環保）；外墻要選取節能效果好的材料替代泥土磚，比如導熱性好，增加墻內保溫材料的使用，冬暖夏涼最佳。注意在單體設計前要做好設計方案，建筑結構和設計要盡可能多，可變性強，彈性空間大。
（1）建筑形狀與建筑耗能。建筑物表面積與建筑體積比對于建筑的熱工性能非常重要。一般來說，曲面建筑的熱耗要小于直面建筑的熱耗，分散的布局比密集的布局熱耗大。表面形狀、樓層高度對耗能都有影響，最好采用規則的形式建造。
（2）采光條件與耗能。現代化家居設計對室內明亮度有較高要求，將室內光線調置好會減少對燈光的依賴度。需要注意的是，房屋建造外墻要滿足采光、通風良好，減少對家電的依賴，利用墻板采光控制室內溫度。
（3）增加設計彈性。增加設計彈性有利于節約資源，降低消耗?？赏ㄟ^建筑結構和設備增加靈活性提高住房的可變性。比如在廚房留出充足的管道空間，利于排水或其他設施安裝，方便戶主入住后的裝修；增加樓梯的可生長性，比如預留量、樓板承重、周邊預留地等；延長家具的可變性，包括管道空間等。
（4）資源節能設計。多采用太陽能、風能水能、光能等可再生資源，節約利用煤、石油、天燃氣等不可再生資源。
（5）科學智能設計。高科技產品層出不窮，大量電子通訊和自動化技術在建筑中得以運用，涌現了大批智能化建筑，其可以根據溫度、濕度、風力等情況自動調節空調量，正真做到促進綠色建筑在“高標準、低能耗、高效能、低污染”狀態下持續發展。
2.3建筑戶外植被空間的設計要求
前面說到在建造時要考慮到地形地貌等自然綜合因素，除了對于建筑物單體的設計外，還要對戶外進行一定的勘探考量，要符合城市總體規劃要求及人與自然和諧相處原則。戶外土壤要肥沃，有利于大面積綠化，增加植被覆蓋率，通過植被水分蒸發形成濕潤、涼爽的環境。周圍增加喬木的種植量，減少路面吸熱，提高空氣含氧量。目前最常見的環境綠化主要有小區周圍環境綠化和建筑立體綠化。對于小區周圍，用草坪和石子替代水泥路面，輔之喬木，還原一個原生態住宅區。多數小區采用水泥鋪路，其不利于凈化空氣和雨水排放，滲透性極差。立體綠化是引入“土地空間化”概念，主要包括墻面綠化、屋頂綠化和陽臺綠化。常見的有在強烈陽光直射的墻面爬滿綠色藤狀植物，通過植物來避免陽光直射墻面，降低外墻表面溫度，保持室內溫度穩定。豐富的植被有利于凈化空氣、愉悅身心，在美化環境的同時給住戶帶來親近自然的享受，尤其對老人和小孩的身體健康有很大好處。
2.4建筑材料節能環保的設計要求
篇3
關鍵詞：可再生能源；建筑設計；特點；措施
1引言
隨著當前我國社會的不斷發展，人們對于能源的需求量正在不斷增加，進而也就必然會導致相應能源出現了短缺局面，尤其是對于各類不可再生能源而言，更是表現出了較為明顯的短缺現狀，需要在未來引起足夠重視，并且采取較為理想的措施進行改進優化。可再生能源可以說是當前比較重要的一類能源構成，其相對于越來越稀缺的不可再生能源而言，具備著較為突出的應用優勢，應該在各行各業中得到較好運用，而在建筑行業中，要想促使可再生能源得到較好運用，則需要重點加強對于建筑設計的關注，保障建筑設計方案中能夠較好處理可再生能源的應用機制，提升其作用效果。
2建筑行業中可再生能源應用特點分析
建筑工程項目中對于可再生能源的有效應用已經成為了今后比較重要的一個發展方向，也是有效解決現階段建筑工程項目中能源消耗較為突出問題的重要手段，隨著可再生能源運用相關技術手段的不斷創新優化，其具體應用價值也越來越突出，在具體建筑工程項目中表現出了以下幾個方面的基本應用特點：（1）節能效果較為突出。對于可再生能源在建筑工程項目中的具體應用來看，其能夠在節能方面表現出較為理想的作用價值效果，這也是其最為直接的一個表現特點所在。因為在建筑工程項目中較好的借助于可再生能源進行了相關系統運行需求的滿足，如此也就能夠較好提升其對于傳統電力能源以及其它不可再生能源的應用數量，如此也就能夠達到較為理想的能耗降低效果，節能優勢較為突出。當然，這種節能水平的有效提升優化還需要重點從并網等方面進行有效優化處理，保障可再生能源的應用能夠和建筑物更為匹配協調，避免其出現了較大的問題和缺陷。（2）環保效果較為理想。隨著當前我國建筑行業的不斷建設以及應用，其對于周圍環境帶來的壓力是比較大的，尤其是對于相應自然環境的污染和損壞，更是極為突出，這一點在相應傳統能源的運用方面也能夠得到一定體現，進而也就需要重點加強對于這些污染問題的有序防控，盡可能提升其環保效果。從這一方面來看，可再生能源的充分運用同樣也能夠表現出較為理想的環保效果，其不僅僅不會對于建筑物周圍的環境造成較大的不良影響和威脅，同時還能夠有助于提升相應建筑工程項目對于周圍自然資源的充分運用，其協調性也較為理想，進而也就值得進行充分探索和落實。（3）前期投入較大。對于可再生能源在建筑工程項目中的具體應用來看，其雖然能夠在后續表現出較強的作用價值效果，也能夠較好推進相應建筑工程項目的可持續發展，但是其對于前期投入的要求也是比較高的。這種可再生能源對于前期投入提出的要求一方面表現在相應經濟層面，其需要較大的資金投入，很多可再生資源應用相關設備以及具體技術都涉及到了較多資金的運用，進而也就很可能加大成本壓力；另外，相應可再生能源運用對于技術層面的投入需求也是比較大的，其需要進行較為深入全面的探索和研究，確保相應可再生資源的應用價值和效果能夠得到充分體現，如此也就能夠保障后續應用更為適用高效。
3可再生能源在建筑設計中的利用方式
具體到當前建筑工程項目設計過程中可再生能源的有序應用落實而言，其最為核心的手段和方式就是針對不同類型的可再生能源進行有效設計和布置，促使其能夠在建筑物相關區域以及具體運行中表現出理想作用價值。結合現階段的實際運用狀況而言，其應用效果比較理想的手段和具體措施有以下幾點：（1）太陽能資源的運用。在建筑工程項目的設計處理中，可再生能源的運用中太陽能資源可以說是比較重要的一類基本能源，這種太陽能資源的運用在我國具備著較為豐富的經驗，并且其具體應用手段和方式也是多種多樣的。比如對于太陽能熱水器的充分運用就是比較常見的一種手段，其相對應的技術含量不高，能夠得到較為理想的普及和應用，但是其具體的能源轉化和應用效果是比較突出的，可以在建筑工程項目中進行有效設計，進而也就能夠為建筑工程項目的熱水供應提供一定的積極作用，此外，太陽能資源的有效設計應用還可以通過相應采光方式來實現，自然采光效率的優化主要就是通過相應建筑物朝向以及結構的恰當處理而實現，進而也就能夠保障建筑物對于太陽光較為充分運用，對于以往照明系統的應用壓力降低效果較為明顯；隨著科學技術的不斷發展創新，相應太陽能電池板的普及推廣同樣也能夠在建筑設計中得到較好落實，并且其應用效率和能源轉化效率也正在不斷提升。（2）風能的利用。在建筑設計中有效利用可再生能源還可以從風能方面進行合理優化布置，這種風能的利用主要就是為了較好促使建筑物能夠借助于自然風來實現自身運行效果的有效提升，并且與此同時降低對于機械能源的消耗。在具體建筑設計處理中，風能的運用可以首先通過自然通風的方式來發揮理想作用效果，這也就要求在建筑工程項目的具體設計處理中，應該能夠較好針對相應主體結構以及門窗等進行合理布置，如此也就能夠充分提升其自然通風水平，保障建筑物能夠在自然通風下營造出較為舒適的環境條件，當然，對于當地風向的有效調查研究也是必不可少的一環；另外，在風能發電方面也同樣表現出了一定的作用效果，這也就要求在建筑設計中得到較好落實推進，尤其是對于一些能耗較為突出的工業建筑中，其更是可以借助于風力發電來實現較好節能優化。（3）地熱能的利用。建筑設計中通過合理的手段和方式運用地熱能同樣也能夠達到較為理想的節能效果，并且在建筑物室內溫度的有序調節方面也能夠發揮理想價值。基于這種地熱能的利用來看，其對于地區要求性比較高，并非在所有地區均能夠較為適用，需要取決于該地區地熱能的分布效果，地熱能分布較為充分的地區，其設計規劃后的應用效果就比較理想。具體到這種地熱能的有效應用中來看，其主要就是為了促使其能夠在較大程度上運用地下水的流動來實現室內溫度的有效調節，其最為核心的組成部分和作用環節就是地源熱泵的有效處理，應該結合當地基本地熱能狀況進行合理設置，促使其運行效果較為突出，,（4）其它可再生能源的利用。在建筑工程項目的設計處理中，還可以借助于其它一些可再生能源進行設計，比如生物質能、潮汐能以及水能等，但是這些可再生能源的利用條件比較苛刻，很難達到較為理想的廣泛推行，對于技術含量的要求也比較高，需要結合建筑物所在區域的具體特點進行合理設計應用。
4結束語
綜上所述，對于建筑工程項目的后續發展改進而言，可再生能源的運用是比較重要的一個手段，這種可再生能源的運用能夠較好提升建筑物運行的節能效果，進而也就能夠保障建筑物在后續應用過程中體現出理想的可持續發展水平，降低了當前建筑工程項目中因為能源消耗過度而帶來的一些問題和局限，值得進行深入研究和探索。
參考文獻：
[1]桑月紅,陸堅.可再生能源在建筑設計中的利用分析[J].綠色環保建材,2017(1):43.
[2]王芳.建筑設計中的可再生能源的利用[J].中國住宅設施,2016(3):116～118.
[3]倪昌劍.論述可再生能源在建筑設計中的利用[J].四川水泥,2015(6):135.
[4]曾毅.可再生能源在建筑設計中的運用分析[J].四川水泥,2014(7):238.
[5]王笑平.建筑設計中的可再生能源利用分析[J].中華民居(下旬刊),2014(6):90～91.
篇4
關鍵詞：綠色建筑；建筑設計；節能設計；新能源
1前言
建筑作為人們基本的居住環境，幾年來，已經不滿足于單純的遮風避雨，而朝著多功能的方向發展，而為了營造舒適的居住環境，需要消耗大量的能源維持，導致建筑的能耗逐年遞增，已經到了不容忽視的局面。本文將立足于綠色建設設計的意義，探討綠色建筑的設計方法。
2綠色建筑的設計的意義
2.1緩解城市能源問題
居住環境的概念也隨著時代的發展，不僅僅局限于人們用來遮風避雨的場所，為了營造一個令人滿意的人工環境，建筑在城市能源消耗的之中占有很大的比例，已經超過了四分之一，因此加強綠色建筑的設計，對于我國城市的可持續發展具有強烈的現實意義。綠色建筑的設計，一方面能夠減緩建筑能源的消耗，使能源可持續利用的周期加長。另一方面，綠色建筑的設計，使許多新能源得到廣泛的應用，從而推動我國可持續經濟的發展。因此，綠色建筑設計在建筑中的應用幾乎是勢在必行，對于緩解城市能源問題具有十分重要的意義[1]。
2.2能夠減少環境污染
在工業革命后的幾百年時間里，人們掠奪式的消耗著化石燃料等不可再生資源，已經讓一些不可再生資源呈現枯竭的態勢。此外，在消耗資源的同時，還會排放二氧化碳等其他廢氣，大氣污染就會伴隨著建筑增多逐漸加重，因此大量的污染問題進入人們的視線[2]。煤炭燃燒后會出現一氧化碳與二氧化硫。一氧化碳被居民吸入，會威脅居民的生命安全，而二氧化硫在空氣中發生化學反應，會給整個城市帶來嚴重的環境問題，例如在城市中形成酸雨，不但給居民的出行帶來不利的影響，還會破壞城市生態環境，造成生態失衡等惡性循環。而綠色建筑概念的提出，使多年來頻臨失衡的生態環境看到了一線生機，綠色建筑設計主要探討如何與自然界和睦相處，通過節能設計與新能源的利用，減少大氣污染等環境問題的發生，因此也越發的受到人們的重視。
3綠色建筑的設計方法
3.1建筑選址與現場設計
建筑會對周圍的環境造成一定的影響，因此加強建筑選址與現場設計，使綠色建筑設計的一個重要環節。首先在建筑選址時，要避開生態敏感區域。一方面，生態敏感區域的基礎設施薄弱，無法給人們提供衣食住行方面的方便。另一方面，生態敏感區域容易遭到破壞，從而導致建筑性能大打折扣。以人為本是建筑選址最重要的原則，因此要考慮到公共交通系統與當地氣候條件等要素，目的在于通過合理的建筑選址，為人們的衣食住行提供便利的條件。對建筑地段進行現場設計是保證建筑與自然環境和諧統一的必要條件，因此不僅要考慮到當地的環境條件，還要將綠色建筑的設計概念融入其中，例如，建筑的設計要建立在當地生態完整性的基礎上，合理利用建筑周圍的自然生態環境，使建筑的整體設計融入于當地的生態系統當中，并盡量減少現場的熱島效應[3]。
3.2自然能源的使用
綠色建筑最大的特點是節能環保，如何在節能環保的同時，又滿足人們對室內環境質量的要求，是評價一個綠色建筑設計成功與否的關鍵。光熱轉換是太陽能應用的基本形式，通過修建太陽房、太陽能地板輻射采暖技術，能夠將自然的陽光轉化為可利用的能源，從而完成太陽能在綠色建筑中的應用。如今我國百分之三十以上的綠色建筑都使用到太陽能空調，太陽能空調的優勢在于可將自然資源轉化為可利用資源，從而減少建筑每年能源的消耗，達到節能環保的目的。被動式太陽能房則利用了建筑的結構與布局，是太陽能在建筑節能應用的主要手段，同時被動式太陽能裝置能夠將采集來的能源進行儲存，能夠在冬季陽光較弱的季節，滿足建筑物的采暖要求。地熱能也是重要的自然能源，已經成為近未來建筑節能自然能源應用的發展趨勢，主要源于地熱能利用的廉價性，能夠在短時間內獲得居民的認可，利于推廣，尤其在綠色建筑節能設計中，地熱能的利用，能夠有效的減少我國中南部以及北部地區的取暖問題，因此在業界得到了廣泛的認可與使用。
3.3建筑及其配套系統設計
建筑及其配套設計要兼顧節能環保與室內環境的舒適性，除了在設計中采用環保型材料之外，還要采取某些節能設計。配套系統設計是對自然光設計與自然風設計的綜合利用，主要通過綠色建筑與外界環境達到和諧統一的方法進行綠色建筑的節能設計。比如在綠色建筑的設計之處，就突出保護自然風的路徑，從根本上解決自然風的采集利用問題，在照明問題上，研究建筑物朝向對采光的影響，也是進行綠色建筑節能設計的一個重要方面，增加綠色建筑對自然資源可再生資源的利用率，從而設計出利用率較高的環保綠色建筑。由于我國南北溫差較大，而室內與室外也存在著一定溫差，自然通風設計便利用了這一點，為了維持室內的溫度，比較環保的通風設計是在保持室內空氣的新鮮度的前提下，引入自然風進行降溫或升溫，不但節省了綠色建筑的資源，還改善了人們封閉的環境，在長期來看對人們的健康有好處[4]。
4結語
綜上所述，綠色建筑設計不僅僅是建筑室內環境的綠色設計，還應當充分考慮選址與環境的協調統一，使建筑既保持舒適、高效、健康，又與環境和諧，從而實現綠色建筑的經濟效益與生態效益統一。
參考文獻：
[1]伍小亭.超低能耗綠色建筑設計方法思考與案例分析——以中新天津生態城公屋展示中心為例[J].建設科技,2014(22):58～65.
[2]黃珂.綠色建筑設計的人文策略——以低技術手段與軟設計方法構建綠色生活[J].南方建筑,2014,(6):70～75.
[3]李延釗,林超楠.基于BIM技術的綠色建筑設計方法——以南寧市城市規劃展示館為例[J].暖通空調,2012(10):50～53.
篇5
被動式建筑的概念最早源于1988年的瑞典和德國，后續通過了一系列的研究，加之德國黑森州政府的資助下，被動式建筑的概念從而逐步被確立起來。被動式建筑主要是指使用經過優化設計之后的建筑構造做法，傳熱系數較低的門窗、保溫性能較好的墻體材料達到比較高效的保溫、隔熱性能，通過新材料、新技術、新工藝的綜合應用，使建筑在較少使用主動能源供應的情況下達到舒適溫度的要求[1]。被動式建筑是基于建筑節能的基礎上而逐步發展起來的，對于我國而言，是一個全新的節能概念，但在德國和瑞典等地技術已經比較成熟。在室外溫度為-20℃的情況下，室內可以不必開空調取暖就保持正常生活所需的溫度，意味著房屋基本不需要主動供應能量。每年單位面積供熱能耗僅為15度電。而這種效果只需通過材料、設計、施工手段就可實現。被動式建筑有兩大重要的技術組成部分：第一部分是十分注重建筑的保溫密閉性能，第二部分是可再生能源的利用。優異的圍護結構提高了建筑的氣密性。在保溫方面，被動式建筑擁有自己的一系列技術和材料系統。它的外墻外保溫材料往往厚達20cm，屋頂保溫層的厚度達到30cm,而且，在兩層之間的樓板處均鋪設了保溫板。被動式建筑采用節能性比較好的三層玻璃塑鋼窗，而且在每個窗的內腔內都安裝有保溫材料。因此，墻體、屋面、外窗的傳熱系數均很低，使室內外的熱交換降到了最低程度。同時，為了盡可能多的接收陽光，房子大多為南北向，窗戶也盡量是一整片式的大窗，消除熱橋也保證了維護結構的熱工性能。不管是在德國、瑞典還是在我國北方地區，冬季采暖是我們需要考慮的首要問題，因為熱橋對建筑圍護結構和能耗的影響比較突出，所以被動式建筑在地面、外墻、屋面等部位有可能出現熱橋的地方設計了比較獨特的構造以求有效地消除熱橋對建筑外維護結構的影響。
二、太陽能及可再生資源在被動式建筑中的應用
如何解決全球日益嚴重的大氣污染問題、保持各國經濟的可持續發展，這些都是目前各國政府、企業必須面對和亟待解決的問題。大氣污染在很大程度上源于人類對礦物能源的依賴，建筑能耗在人類的能源消耗上的比重約為40%。因此，建筑的節能和可再生資源的利用方面是我們必須要突破的地方。在我國，環境問題中大氣污染日益嚴重、人口眾多導致建筑能源的消耗量巨大，加之我國目前建筑的總體不節能性，導致當前我國能源消耗問題十分嚴峻，但普通老百姓往往還并無知覺。在國外，建房者除了必須要遵守國家規定的建筑節能標準之外，政府通常還會要求建房者出具一份關于能源利用的方案。該方案涵蓋三大部分的內容：CO2的排放量、對空氣有害的物質以及房屋建設的費用。在瑞典，由于受到當地建筑成本的制約和影響，一棟被動式住宅的建筑成本約為1.8萬克朗/㎡，而普通住宅得建筑成本約為1.6萬克朗/㎡。相比之下，造價約增加了13%，但其年運行能耗卻可由之前的110KWh/㎡降低超過50%左右[2]。經估算，通過7年左右的時間，其在開發環節增加的投入便可以收回。對于那些建造房屋用以出租盈利的開發商和普通的購買者來說，節能性好的建筑更受歡迎。因此，市場上對被動式建筑的需求量還是十分巨大的[3]。被動式建筑的能源主要來源于可再生資源。主要是通過太陽能的投入使用、地源熱泵技術的應用、雨水收集及利用系統的投入和熱量的高效回收利用來實現的：
1）屋頂及墻面上的太陽能裝置可以用來供電。在被動式建筑的屋面、墻面均可以設置太陽能電池板，產生的電能除了能夠滿足用戶的照明、電器等基本需要外，還可為建筑供暖、空調供電，以保證房屋的熱舒適度。只是在極少數情況下需要額外的能源用于取暖。
2）地源熱泵技術的使用。熱泵技術是在利用可再生能源方面的一項有巨大潛力的技術。無論是以空氣和水還是以土壤為熱源的熱泵，都可以在建筑的可持續發展方面發揮其巨大的經濟效益。通過綜合利用熱泵技術、建筑業的圍護材料、光伏及建筑一體化等一系列措施，使建筑房屋的零能耗和零排放成為現實，甚至最終還能達到正能量狀態和反饋到電網投入使用。經過理論和實踐證明，這些目標也是可以達到的。而且，一些發達經濟體已部分實現了上述的這些目標。據悉，到2050年，大部分發達經濟體預計實現80%至100%轉換到可再生能源。熱泵技術在建筑方面有著獨特的優勢。住宅建筑的熱需求總體上屬于100℃以下的供暖，熱泵技術可以經濟、方便地滿足包括20℃左右的室溫、40℃以上的熱水洗浴等要求。熱泵技術可以吸取空氣、淺層地表水及土壤中的熱量，熱效率通?？梢赃_到500%～600%，這種熱效率是目前各類不同供熱系統中所能達到的最高的熱效率。盡管還有別的技術也可以考慮使用，但都達不到熱泵技術的熱效率和它所創造的經濟效益、環境和社會效益等。
3）被動式建筑的雨水收集及利用系統。被動式建筑中有著自己的雨水回收措施即“雨水收集與利用系統”。通過收集與利用建筑物的屋頂甚至是室外的道路等地表匯集來的雨水，經過收集--輸水--凈水--儲存等渠道積蓄和利用雨水，為室內用水、綠化和物品洗滌提供水源支持。很大程度上達到了綜合利用雨水資源和節約用水的目的，緩解了城市中水資源的緊缺和浪費[4]。
4）熱量的高效回收利用。對熱進行高效回收是降低被動式建筑能耗的一個非常重要的手段。大幅度降低被動式建筑的采暖能耗的一條很重要的途徑就是采用新風熱回收的技術。當建筑的氣密性能提升之后，采用合適的通風換氣方式對于被動式建筑就顯得尤為重要了。必須要有一定的新風量要保持室內空氣的清新與健康。在歐洲的大部分國家，換氣次數指標對新風量的要求為0.4-0.9次/h，在我國，北京居住建筑節能設計標準規定的冬季換氣指標為0.5次/h，與歐洲各國的換氣指標要求大致相同。在現在的各類建筑中，間斷性地開啟門窗和門窗縫隙中空氣的滲透是實現建筑換氣的主要方式，但這種做法在驅走了污濁空氣的同時必然也會帶來大量的熱量損失，并且冬季室外的冷風也會給人帶來不舒適感。在被動式建筑中，這一換氣指標完全是通過機械通風的方式來實現的。在被動式住宅建筑中，室內污濁的空氣可以通過廚房和衛生間的排風口排入風管中，新鮮空氣則可以通過臥室和起居室的送風口進入房間進行空氣流通。
篇6
所有這些優厚的條件都極大的促進了我國的水利工程建設。使其以前所未有的速度高速發展，取得了巨大的成就。在長期的水利工程施工過程當中積累了豐富的經驗，極大的促進了我國水利工程施工技術的發展，而這些水利工程施工技術又在很大程度上指導了水利工程施工的順利開展，促進了我國的水利工程建設事業。本文章就我國水利工程施工技術的發展進行了探討。
1對于堤壩施工技術的探討
對于水利工程來說，最為常見的施工就是堤壩施工了，特別是土質心墻堆石壩，在水利工程中十分的常見。首先是應該選取防滲土料，心墻采用碎石。其次是基礎的防滲工作。如果筑壩是在比較深厚的砂礫石層，應該做好相應的防滲工作，建設防滲墻。近幾年來，造墻技術采用沖擊及反循環鉆機鉆主孔，液壓拔管機起拔接頭套管，用孔內聚能爆破大孤石鉆進等，完善了施工保證了成墻的施工質量。混凝土壩在水利工程建設中也十分的常見。混凝土大壩在建設過程當中需要大量的進行混凝土澆注工作，這對混凝土的拌和、運輸以及倉面作業等都提出了較高的要求。隨著我國水利工程建設的發展，這些環節都配備了大型的機械設備，能夠有效的滿足混凝土筑壩時高強度的混凝土的需求。大體積混凝土澆注時，表面的溫度下降較快，而混凝土內部由于強烈的水化作用，產生大量的熱量，這些熱量不能及時的散發出去，就會使混凝土內部的溫度較高，內外溫差增大，容易導致混凝土產生裂縫，因此對于混凝土的溫度具有較高的要求。當前一般對骨料采用風冷降溫，或者是在混凝土拌和的過程中使用補償收縮混凝土，來有效地防止混凝土裂縫的產生。碾壓混凝土壩是我國比較傳統的水利工程施工項目，一般多是用高摻粉煤灰和低水泥用量，從而保證碾壓混凝土壩的施工質量。
2對于土石方明挖、高邊坡開挖技術的探討隨著我國水利工程建設的不斷的開展，水利工程建設的規模也越來越大，這就使得水利工程建設過程當中要開挖大量的土石。
在這個過程當中，我國的水利工程土石開挖的數量和強度已經達到了世界先進的水平。
由于水利工程往往工期緊、任務重，這使得工程明挖工作需要大量的工作量以及極高的工作強度。隨著挖掘深度的不斷增加，往往形成高陡邊坡，由于地形條件十分的復雜，經常出現各種意外事故，且在開挖的過程當中往往還有其它的施工工序同時進行，這就給開挖工作帶來了極大的難度和挑戰。針對這種情況，應該編制施工組織設計，對開挖工作中不同的工序以及施工人員進行科學合理的安排，從而確保開挖工作的順利進行。
3對于大型地下工程及長隧洞開挖的探討在目前我國地下工程建設中，有著很多已經應用的先進技術，以下對其進行介紹。第一個是巖壁吊車梁技術。它的優點在于可以取消吊車柱減少廠房開挖跨度，使工程的施工難度減少，最大的好處是節省投資。我國目前的主要施工方法是利用掘進機開挖長隧洞。它可以在提高掘進速度的同時，最大限度的減少圍巖擾動，使圍巖的承載能力得到最大程度的利用。
4對于堤防工程的探討
堤防加固一直是防洪工程的重中之重，在現在科技快速發展的今天，我們應該運用先進技術為堤防加固提供先進的方法與技術。在這其中垂直防滲墻是防滲處理最有效的措施。施工方法大體可分為深攪法、置換法、擠壓法和高噴法。護岸工程廣泛應用鉸鏈式混凝土沉排護岸，模袋混凝土及合金鋼絲籠塊石等等新技術。
5對于地基處理的探討
伴隨著工程復雜地基的建設，地基處理主要采取的是防滲帷幕灌漿。它的最新的\"灌漿強度值\"方法可以做到自動地適應了巖體地質條件的不規則性，使帷幕體總的注入漿量合理分布，效益與投資比率達到最大，取得了較好的效果。
6對于土工合成材料的探討
土工合成材料具有反濾、排水、隔離、防滲、防護、加筋等等諸多功能。它的優點在于重量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉、料源豐富等優點。這樣的合成材料可以在防洪搶險等關鍵時刻起到非常大的作用。
7對于系統工程在施工組織設計中應用的探討系統工程在水利工程施工組織管理中具有非常多的應用領域，而且它的領域還會漸漸擴大。這些領域主要是以下幾個方。第一個是應用于工程施工進度計劃。一是有《工程網絡計劃技術規程》可遵循，二是有軟件系統作技術支撐。第二個方面是應用于工程施工組織設計總平面布置。在實際的工程建設中，我們應用系統工程中的數學規劃、圖論、專家系統等方法，來解決最優總平面布置問題。第三個方面是應用于主體工程施工。在實際的水利工程建設當中，我們首先編制了相應的施工計算機模擬軟件，對各壩型施工過程進行仿真模擬，這樣，可以在實際施工中使各種壩型施工得到順利的實行。
篇7
一、感知材料循環使用，激發學生的環保經驗
金屬材料制成的成品，需要很多的工序才能完成，為了讓學生能夠體會到金屬制成品的來之不易，可以通過閱讀材料的形式讓學生了解制作的過程，并從中明白金屬可以回收再利用。例如，金屬的回收可以指導學生閱讀“飲料罐”的故事，故事中講到做成一個飲料罐需要經過采礦，加工成氧化鋁，熔煉出鋁，軋制出鋁材薄皮，壓成筒狀罐，清洗、烘干、涂層、上漆等工序，而喝完飲料需要幾分鐘，扔掉只需一秒鐘。聽完這一段故事后，反問學生：“你們就這樣忍心，把喝完的飲料罐立即扔掉嗎？你們有沒有更好的辦法？”學生異口同聲地說不能，學生想到的辦法有很多，一種是主動丟到垃圾桶內，讓環衛工人整理后賣到廢品站；第二種是自己把飲料罐收集起來，整理后賣到廢品站；第三種是可以把飲料罐做成工藝品供欣賞。這樣就可以把喝掉飲料的金屬罐回收。接下來可以為學生講述飲料罐再次加工的過程，送到工廠的空鋁罐經過加熱熔煉后能夠再制成鋁材薄片，生產出新的鋁罐。在學生明白了金屬的再次利用后，再讓學生說一說這要比開采鋁土怎么樣。學生回答道，這比開采鋁土礦節省資源和能源。學生通過聽故事、教師講解以及自己的理解和分析，認識到鋁罐的來之不易，扔掉是對勞動成果的藐視，況且鋁罐可以回收再次利用，培養了學生不亂丟垃圾和分類管理垃圾的習慣，從而提升了學生的環保意識。
二、理解材料循環使用，提高學生的環保意識
本單元的教材都涉及循環使用材料，特別是金屬和塑料的制成品，在使用后都要進行分類回收，以節約資源。通過塑料的回收利用，讓學生明白材料也能造成污染，特別是一些自然難以分解的物品，重復利用也保護了環境。教學中通過采取不同的方法和策略，讓學生體會材料循環使用的好處和重要性。
（一）讓學生明白材料對環境的污染。
可以采取教師講解或學生上網搜集的方法去了解這些材料的危害性。例如，塑料是一種從原油中提取出來的人工材料，在自然條件下不容易分解，這樣就會造成嚴重的環境污染。學生明白了日常用的塑料袋、泡沫塑料、飲料瓶等亂丟后會造成環境污染。
（二）利用圖解的方法向學生介紹塑料再利用的過程
生活中的塑料袋、泡沫塑料、飲料瓶等是可以回收重復利用的，因為它們可以反復熔化成型。在工廠里，先將它們粉碎、加熱，熔化后注入模子，冷卻后這些塑料就成了一件新的產品了。
（三）通過認識循環利用的標識進行分類回收
為了更好地對廢棄物進行再利用，現在很多塑料用品和金屬用品都是可回收再加工的，而且上面有循環利用的標識。通過在科學課中的學習，可以警示學生對廢舊的物品請仔細觀察是否可以回收利用，然后進行分類回收，這樣可以節省資源和保護環境。
總之，讓學生明白部分材料會造成環境污染，講解再次利用的工序，認識循環利用的標識，就是讓學生體會到材料循環使用的重要性。
三、實踐材料循環使用，培養學生的環保能力
在本單元的教學中，可以通過不同的形式去體驗材料循環利用的過程。動手實踐是學生最喜歡的活動形式，造紙實驗正好可以滿足學生的需求。由于造紙技術相對簡單，可以讓學生嘗試，利用廢舊的紙屑重新造一張紙出來。
首先，在教師的指導下，讓學生閱讀教材中的圖文解釋，理解蔡倫的造紙術。造紙是通過割草伐木、烹煮、浸漚制漿、舂搗打漿、紙模抄紙、晾干成紙等過程完成的。
其次，在學生已經了解了造紙的方法后，用廢紙去造一張紙，以體驗造紙的樂趣，樹立重新利用資源的信心，促進資源的節約。
造紙的材料和工具：兩個杯子，廢紙幾張，筷子五根，小鐵釘，棉布，白乳膠，釘錘等。
制作過程：①制作紙張模具，先把四根筷子首尾順次釘在一起，然后把棉布剪成筷子圍成面積的大小，并用白乳膠粘在筷子上。②把廢紙切成碎片，放在杯子里，然后用水浸泡直到能夠搗碎。③攪拌水中的紙屑，直到成稀漿。④將杯中的稀漿倒在紙張模具中。⑤放在太陽下晾干。
晾干的過程可以放在課外進行，到下節課進行匯報。在匯報時發現學生做的紙張的厚度和顏色不同，這時教師可以讓學生探究討論，得出紙張的厚度不同是由材料的多少和模具的大小決定的，顏色不同是由材料的顏色決定的。
通過造紙實驗，學生理解了紙的循環利用，從而樹立了節約資源、保護生態環境的意識。
四、探究不可循環使用材料，提升環保的實效
本單元講到磚瓦、陶器、瓷器等物品，這些物品使用黏土燒制而成，燒制后的磚瓦、陶器、瓷器非常的堅固、耐用，同時生產的過程中需要消耗大量的黏土、煤和其他燃料，會對環境產生影響。這些燒制磚瓦、陶器、瓷器所用的材料是不可再生資源，需要和學生講清楚，這些資源用完之后就沒有了，因此我們更要珍惜。然而磚瓦，陶瓷、瓷器再利用的價值不大，該如何處理呢？經過查閱資料、實地考察和交流討論，對于不可再生資源制成的產品再利用的價值不大這一問題，可以采取三種方法來解決：①減少這些產品的生產，保護資源。②利用其他的材料代替，例如，以前用的紅磚，現在改為空心的水泥磚，不僅堅固耐用，還減輕了建筑物的重量。水泥磚使用水泥、沙、石頭、煤渣等代替黏土，也不用煤燒制，這樣就節約材料和成本，從而也保護了環境。再如，陶器、瓷器等具有觀賞價值的，可以用塑料、金屬材料或其他材料替代，這樣也可以減少黏土的使用，保護了耕地。③加大對不可再利用材料的研究力度，利用科技去研究新的再利用方法，以促進資源的循環使用。
篇8
【關鍵詞】能源 環保 關注
Use the fuel in reason and protect the living condition
Ke Aihua
【Abstract】From the 21st century, the energy sources conjuncture has restricted the development of the modern society and the environment pollution caused by reasonless use of the fuel is threatening our earth seriously. Therefore, to save, to use in reason and to develop the sources is paid close attention to by all nations. With the actualization of the standard of the new curriculum, in the entrance examination for the senior high school or technical secondary school in each place in recent years, the relation between chemistry technology and society has been paid close attention. In this paper, the writer has taken some subjects for example to show it completely.
【Keywords】Energy sources Environmental protection Attention
進入二十一世紀，能源危機嚴重制約著現代社會的發展，且燃料的不合理使用所造成的環境污染嚴重威脅著我們的地球。因而，節約能源，合理使用能源，開發新能源倍受各國關注。隨著新課程標準的實施，近幾年來各地的中考試題越來越關注化學技術與社會關系的考查。以下幾個題目充分體現了這個特點。
例1、曙光中學課外活動興趣小組的同學們針對家庭燃料的變遷提出相關問題與同學們進行討論：
（1）上世紀60年代以前，我國城市家庭是以“煤球”為燃料，在冬天，時有煤氣中毒事件發生，其原因可能是___________。
（2）到70年代，已用“蜂窩煤”取代了“煤球”，你認為這種變化的好處是_________。為了減少煤燃燒時對環境的污染，可將水蒸汽通過熾熱的煤層制得較潔凈的水煤氣（主要成分是CO和H2）。煤氣廠常常在家用煤氣意摻入少量的有難聞氣味的氣體，其目的是_______。
（3）到了80年代，液化石油氣和管道煤氣又取代了“蜂窩煤”。煤氣中主要成分燃燒的化學方程式是__________。
（4）到21世紀，由于“西氣東輸”，城市居民開始用上了天然氣。天然氣的主要成分燃燒的化學方程式是_____ ________。
（5）實驗證明，同溫同壓下相同體積的任何氣體中含有的分子數相同。燃氣灶由灶體、進氣管、進風管和電子開關等組成，若你家里要將燃燒煤氣改為燃燒天然氣，為使天然氣充分燃燒就必須更換灶具，則更換的灶具與原來的灶具相比，構造上最大的區別是_________________。
解析：本題以課外活動的形式，圍繞家庭燃料的變遷而展開討論，形式新穎，需要運用多個知識點綜合思考問題。（1）小題在以“煤球”為燃料的時代，我們需思考，結實的煤球燃燒是不完全的，產生CO，因此在冬天門窗緊閉時，就有煤氣中毒事件發生；為避免中毒，又使燃料得到充分利用，就有小題（2），煤球變為“蜂窩煤”以增大接觸面，使燃料燃燒更充分。有的城市為此開設燃氣廠，它是將分散用煤改為集中供應煤氣，且在煤氣意摻入少量有難聞氣味的氣體，以便煤氣泄漏時能引起人們的警覺；小題（3）CO燃燒的化學方程式和小題（4）天然氣中主要成分是CH4，它們燃燒的化學方程式都不難寫出；比較（3）、（4）寫出的兩個化學方程式，若完全燃燒分子數相同的CO和H2，所消耗的氧分子，后者是前者的四倍，因此，更換的灶具與原來的灶具相比，要擴大進風管，或者減小進氣管。
例2、為了改善空氣質量，太原市依托自身資源已將部分公交車的燃料由汽油改為“煤層天然氣”。
（1）汽油是______加工的一種產品，而“煤層天然氣”是存在于煤層中的氣體，它的主要成分是甲烷，其化學式為_______。
（2）甲烷的含碳量比汽油（主要成分可表示為C8H18）_____（填“高”或“低”），容易充分燃燒，是清潔能源。為了解決能源短缺及化石燃料造成的環境問題，人們正在開發和利用的新能源有_________。（填寫兩種）
（3）下列能源中屬于不可再生能源的一組是________。
①煤；②核燃料；③生物質能；④石油；⑤酒精
解析：石油中含有溶劑油、汽油、柴油和煤油等。根據沸點不同，可分餾得到不同的物質。通過計算可知，甲烷的含碳量比汽油低。目前人們正在開發的新能源有太陽能、地熱、風能、潮汐能、氫能、核能等清潔能源?；毫蠈俨豢稍偕Y源，另外核能是利用原子核的裂變和聚變釋放出能量，也是不可再生能源。
答案：（1）石油，CH4；（2）低，太陽能、地熱（或風能、潮汐能、氫能、核能）（合理即可）；（3）①②④。
例3、能源危機制約著社會的發展，開發和利用可再生能源是人類立足自身解決能源問題的重要舉措之一。
（1）目前，煤、石油、天然氣等化石燃料成為最主要的能源，它們的大量使用打破了生物圈中碳循環的平衡，使大氣中______的含量迅速增加，導致全球氣溫升高。
（2）氫能源是我國正在開發的新能源之一。其使用的主要途徑是設法構成原電池，從能量的轉化的角度看，原電池是一種將_______能轉化為電能的裝置。
（3）我國已經全面禁用含鉛汽油，推廣使用乙醇汽油。乙醇汽油是在汽油中加入適量的乙醇形成的混合燃料。下列敘述錯誤的是（ ）
A．乙醇汽油是一種改善環境的清潔能源，使用它能減少有害氣體的排放。
B．乙醇汽油是一種新型的化合物。
C．汽油是石油煉制的產品之一。
D．用玉米、薯類等發酵可以制得再生能源乙醇。
（4）我國能源生產和消費的地區差異很大。從我國東、中、西部的能源生產和消費占全面的比例來看，能源相對短缺的是東部地區。為了達到區域發展與資源間的平衡，近年來國家出臺了很多政策，推出了許多重大工程建設。試舉一例：___________。
（5）人類社會的不斷進步必然會帶來新一輪的能源革命。未來的新能源要代替煤、石油、天然氣等常規的不可再生的能源，從理想的角度考慮，它必須滿足許多條件，如：必須足夠豐富，可以保證長期使用；必須足夠便宜，可以保證多數人用得起；相關的制備、應用技術必須成熟，可以保證大規模使用等。除此以外，你認為還必須滿足什么條件？試寫出一條：_____________。
解析：本題是一道關于能源的綜合題，考查了學生在新情境下運用所學知識解決問題的能力。本題涉及的知識點較多，抓住題給信息，結合所學知識進行分析是解題的關鍵。
篇9
【關鍵詞】數字化教學；人體解剖與組織胚胎學；傳統教學；教學改革
【中圖分類號】R-4
0. 引言
計算機技術及網絡技術的普遍使用，使人們進入數字化時代，當前數字化技術已經深入各個領域。在醫學教育過程中數字化教學被逐漸采用，通過引用數字化技術在人體解剖與組織胚胎學的教學應用過程，讓教學模式變得科學、合理、有效。較傳統的教學方式來講有效的改善了因課時不足或強度依賴教師的狀況，創造了醫學教育的新面貌。
1. 傳統教學在人體解剖與組織胚胎學教學過程中存在的不足
1.1課堂教學標本短缺
傳統的人體解剖與組織胚胎學的教學方式，主要是以課堂講解為主，結合相應的結構圖形、實驗標本及解剖標本的輔助工具等多種元素進行輔助教學，然后通過對教學尸體的解剖加強學生的理解能力。在人體解剖教學過程中尸體標本是必不可少的教學工具，然而因尸體標本數量有限，大多數醫學院校的教學尸體標本嚴重缺乏，因此教學尸體標本供應不足嚴重影響了人體解剖學的教學質量。
1.2實體教學標本的處理對學生健康狀況的影響
實體教學標本在進入課堂前，要經過多道程序來進行甲醛處理，處理后的標本攜帶大量致癌性物質甲醛，因甲醛是一種刺激性強且易揮發的有害物質，老師和同學在課堂標本操作過程中不斷吸入大量的甲醛，對學生及老師的身體健康產生了嚴重威脅。部分學生或老師還會因承受不了甲醛刺鼻氣味，在進行標本演示時選擇遠離標本，或因氣味太強而無法全身心的投入到課堂操作過程中，這些因素對教學質量的提高產生了嚴重的影響【2】。
1.3造成不可逆轉的資源破壞
在傳統教學過程中，由于學生缺乏對人體整體結構的全方位了解，造成學生在操作過程中進行盲目切割，不但達不到教學目的，還破壞了教學標本，導致教學標本無法重復利用，對不可再生資源造成不可逆轉的破壞。
2.數字化教學在人體解剖與組織胚胎學教學應用中的優勢
2.1在全面了解人體結構的過程中提高學習效率
在數字化課堂教學過程中，通過虛擬的人體二維及三維圖像，可以讓學生從不同角度全方位的了解人體不同部位的結構狀況，還可以將不同的結構圖形進行放大、旋轉、平移、分離、組合等不同的操作，讓學生更加清晰的了解各個器官組織的空間結構，通過對整體與局部的比較分析，從而增強學生對人體各個組成部分的認知【2】。有效的減少了在教學尸體解剖過程中，甲醛對老師和學生身體健康造成的健康威脅，在一定程度上提高了教學質量。
2.2解教學尸體標本短缺，減少資源的浪費
利用數字化技術展現虛擬的人體，不但可以將人體結構精確、直觀的展現在學生面前，還可以有效的緩解教學尸體標本的短缺問題，通過數字化虛擬人體，根據課堂要求將虛擬人體進行切割成圖形，通過立體、動態等不同形式展現切割圖形，從而提高學生的理解能力。虛擬人體無論在結構圖的清晰程度、展現角度、器官組織的空間位置、內部結構等不同方面【3】，與教學尸體標本相比都有過之而無不及，從而有效的緩解了教學尸體標本的短缺問題。與此同時，學生通過對數字化技術虛擬人體的課堂學習，清楚的了解人體基本結構，在實驗課堂尸體解剖操作過程中，可以進行準確的切割，對不可再生資源進行重復利用，從而減少資源的浪費，緩解標本資源緊缺現象。
3.數字化人體組織胚胎學教學切片庫的應用對教學影響
3.1數字化人體組織胚胎學教學切片庫的應用與傳統教學實驗室的對比
組織切片學在傳統的教學過程中受到較多的限制：首先對于玻璃切片的制作過程相對繁瑣，由于玻璃屬于易碎品，所以在保存的過程的容易被損壞；對于需要特殊染色切片的標本，在保存過程中因自然環境的影響，造成不可避免的退色，給學生及老師造成觀測困難，甚至會在一定程度上誤導學生，其次學生觀察切片標本必須在標本實驗室或實驗課進行，因要想對組織的結構觀察細致，就必須依靠專門的觀察工具顯微鏡進行觀察，這對學生在時間和空間上產生了極大的限制。再次多數切片顯示的只是某個器官或細胞，學生通過顯微鏡不能快速準確的找到所學結構點，在一定程度上嚴重的影響了學習效率。通過數字化教學切片庫進行組織學觀察【4】，老師通過數字化技術可以快速進入教學主題，學生也可以快速準確的找到所學組織結構點，在一定程度上提高學習的積極性，進而提高學生的學習效率。
3.2充分利用稀有標本，實現資源共享
由于醫學院校實驗室的標本都是珍貴的教學標本，學生觀察這些標本受到實驗室開放時間及容量限制，無法進行經常性觀察。因此通過多媒體數字化技術【5】，將這些珍貴標本制作成圖形庫并上傳共享，方便學生在不同時間不同地點都能夠隨時學習。
數字化技術教學綜合了圖像、動漫、音頻、視頻等多種元素，通過不同方式提高學生的學習效率，學生不再受時間及地點的限制，可根據自身狀況選擇自學進度，不但培養了學生自學的能力，還方便學生對已學知識的自我檢測。
結語
數字化技術在人體解剖與組織胚胎學教學過程的應用，不但提高了學生的學習效率，還拓展了學生的知識面，豐富了學生的課堂學習，進而培養出具有創新意識的復合型人才。
【參考文獻】
[1]于晶.高職高專護理專業《人體解剖學》與《組織胚胎學》教學方法改進[J].齊魯護理雜志，.2011（24）
[2]催顏宏，呂會茹，秦萬生等.針對專業特色進行人體解剖學與組織胚胎學教學之體會[J].臨床合理用藥雜志.2012（5）
[3]李海艷.人體解剖教學中多媒體課件的制作和運用研究[J]. 新校園（上旬）. 2015 （12）
篇10
2010年9月，默克爾政府召開新聞會宣布，在經過近12個小時的磋商后，執政聯盟高層在…項著眼于2050年的新能源計劃上達成了一致。這一舉動無疑向世界表態，面對氣候變化和能源危機，德國已經在行動。
率先邁出石油時代?
地球距離石油枯竭還有多遠?地質學家和經濟學家預測說，40年。但或許更長也或許更短。沒有人知道確切的答案。但確切的是，石油作為不可再生資源，這一天遲早會降臨。
石油輸出國組織“歐佩克”的創建者之一，沙特阿拉伯前石油部長亞曼尼說：“正如石器時代的終結不是因為沒石頭了一樣，石油時代的終結也不會以石油枯竭為標志?！碑斎祟惸軌蛘业礁玫奶娲茉醇澳茉唇鉀Q方案時，石油或許真的會從獨n目退隱大合唱之列。而無論是面對能源危機還是應對氣候變化，綠色能源和可再生能源都顯示出了巨大的潛力。
眾所周知，全球三分之二的溫室氣體排放源自于能源利用。能源利用既是引發氣候變化的主因，又是應對氣候變化的關鍵。作為全球應對氣候變化的先鋒，德國一直非常重視通過能源政策，推動全社會節約能源、提高能效和使用可再生能源，從而積極應對氣候變化，并取得良好的環境經濟效益。
默克爾政府這個雄心勃勃的綠色能源計劃草案，聲稱要以此掀起全球的綠色能源革命。新計劃延長了德國核電站運營期限，并規劃到2050年可再生能源發電量達到電力消耗總量的80％。此計劃歷經數月激辯，可謂千呼萬喚始出來。一般認為，它是德國減緩氣候變化能源政策的重要一筆。
根據草案中的總體規劃，這一目標將分三個階段實現。2020年，可再生能源的發電量將占德國電力消耗總量的35％，至2030年這_。比例應達到50％，并最終于2050年達到占80％的目標。
盡管清潔的可再生能源在國內生產和生活中的角色分擔將越來越大，但是否意味著傳統能源將就此退出歷史舞臺呢?默克爾表示，在一段時期內，傳統能源還將起著橋梁般的過渡作用。
傳統能源惹爭議
新能源計劃聲稱要發動一場綠色革命，但是傳統能源并不會因此消失，核能及煤炭也在這一攬子計劃當中。在長達39頁的能源計劃草案中，核能雖然僅占了一頁的內容，但卻引來了最多的爭議。
默克爾領導的中執政聯盟決定推遲淘汰分布于德國的17個核電站，使得它們的平均壽命延長了12年，直到2021年后還將繼續使用。1981年前投產的核電站壽命將延長8年，較新的反應堆壽命延長14年。而根據前屆施羅德政府在2002年的決定，2021年前所有核反應堆都將被關閉。
默克爾政府作出決定確認核電的“過渡性能源”地位，立即遭到各界批評，引發柏林十萬人反核游行示威。包括綠黨在內的反對黨、民間組織以及綠色環保主義者都對這項政策進行了猛烈抨擊。輿論焦點主要集中在核廢料處理及核電的利益分配上。除了擔憂核污染，人們認為，這樣的政策只是讓大型能源企業受益，對民眾沒好處。
默克爾政府對這一決定的解釋是，電力生產的成本不能太高，不能讓人民無法負擔。而核反應堆將使電力價格保持相對穩定。此外，2011年至2016年，德國核電企業每年也將繳納23億歐元的稅金。
然而這一解釋似乎很難令作為消費者的民眾滿意。因為在德國，電價是由萊比錫歐洲能源交易所決定，而核能在其中幾乎沒有扮演任何角色。市場價格是由發電站任意剛‘間段的各種成本決定，這通常是指燃氣發電站，因為只有這類電站能夠靈活調整其產量，而且燃料成本較高。相對于天然氣，核電的成本則低廉得多。但是這并不會反映在最終電價上。決定電價的是昂貴的燃氣發電站。這意味著，能源公司能將市場電價和核電真正成本之間的差價揣入囊中。
此外，默克爾政府也還沒有放棄煤炭的打算。草案計劃用歐盟氣候和能源發展計劃提供的資金補貼煤電站的建設，但前提是這些新建的電站必須將排放的二氧化碳收集起來，儲存到地下。政府計劃在2020年前建造兩座具備二氧化碳捕獲與封存技術(CCS)的實驗電站，并計劃于2017年檢驗這一技術是否符合環境和經濟利益。如果可行，德國公司會將CCS技術出口到其他國家。
雖然核電站壽命的延長確實能給大能源公司帶來利益，但據2010年8月德國政府出資的一項研究結果，如果不使用核能，德國設定的在2050年將二氧化碳排放量比1990年水平削減80％的目標就無法實現。
核反應堆屬于能源經濟三個部門中的能源電力生產，與另外兩個供暖及交通部門并無關系。因此，家庭能源消耗中只有1/5為核能，煤電依然占家庭能源消耗的一半。
安吉拉默克爾公布的能源計劃草案不僅僅關于核能、煤炭等傳統能源，它為德國如何過渡到綠色能源的新時代提供了藍圖。
綠色新能源新時代
在草案的剩余頁面上，政府提出要在北海修建巨大的離岸風力發電場，以及生物燃料在未來能源生產中的重要作用。同時還提出了一些建議，鼓勵居民改進家庭隔熱條件、鼓勵工廠提高能源效率、鼓勵電動車的研發和推廣，并設想在歐洲建立超級電網。在電動汽車、智能電網等領域，執政聯盟已經啟動了發展計劃。
在可再生能源領域，德國已經走在了前列?，F在面對中國、美國等強有力的對手，德國政府決定加快發展步伐，通過政府施壓的方式促進技術革新和削減成本。
風能這一領域對德國未來能源供給至關重要。政府計劃援助陸地和海上風力電場的迅速發展。計劃在2030年之前將海上風力發電能力增加到250億瓦，根據估算這需要投資750億歐元。由于這是一項相對較新的技術，投資風險很難預料。德國復興信貸銀行將計劃提供的50億歐元低利率貸款用于建造前期10個海上風力發電場。
政府還考慮對海上風電場實施固定入網電價政策，以刺激對該領域的投資。此外，為了防止能源公司長期占據海上空間，卻遲遲不開始新風電場的建設，海上建設的相關法規也會進行修改。
對于陸地上的風力電場，默克爾政府希望淘汰小的舊的風力渦輪發電機，用新的更高效的技術取而代之。當然，這一切還需要修改建筑規劃法，提高公眾對風電的接受程度。
發展生物能被認為是德國新能源計劃的關鍵。生物燃料容易儲存，在沒有風和陽光的情況下能方便地轉化為電力，可平衡電力生產的季節性波動。此外，生物能還可以被用于供暖和驅動汽車。
默克爾政府計劃增加生物燃料的生產。由于德國用于種植必需原材料的空間有限，政府計劃增加生物燃料的進口。但前提是，進口燃料的生產過程必須符合可持續發展原則。比如說，如果為了種植生產燃料的作物(比如玉米)而砍伐了一片森林，那么，必須在其他地方種植新的樹林予以補償。草案
還主張更多地將生物燃料用于供暖。但前提是，燃料原料提供商必須提高自身的能源效率。
在太陽能方面草案說得尤其含糊，但最近削減太陽能發電的固定入網價格的舉措得到贊賞。草案稱之為防止對該領域過多補助的重要一步，但并沒有說明要多大程度上削減政府補助。根據德國環境目前估計，到2020年，太陽能發電量將增加510億瓦。而根據一些非政府機構估計，增長幅度只有約330億瓦。
智能電網與能源消費
要增加可再生能源的利用就必須升級電網。新電網技術將平衡風能和太陽能的產量波動。德國政府計劃在2011年設計出Target Grid 2050(目標電網2050)的概念，并打算從至少三個方面加速電網改造。
建設南北輸電線是當務之急，用于將北部的風電運往西部和南部城市。若沒有這樣的電力高速路，投入北海離岸風電場的幾十億歐元則將失去意義。德國電網還必須更好地與歐洲超級電網連接，使得多余的德國電力可以被儲存到挪威或阿爾卑斯的水電站。德國還需要一個能夠自動及時平衡能源產量過剩和短缺的智能電網，這樣才能有效利用分布在全國的幾十萬臺家庭太陽能發電機和小型燃氣發電機。
可再生能源比例的增加必須與新能源儲存技術的發展攜手前進，唯有這樣才能在電力生產長期波動的情況下確保穩定能源供應。草案列舉了四個需要改進的核心領域，包括擴充德國抽水蓄能水電站的容量，增加對外國――尤其是挪威和阿爾卑斯山地區――抽水蓄能水電站的利用，鼓勵對生物燃料的投資，用于彌補風電和太陽能發電的產量波動，以及協助能源儲存技術的發展，比如氫氣儲存技術、電動車電池技術和壓縮空氣儲能技術，政府將采取補貼和其他鼓勵投資的刺激政策。
在開源建網的同時，默克爾政府還希望通過提供財政刺激、信息、建議等方式鼓勵公司和消費者發揮其巨大的節能潛力。
建筑物耗能占德國總能耗的40％，而建筑物排放的二氧化碳占碳排放總量的1/3。相當一部分建筑非常老舊，不符合上世紀70年代制定的節能要求。因此要改造老建筑，減少能耗和暖氣使用是一項浩大工程。
默克爾政府希望在2050年前，所有德國建筑均經過改造達到新的隔熱標準，并在2020年前使供曖耗能減少20％，到2050年減少80％，此外，可再生能源將在其中占據更大比例，比如說，通過太陽能取暖。
最近的研究顯示，僅僅通過提高能源效率，德國每年就能節省100億歐元。德國政府一直對提高企業能源效率的節能系統寄予厚望。新能源計劃也不例外。從2013年開始，只有作出節能貢獻的公司才能享受能源稅的減免。
交通也是能耗的一大單位。2010年5月，默克爾政府即公布了電動車發展計劃，預備在2020年前使德國公路上行駛的電動車數量增加到100萬輛，2030年增加到500萬輛。為達到這一目標，政府打算于2011年實施新車輛登記制度，賦予駕駛電動車的人優待，比如免費停車、允許使用公交車道等。
據估計，到2040年，當電動車和混合動力汽車市場份額達到80％之后，車輛排放的二氧化碳可從目前的每公里160克減少到35克。
昂貴的夢想?
人類碳減排的腳步從哥本哈根一路走到坎昆，南北分歧依然難以彌補，減排這股勁似乎總是很難擰到一股繩兒里去。全球溫室氣體排放談判呈現群龍無首、各行其是的局面。主張積極應對氣候問題的旗手和強硬派歐盟，它為了全球氣候變化，二三十年來付出了巨大的努力，起到了表率作用，是推進氣候談判最堅決的支持方。
作為歐盟的主心骨之一，德國也一直是保護環境、應對氣候變化的積極響應者和踐行者。在經濟發展、能源利用與氣候變化保護上，德國是成績與不足并存，希望與挑戰同在。
從德國能源利用的變化趨勢來看，其可再生能源發展迅速，能效也在不斷提高。2007年德國的能源消費量較上世紀90年代初期減少了6.1％，而同期經濟卻增長了30％。由于德國的經濟增長與能源消費增長基本脫鉤，德國的溫室氣體排放量迅速減少。2008年，德國溫室氣體排放量為9.45億噸，較1990年的排放量減少了22.2％，在2008年至2012年承諾期的首年就超額完成了《京都議定書》整個承諾期21％的任務。
然而，德國在取得能源利用和氣候變化保護良好成績的同時，也面臨著全球能源需求持續增長、氣候變化合作止步不前帶來的巨大挑戰。全球氣候談判經歷山重水復的艱辛，何時才能柳暗花明的懸念似乎還得留給下一站。
