2020年12月10日，美国能源部（DOE）宣布资助3500万美元支持生物能原料及藻类技术研发，旨在提升生物燃料生产、生物能发电及生物产品生产相关技术水平，降低其风险和成本，以推进美国的生物经济发展。本次资助重点关注两大主题。

　　1、研究城市固体废弃物的特征以生产可转化原料。资助金额为1500万美元，研究内容包括：

　　（1）检测独特城市固体废弃物流内部及其之间的关键特征的可变性。城市固体废弃物的特征可变性对特定转化技术至关重要，有助于确定生产可转化的原料所需的步骤。特征可变性研究包括：化学、物理和生物学等多种特征，宏观、微观和分子等多个尺度，传送带上的快速和实时测量等多种速度，多种场合，季节、年份等多种时间段。特征可变性的检测范围包含水分子含量、颗粒大小或形状指标、密度、无机含量、近似或极端分析、分子或化学组成、流变学和污染源等。

　　该主题的预期创新目标包括：建立城市固体废物资源库地图，涵盖所有关键特征值，并记录其地理或季节变化；测量城市固体废弃物混合流中纸张、纸板、木材、纺织品、塑料等各种有机组分的含量；利用化学、生物和物理分析的标准方法，以及流变测量与宏观、微观、分子尺度的检测、识别和评估技术，检测城市固体废弃物的空间和时间特征。

　　（2）开发快速/实时测量的新方法。稳健、快速和低成本的分析技术是原料生产所需的预处理系统的重要组成，也是产业界开展商业部署的关键步骤。快速分析技术与人工智能相结合，将成为任何预处理的重要组成，并将提高原料质量并降低原料成本。开发在线过程控制系统，在属性存在差异时可使用该系统提高预处理性能。

　　该主题的预测创新目标包括：开发快速/实时传感器，包括气体传感器、比色传感器或光谱仪，如近红外光谱、拉曼光谱、核磁共振、傅里叶变换红外光谱等；应用人工智能或其他数据处理/分析/策略/过程控制技术；开发新型、快速的化学、生物和物理分析方法；开发宏观、微观或分子尺度的快速检测和识别关键特性的技术。

　　2、提升藻类生产力。资助金额为2000万美元，研究内容包括：

　　（1）通过传统的二氧化碳供应法提高藻类产量。该研究主题致力于通过改良菌株或培育技术开发提高生产力的方法，同时根据需要利用传统的二氧化碳输送方法来促进藻类的生长。①在改良菌株方面，研究内容包括：通过定向进化改善工业菌株的耐受性；通过基因工程改良菌株提高目标生化成分含量，同时降低下游加工的总成本；完善育种策略提升藻类生产力等方法。②在改良培育技术方面，研究内容包括：通过物理、机械、化学和生物方法保护作物；识别和引入更具胁迫耐受性或更能抵抗掠食者和害虫的新型细菌或互补藻类；改良培育方法减少病虫害以及与其他藻类的竞争。

　　（2）通过直接空气碳捕集提高藻类产量。该主题的研究目标是通过开发作为藻类培育系统组成部分的直接空气碳捕集技术，提高藻类产量。①在改良菌株方面，研究内容包括：通过基因工程工具增加细胞表面输运二氧化碳的数量；评价类胡萝卜素的基因和结构成分，运用合成生物学工具改进固定、调控中心碳代谢酶的表达以提高整体光合效率；创建光照和黑暗条件代谢二氧化碳通量模型，以寻求能增加白天净碳同化并减少夜间由于黑暗呼吸而导致二氧化碳释放的方法。②在改良种植方面，研究内容包括：在碱性条件下培养高产菌株；利用生物学机制或作物保护策略以保持培养基中高含量溶解性无机碳的含量；通过工程化藻类和菌群减少溶解性有机碳损失；创建生物体和系统级的夜间培养能量损失模型，改变培育操作以减少损失。                （郑颖 岳芳）