20世纪已经过去。在过去100年中，科技、社会结构、全球人口都发生了非常大变化。可以预见，21世纪这类变化仍将对社会各方面产生巨大影响。

20世纪世界经济虽然历程了多次萧条、景气、危机、复苏的反复，但世界经济有了非常大的进步。发达国家经济继续进步，很多新工业化国家和区域，尤其是进步中国家的经济呈持续飞速发展势头。
21世纪的世界经济，尤其是将来的20—25年中世界经济仍将维持飞速发展。

在将来经济的进步中，人类将面临有限的资源和保护生态环境的严峻挑战。在以后25年内，世界人口可能达到100亿，需要满足这样很多人口的食物和必要的物资。同时，需要提供相应能源、交通、住房、学校与各种机器等需要。呈指数增长的需要和有限的资源形成了尖锐的矛盾。

回顾20世纪的进步，尤其是20世纪30年代以来，正是烃类经济进步的历史，主要资源源于化石资源（煤、石油和天燃气），很多国家都觉得化石资源是保证能源和原材料提供的基础。从20年代以来的靠其提供经济进步的需要，以至于达到今日的生活水准。据统计，生物基资源所占份额非常小，在能源方面低于1%，在原材料方面也不到5%。尽管烃类对经济进步的贡献呈强劲势头，但有限的资源让人担心，而各种化工商品带来的生态和环境问题也日益紧急，因此可持续进步策略已成为全球共识，并且已被广泛同意和推行。

在可持续进步的实行中，要使经济进步与生态环境维持平衡，经济持续增长、生活健康标准不断提升、国家安全与稳定，保证资源提供具备要紧有哪些用途。因此，很多国家政府的产业界都呼吁开发和借助可再生资源来补充和取代现在过于依靠的非再生并日益降低的化石燃料资源。

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坛可再生资源开发借助问题，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/农作物资源借助加大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坛设想的推行问题。经过长期讲坛产业界、深信界和政府部门对设想目的的达成、存在问题和推行步骤获得共识，并提出了题为《推行植物/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、推行步骤明确，很多看法和技术课题及手段具备启迪性。从该两份报告中，不仅能够弄清可再生资源和内涵、开发借助的必要性和可能性，而且对怎么样拓展和促进可再生资源的开发借助提供了推行渠道。对现在可再生资源开发借助的经济技术情况、存在的障碍和误区也都作了明确的讲解。虽然两份报告都是针对美国状况提出的，但其科学性和前瞻性与很多技术内涵对大家仍不乏借鉴参考价值。

“设想”是有关于进步以植物/农作物为基础的可再生资源产业的策略，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人经过讲坛研究，第一提出对此新兴产业将来进步的设想。

1996年12月美国全国玉米种植者协会组织策略设想研讨会，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目前惯用的材料的补充来源以满足大家对化学品、材料和其他商品不断增长的需要。

本“设想”广泛地规划了此产业怎么样从现在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，一同开发，使其能成为现实的技术推行策略。

对于世界资源能否足够支持目前已经发生的急剧经济膨胀，社会上历来存在两种不同看法：一种是悲观的觉得，世界资源不能满足呈指数的经济增长。假如现有技术不可以进一步进步，而非再生资源又有限，这种悲观怎么看确实是现实的评价；其次，目前的技术正在突破，并有无限潜力，因此对将来产生乐观怎么看。

历史教育大家，只有通过协调提出明确设想，才能引导大家去解决关于将来进步的重大问题。

过去一直谈怎么办将来25年世界超越100亿人口的食品问题。获得食物只不过人类存活的一种需要，其他还有呈指数增长的对能源、运输、住宅、学校、机械与计算机等的需要，而满足这类需要的资源从何而来是应当考虑的问题。

钻探更多、更深的油气井可以提供更多的烃类材料，但油气储量毕竟有限。对现有烃类的有效借助率将会不断提升，但成效不大。纳米技术或许会促进小型化从而节省材料，但有的物件不可以缩小。问题是资源正在耗尽，何时耗尽并无关紧要，要紧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怎么样，凡将现有资源转化为可再生资源，都是符合可持续进步的方向，也适应环境和生态需要。因此，应用植物/农作物资源的设想是乐观的。

伴随适用性研究和开发的进展，大家可以发现很多经济上可行的策略来满足整个地球的需要。该"设想"确定了方向和相应的规划，采取手段打造借助植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是紧急的，但机会也是很难衡量的。人类可以适应变化，但需要同意所面临的挑战。序言中从两方面进一步说明“设想”提出的背景：

1、界定植物/农作物基资源

植物/农作物基资源是指源于肯定范围的植物系统，主如果农作物、林商品和食品、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渠道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目前所用的很多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。另一个主要不同是烃类及其提取系统已经开发并加工处置其所需要的材料型商品，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。

近期生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为目前需要的化学商品和新型中间人体及商品制造提供了新的经济机会。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产很多植物/农作物基资源。过去50年，这种资源的重点主如果面向食物、饲料和纤维生产。

2、烃类经济

20世纪后期，世界经济进步非常快，生产增长率有非常大提升，特别是各发达国家，一些进步中国家也不断增长。成功的增长和进步过程中起主要用途的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和借助提供了大家目前所享受的经济效益和生活水准。很多国家都依赖这种资源来满足能源和原材料的需要。

在过去50年中，很多的研究开发在能源生产和基础商品制造方面创造了很多可以很多增值的工艺过程。市场经济明显地受大家提升生活水准的意愿所驱动，以创造各种商品。生物基资源的用量非常小。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。由此从经济角度看还不可以赶上工业材料，而以烃类为基础的经济却兴盛昌盛。

烃类虽然将继续起到很有效的经济进步平台用途，但在其将来应用中却有若干问题有待解决。第一是对石油化学商品的应用环境问题日益遭到关注，伴随又产生了很多有关的问题。化石燃料是一类正在降低的材料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充，因为它们是可再生的，所以为经济有序地向可持续进步转变创造了机会。

通过对能源状况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，很多专家提出世界可采和探明储量，如按目前消费水平计算只能提供50-100年，此处的一个要紧假设是“目前消费水平”是维持不变，但从全世界人口增长和生活水准变化来考虑，此假设是不适当的。目前世界上按人口平均的能源消费水平差距非常大，详见表1，很多进步中国家都将增加能源消费。将来的能源提供问题是多方面的，由于进步中国家人口海量。比如，中国按人口平均能源消费等于美国水平的1/3，其需要增加的能量数目约等于美国目前全年能源用总量。

表1目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
12200 7500 7000 1500 1200 900


一些有效借助烃类的开发或有助于需要增长问题的解决，但对烃类找到补充资源是完全必要的，只有这样才能维持可持续进步的工业基础。

新技术开发和应用需要时间。石油化学工业本身的进步就是一个事例。
1920年烃类原材料经济并不像今天如此具备吸引力，过了50年，开始适应化石燃料情况的工艺。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。

目前正是拓展很多研究开发工作、借助各种可再生资源和各种新工艺、并开始在各种可供选择的渠道中提出选择标准的时候。目前进行研究并不意味系统要立即改变，但，烃类经济的经济学将来将出现问题：要支付高额环境成本，或是因为材料缺少而价格上扬。

投资适用性研究可以在将来能源和原材料间进行有关的比较，提供很需要的选择。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备吸引力。而在最近，研究和开发可能只在一些范围内进行，使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学材料市场，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年开发借助植物/农作物可再生资源的设想的目的；“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进步、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目前对日益降低的非再生资源的依靠。

本“设想”的内涵重点是打造新的观念，即植物基资源是愈加要紧的工业材料资源。非再生资源可能因经济和环境原因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非可有可无的，它对满足将来的需要很迫切。当然，需要有效地加工和借助这类植物衍生材料。其新渠道的研究从目前就要开始，为经济进步有足够的时间，保证解决环境而进行好的合作。

要获得有效果的进展，应当确定以下的方向性目的：

1、2020年化学基础商品中至少有10%来自植物的可再生资源材料，到2050年提升到50%。

2、打造植物基系统，用有效的转化加工工艺生产可再生材料，为2020年选中的商品提供经济合理、对环境瓜敏锐的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基材料系统的经济合理性和潜在效益，显示工业应用机会的新范围，为2020年将来国内和出口的需要做出贡献。

3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间打造合伙人关系，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，科研与开发方面要拟定有详细目的和需要的相应计划，支持上述方向性目的的达成，从而也可获得投资的优势。

植物/农作物基资源借助近况和前景

1、近况

烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础材料，已经成为现代生活的主要依赖。
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/农作物基资源现在尚未有效借助，主如果由于可用性差、水平不高、提供不稳或是价格高。要推进和提升植物/农作物可再生资源应用的兴趣，需要从以下几个方面来剖析。

1、实用性

尽管消费总量不高，但植物基材料目前在化学品方面应用面非常广，如用于油漆、粘合剂及润滑液等。黄豆是植物袖的传统材料，伴随基因工程进展，可以生产满足特殊润滑液市场需要的专门润滑油。近期，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、多数氨基酸与各种蛋白质等化学品生产中，植物基资源是主要材料，详见表2。

表2、美国植物基资源用量 万t/a 类别 用量 作用与功效
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 汽车轮胎，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


在多数状况下，应用的植物基材料主如果原始状况分子。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办法按需要将烃类裂解成几种简单分子，如甲烷、丙烯等。用这类基础材料进行化学合成，制造所需要的复杂的分子。

在少数状况下，植物/农作物材料进行裂解成为不一样的基础分子，比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211亿磅玉米使用新型酶发酵办法生产9亿加仑乙醇，从而加工为90亿加仑混合汽油。从很多实例看，植物基材料有肯定实用性，虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子，但却包含了很多生产的中间体及商品。

2、提供及水平

植物系统区域分布广，因为土壤和气候条件不同，致使提供和水平的差异。森林和农业系统的进步已经缩小了天然野生植物的提供差异。

生物质的总产量虽然非常大，但因为没经济的转化技术而使其应用受限制。一些新进展如迅速裂解提供了从中获得低分子量商品的机会，假如能在离别技术上进一步革新，就能推进此应用。生物质资源可以来自迅速增长木材、田边作物与其他专门培植的植物物种。另一潜在的生物质资源是目前为食用和饲料种植的农作物，如玉米、黄豆、小麦和高梁等。通常情况下这类作物只应用其产量的一半。此4种作物估计每英亩约有2600磅遗留在田地中，总计约有5200亿磅。一部分留在耕地以改良土壤结构，但大多数运出去，作为材料应用。因此需要有适合的、本钱低的储运系统和加工技术。

提供方面的主要问题是对原始生产的管理。目前，树木可作木材和纸浆，种植农作物只不过为食品、饲料和纤维加工，没在综合借助上进行优化。对植物/农作物投入的本钱评价基础是未经优化的植物生产系统，因此经济性不佳。一些边际土地的借助可以扩大植物基可再生资源材料基地。但从经济上比较，其非常难达到经济可行目的。在估算其经济回报时，要考虑化肥、农药等化学品的用法成本。要增加可再生资源来源，除去要提升边际土地借助率外，主要应是怎么样对良田打造优化种植生产系统。

目前低投入、低产出的植物生产对农民很难盈利，并不利于农村进步，也不可以为加工业提供底价材料。但在产出方面，数目和水平相差甚大，从此系统得到的商品势必价格较高，紧急地限制了经济上的可行性。而且，因为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，同时改变边际土地的借助。除此之外借助生产率高的土地作为植物/农作物可再生资源的材料基地，这也有益于解决数目和水平上的波动变化。

农村依据市场需要规划种植计划，如依据乙醇市场还是植物油供需状况，做出种玉米还是种黄豆的选择，第二则要进行第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。这类选择都对产出经济效益有非常大影响。面对“设想”需要扩大食品或饲料、饲料或材料、油料或淀粉、纤维或糖、药品或聚合物等等选择范围。要依据提供或需要来决策，就需要进一步仔细研究有关课题。

3、植物/农作物基材料本钱

借助植物/农作物基可再生资源主如果本钱问题，它与烃类相比是不经济的。工业生产需要很多的实惠材料。植物材料价格实惠，假如能开发适合的系统将极具角逐能力。借助植物/农作物基材料生产化学品的本钱比较，详见表3。

表3、植物/农作物基化学品生产本钱 类别 生产量 万吨 一般办法 USD/1b 植物衍生 USD/1b 植物衍生占总产量%
糠醛 30 0.75 0.78 97.0
粘合剂 500 1.65 1.40 40.0
脂肪酸 250 0.46 0.33 40.0
表面活性剂 350 0.45 0.45 35.0
醋酸 230 0.33 0.35 17.5
增塑剂 80 1.50 2.50 15.0
炭黑 150 0.50 0.45 12.0
洗涤剂 1260 1.10 1.75 11.0
颜料 1550 2.00 5.80 6.0
染料 450 12.00 21.00 6.0
墙涂料 780 0.50 1.20 3.5
油墨 350 2.00 2.50 3.5
专用涂料 240 0.80 1.75 2.0
塑料 3000 0.50 2.00 1.8



事实上,在制造业中使用不一样的化学加工工艺对其本钱影响非常大。

植物/农作物基可再生资源不是一种替代性资源,而是为工业材料提供的补充资源。本钱问题并不是只限于材料,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。

2、前景

因为植物/农作物基可再生资源的来源不同，每种来源的材料又可以借助不一样的加工工艺，构成了一种多维的进步前景。本“设想”运用矩阵剖析办法进行探讨。不同投人的植物材料，可以运用不一样的加工系统，并获得各种不一样的开发成效。

1、废料和副产物借助

从目前看，借助机会多，但需要有新的加工技术才能使其成为更要紧的资源。

现代化学

森林工业已经将副产物借助进步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与用树皮制丹宁。农作物的磨榨工业开发了很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，很多食品加工业，如蔬菜和水果却没开发相应的副产借助加工工艺，常常将副产淀粉和糖排放入周围环境。副产物的借助具备很多进步机会，提取及销售其所含的有效成分是减少主产物本钱的方法，而且从策略上看是扩大借助植物基资源。

改进化学

木本植物和有的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。实惠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借助植物基材料的又一技术渠道。改进化学办法具备潜力，可以使植物衍生的废料加工借助提升经济回报率。

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，再将它离别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借助机会，伴随离别技术的提升，生物加工工艺可以获得更为广泛的应用。

新分子

在此方面好像不太要紧，从废料中生产新分子不是一条最好渠道。

2、现有农作物

从最近看扩大应用具备最好机会。

现代化学

从化学工业整体看，并没|觉得植物衍生材料具备较高的经济价值，但具体|问题要具体剖析。石油化工借助烃类而不需要碳水化合物和其他生物基分子。

改进化学

假如植物衍生材料是结构型的生物质，含有木质素和纤维素等成分，其具备肯定优势。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借助此类资源的机会。除林产资源外，约有5200亿磅的生物质资源现在尚未加以借助。改变加工工艺路线可以提升借助现有资源的效益。新的工艺开发可以提供借助糖和淀粉的机会。植物淀粉有不同来源，如水稻、土豆、玉米和小麦，它们的性质、作用与功效都不同，因此需要改进其化学办法，发挥其潜能。新化学工艺与生物加工及一流的离别技术综合起来可产生非常大效益。

生物加工工艺

植物作为生物加工材料量大而多样，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非常大：用酶转换玉米衍生的葡萄糖生产高果糖的玉米糖浆。近期从玉米葡萄糖经过发酵制琥珀酸也获得成功。琥珀酸盐可以用作制一些化学商品如丁二醇、四氢呋喃，这类中间体又可进一步加工制成很多种商品。目前，用10亿磅这种材料可得到价值13亿USD商品，目前正在中试。多种学科进行合作就可获得好的成效，这是短期内获得效果的一种好运行模式。

新分子

植物材料的投入固定，借助基因改性所用微生物或是专用酶，可产生新分子。此工作现在只在非常小的市场中进行。当市场对具备特殊性能的新品需要增加，投入产出或许会促进其进步，技术和经济的综合研究要沿着产品研发链进行，从界定所需要的商品——需要的特质——分子结构——中间体——酶技术——蛋白质/基因工程——投入植物的最好材料——生产优化等。

3、新鲜农作物

此项作为中期进步机会。

现代化学

由于化学工业一般不觉得农作物的借助能获得较高的经济价值，因此新鲜农作物并无吸引力。过去曾觉得可以减少本钱，但事实上的技术限制否定了其经济性。

改进化学

从投入产出看，存在类似问题，假如改进的化学工艺需要专门的农作物，-新鲜农作物或许会有优势。另一优势是在物流方面。根据改进工艺推行和运作规模，所需材料只能就近提供新鲜农作物。因此改进工艺应当与提供系统平行进行才能互相支持一同进步。植物作为材料补充资源时，困难在于很多烃类加工装置不坐落于农作物和森林种植区域，而植物基材料运输成本非常高。

生物加工工艺

与改性化学类似,不同在于怎么样将材料加工成中间体和最后商品。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非常重要的原因。

4、改性基因类植物

这是中长期进步机会，其可提供的效果现在尚很难想像，以后是不是出现碳水化合物经济，或是其他经济，这要看打造在生物工程基础上的新工业平台所能发挥有哪些用途。

现代化学

基因改性植物基材料可能成为现有些烃类加工系统材料。但，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材料。当然这类变革都要从经济和环境两方面来评价其效益。

改性化学

对优化植物/农作物基材料投入和加工有好处，应当进行此方面研究。至于何时见效则要依据基因技术进展及其达到工业化时间来确定。

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。生物工程具备长期潜力，在材料投入和生物技术本身之间创优，有时所需要的可作基础材料的分子可以部分在植物材料内进行合成，用生物转化或高度专门化的生物/化学工艺进行离别。为了继续应用化石燃料生产专门商品，需要进行研究开发，使有限资源能获得最大的价值。

新分子

过去20年中，塑料已成为最大的工业部门，在日常代替了玻璃、陶瓷、木材和金属。市场将会依据买家的意愿和需要发生变化。材料科学将继续进步，市场销售者将继续设计新的消费品，塑料的将来变化很难预料。能作为新工业进步平台基础的新分子将会不少，物理与化学科学与生物工程材料结合将产生新的范围。植物基可再生资源将是将来的主要资源。新陈代谢工程是将丰富资源制导致所需基础材料的途径，支持社会基础设施。开发和拓宽其可能性，需要一流的技术，这将是将来新范围。

生物技术的潜在影响及推行“设想”的工作渠道

生物技术的潜在影响

对一个新的技术范围进行评价，可以从如下几个方面来剖析：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、察看开发进程、审视所获得的成功进展。

90年代初期，很多人对生物技术将对农作物带来非常大变化是持怀疑态度的。到1996年，转基因作物在产业化方面获得成功，明确地澄清了这个问题。这类早期的效果是关于新的作物保护渠道，对保护植物生产免受病虫害起了要紧用途，对进一步知道和学会怎么样改进植物组分也非常重要。

因为管理方面的需要，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Pioneer Hi-Bred等都在进行。

为了改变植物组分以提升营养成分，改变加工性能，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，包含碳水化合物的变革、油和脂肪酸改性、提升氨基酸水平、蛋白质形态操作、纤维特质改性、产生抗体、工业酶生产、二级化合物操作、新型聚合物生产。

转基因技术进步很飞速，为植物基材料扩大应用开辟了新的渠道，使其可以为工业生产提供分子基础材料和更为复杂的分子材料。用植物基材料主产聚合物，制造塑料就是一个成功事例。从A1-coligenen entrophus细菌的3种基因已经能转入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate，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，一般用的植物培植产率已经提升了3倍，依据农作物满足食物、饲料和纤维不同作用与功效，选择不一样的办法得到具备不同特质的产物。高级植物种植要用基因图谱和转基因技术，进一步提升食物和饲料生产需要提供的植物基材料。

生物技术对植物基材料已经产生革命性的影响。但，用生物技术来改变植物，使之合适烃类经济需要，并非一条最好渠道。这就需要进一步弄清什么是工业链需要的原因，而这类原因又是能在将来转基因植物基可再生资源中具备最大的优势。

推行“设想”的工作渠道

要成功推行美国可再生资源开发借助的策略设想中所提出的大纲，需要将研究、开发、工业过程工程与对将来的市场知道等项工作有效地集成起来。适应“设想”的多学科计划与每个项目的协作都需要有一一同的目的，向前沿技术迈进。应用改进的化学工艺加工现有些农作物，包含集成运用生物工艺，可以纳入短期计划之内，从目前到以后10年可以着手推行。这是研究中的一个热门。另一个热门是观念上的飞跃，超越目前的烃类化学，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年甚至更长时期内推行并产生影响。上述两个热门都是目前在研究中进行投资，在不同期限内可以获得回报。

假如在这类范围内获得成功，在工业应用上就能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减少这类系统本钱的一种机制，或是改变提供情况，满足工业进步需要。

当审视植物基可再生资源的前景时，可以看到Supply chain本身包括着很多重大课题。不同物种进步有各自的地理优势，可以形成专门材料的加工中心，包含进入国内和海外两个市场。对转基因作物的辨别保护机制仍在变化，植物基可再生资源上的这类系统都需要进一步研究。

本“设想”并不是要给各种问题以答案，而是指出将来潜在的可能，在各方面采取肯定的步骤就能使其达成。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”提出的目的进行开发工作。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需要。

优化生物质和农作物基材料生产，达到计划应用需要情况。
为植物基材料的Supply chain提出装置、地址、贮运和分销手段，包含加大农村经济的机制。
加速进步基于改性化学和生物工艺的新工艺，同时考虑借助植物/农作物基可再生资源材料。
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打折待遇。投资项目选择标准应考虑时间需要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要增长是一个策略性手段，也是使美国在21世纪继续维持领先地位的策略性选择。开发基础资源具备经济、环境和社会方面有哪些好处。机会是明确的，考虑将来的设想是需要的，要联合投资者对新渠道进行投资，才能创造一个安全的将来。

“设想”文本中不止一处引用达尔文的名言“可以幸存下来的物种，不是最强的，更不是最聪明的，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年设想推行的技术指南》，是《植物/农作物基可再生资源2020年设想》的补充，提出的目的是：支持“设想”方向，确定进步中的主要障碍和问题，确定优先的研究范围。

要达到上述目的需要进行协调观念开发，采集专家证明，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建议，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”结合现实情况提出存在的主要障碍与问题，再确定研究与开发范围，从而找出优先研究开发的课题。这类课题所属范围都是能为借助可再生资源达成可持续进步起最大杠杆用途的研究范围。通过参加“技术指南”研究和编制的专家的专业状况反映出在化工制造中应用生物基材料需要涉及多门学科。但有3个产业是中心，即化学、生物和农业，每一个产业都涉及几门不一样的学科，如农业，林业和石油化学。

1、农业和林业

农业：是一个广泛的定义，包含谷物生产、林地和牧场等。这类土地上生产的农商品和林商品一块构成生物基材料，它们通过太阳能，大方中的CO2和土壤中养分进行原始生产而成为可再生资源。美国拥有很多优良土地，丰富的自然水资源和一流的技术基础，通过资源保护和借助，每年可产生可再生资源的巨大财富。 林业：在美国有超越6.5亿英亩（1英亩=4046.24平米）的森林，从业人口140万，每年生产价值2000亿USD商品。过去10年内，纸张部门的增长比木材业快。木材和纸商品收购循环借助率高，每年有约4000万t纸再生借助。美国的林业已经拟定出2020年进步设想与相应的研究计划。该设想呼吁进行研究，用一流的生物和遥感技术与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小白段将会出现大的跃进。在不久的以后，可生产出大数目和优质的作物。除去饲料和食品，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，或许会在植物体内制造完全新型的聚合物，并可很多生产，成为经济的消成本品。

美国将技术进展应用于植物和农作物的调整，使其在农业、林业和制造业中维持可持续进步的领先地位起着主要用途。国家的将来明显地要依赖最近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，对大家生活产生的影响是50年前很难想像的。石油化学工业成功地创造了海量商品，从高性能的喷气发动机燃料到基础化学品与很多聚合物，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，已经打造了可观的基础设施来处置和加工化石燃料。美国天天要用1390万桶烃类材料，多数是作为燃料型商品，用于化工及其他工业基础材料生产，天天约为260万桶油短类材料。

近年来，工业化学品和塑料生产都有巨大的增长。塑料工业从业职员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USD数计的投资，才获得了今日收获。假如塑料制品的材料没可再生资源，早晚有一天会变得十分昂贵。一方面，是不是还有上万亿桶的石油开采量，原油价格能否在每桶10USD以内。世界原油生产已经变化飞速，而且有很多不定原因。其次，化石燃料资源是有限的，这是无可争议的事实。要紧的是考虑当提供呈峰值时将来价格的敏锐度，而不是去争论何时是油将用尽的理论时间。近期因为几处新资源的发现及应用，在20年内原油产量或许会有所增加。但，需要注意美国一直是原油进口国，50%原油靠进口。假如原油进口一旦停止，北美可使用的化石燃料资源储量按现在消费水平只能保持约14年。假如维持现在进口水平而不增加，也只能用28年。当然，将会有新的改进的抽提技术，比如水平钻探和核磁共振钻孔等，但要在近年获得效果，期望是不大的。

用可再生资源补充石油化学品，要从目前开始，由少量到很多逐步进行，有关研究工作要立即开始。不考虑化石材料提供衰退时间表的争论，因为人口增长与一些新兴国家大家生活质量提升，需要将继续增长。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，无论怎么样在美国开发可再生资源作为工业材料都是十分要紧的。

“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，伴随进步观念到位，2050年要提升到50%”。应该注意无论是美国还是全世界总消费量的增加是非常快的，由于即便2020年的10%目的是按当时的生产总量计算，也比目前消费水平要提升4—5倍，绝对的增加更大。假如2020年消费水平本身提升1倍，可再生资源的绝对指标也要翻番。

换言之，不可以期望可再生资源在不变的需要环境下能完全取代烃类资源，而只有当消费商品需要增加，可再生资源可以能满足此增加需要中的一部分。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保持目前的消费水平。按此指标可以形成以下的观念：

因为不是一个角逐替代策略，可再生资源并不与非再生资源直接角逐。
需要用可再生资源和非再生资源两种资源来满足将来20年的需要。
30年将来，可能要更多依赖可再生资源，由于那时的化石燃料将会非常贵而且有限。满足最近指标的支持和研究完全与长期目的维持一致，这类方向性指标，很了解地表明面临的挑战是巨大的，需要从目前就采取行动，应当开始打造通向扩大借助可再生资源的道路。除去打造可操作的可再生资源基础指标外，其他一些有关的指标也是非常重要的，包含：
打造系统，通过加大经济靠谱性的基础设施支持，将提供、制造和分销等活动集成起来。
通过功能基因学来提升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，除应用现有些组分外，要发展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的方向对确定目的与研究指标要反复交叉检验，使其能坚持可再生燃料/能源需要的目的。
在生产和分销中要开发维持稳定提供的渠道，在年生产肯定范围基础上控制一些原因，如价格、数目、性能、区域分布、水平等。同时要拟定提出这类原因的规范。
打造进一步合伙人关系，改进综合集成，通过加大农村进步来支持获得成功。
“设想”的目的要达成，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商品和开发补充性的化学改性商品获得效果就能达到2020年可再生资源应用增加5倍的目的。这类进展也将为2020年未来的进一步进步奠定基础。

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商品的整个系统中有很多障碍和问题，其中重点性障碍和问题是：

植物科学方面：基因学、酶、新陈代谢和组分。
生产方面：单位本钱、收率、持续性、基础设计、植物设计。
加工方面：经济学、离别、转化、生物催化、基础设施。
应用方面：经济学、功能性、性能、新作用与功效。
应用方面：价格性能比、性能、知觉、市场开发。
现将上述重点性障碍和问题择要分别介绍于下。
1、关于应用方面（材料驱动问题）

1、经济学

单位本钱是目前植物衍生材料用的主要障碍，也是常常引起争论的一个问题，问题的核心是角逐性本钱状况。在多数状况下，应用植物基材料的本钱都比较高，很难与以烃类材料为基础的加工工艺角逐。但，本钱角逐状况有几个很复杂的原因互相影响，诸如商品价值、材料本钱、产量、需要加工程度与所用基础材料的性能等。因此假如将来的策略只考虑减少本是不会成功的。非常重要的经济推进原因不是本钱本身，而是制得的商品和制造成本的差价。

商品价格是很多原因的函数，诸如商品借助、性能、买家爱好和需要等，而制导致本则受原材料价格、提供的持续性、加工、废料处置成本和投资等诸原因影响，要符合目前的具备角逐性的通用化学品工业的低本钱需要。但，从长远考虑，只进行本钱比较是有问题的，由于将来的化石燃料的本钱是很难预测的。

在目前状况下，用烃类材料生产消费型商品的加工效率是非常高的。但这并不是是化石材料本身拥有的特征。由于石油化工已经研究了100年，有了3代科学家，政府投入了很多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，发展植物基材料应用来适应已臻成熟的烃类加工需要并非一条唯一的道路，现在应用数目还是极少的。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升其功能性。在石油化工中先进行材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，可以在很多商品中应用。但，在目前加工系统中尚无很多应用。用量有限是什么原因有几个方面，其中主要的是因为缺少对其功能性的理解，而只注意其本钱。近期，已经由植物衍生的蛋白质聚合物研制出塑料薄膜的试验商品，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，现在对植物基础材料的反应性和功能性尚不够知道，因此限制了新应用思路的产生。

2、关于应用方面（需要驱动问题）

1、市场开发的成本

植物衍生材料应用的一个重点性障碍是市场开发成本高。正如很多新品市场一样，新品的研究总是是由小公司开始的，它们投资不足，缺少继续进步的资源，常常只停留在试验阶段。工业化的成功率低，因为没肯定的提供量而常使商品衰落。因此，需要大力改进产品研发和支持机制，而且要进行与商品有关的市场开发，这是扩大借助可再生资源的主要工作。现在市场上应用的规范都是基于石化商品，没适应生物基商品的规范，这也是要成功地与石化商品角逐的另一障碍。

2、认识问题

植物衍生材料常给人以较低级的印象，这可能是因为目前处于“石化年代”之故。对某些制造厂家来讲，它的性能较差，主如果由于未得优化。虽然公众环境意识增强，但对植物基商品需要尚不足以创造市场来拉动技术开发。因此，目前可再生资源的进展主如果基于技术推进的结果，只有增加市场拉动才能有力吸引公司更多投资。没要变革的冲击，就不会有更多的变革。因此，假如没各种经济倾斜渠道，近况是很难改变的。

3、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打造了加工和分销烃类基础商品的有效基础设施。因为依靠进口原油，美国的多数基础设施是建设在海岸线上。因此，很多现有些加工装置并不合适很多植物基材料的采集。植物材料都是在木材加工厂、榨油厂和玉米湿法加工厂进行加工，它们最好接近于提供地。要应用很多植物材料就需要进一步将提供和加工制造集成起来。应当发展确立农村进步优势和重点的策略和手段，更好地鼓励多用可再生资源。

2、离别技术

应用植物于工业作用与功效的一个重点性障碍是缺少植物组分的离别技术。树木具备很复杂的成分如木质纤维素。此成分强度高，但要将它离别为有用的分子组分则非常困难。多数农作物收成品是种子，它们含有碳水化合物、蛋白质、油分和数万种其他组分。一般对很多谷物发芽和成长都能进行好的安排，而对其作为材料进行分别管理则非常困难。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，但怎么样将专门形态的蛋白质和纯的含碳组分离别则仍是困难。在植物基材料加工中常遇见很稀的水溶液物料，处置成本非常高而且技术困难，这是应当要解决的问题。将反应与离别集成起来的加工系统可能是一个解决问题的方向。但此类系统现在应用有限。而且还未被开发作为植物基材料方面的应用。通过引入某些基因而使植物增加新的组分，就更需要应用一流的离别技术来收购有意义的新组分。比如生物聚合物开发中现在就因缺少高效纯净的经济上可行的分馏工艺技术而遭到限制。植物的组分如不可以有效地离别出来，就不可能控制最后商品的特质和水平。

3、转换技术

要借助植物中各种组分的另一问题是将这类非均相的混杂材料转换成较为简单的分子，这才能进行进一步反应。在植物基材料中，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，这类催化剂具备多种功能并可以进行收购。

常识不足是另一重点性障碍，现在大家尚缺少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质等方面常识。这类常识的缺少和不足就构成很难辨别植物的差异性，缺少辨别的方法，因此也就很难考虑作为材料的应用。发酵是用来将某些农作物转化为各种商品的工艺，转化是非均相的。所用的转化方法，副产借助和离别等方面仍有很多有待改进之处。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常识，还原化学方面较少，这类都是植物系统加工所需要的。现在特别缺少关于还原生物催化剂共生因子系统方面的实践常识。

植物材料加工工艺开发的另一个大的障碍是目前缺少有关的教育培训。现在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很基础的生物工艺常识和有限的要紧生物离别的常识。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极少。

4、生产方面

1、收率、持续性和基础设施

由于现在尚未借助很多植物基材料，除木材和造纸外，只不过关注将来的提供分销而不是现实存在的问题。但，这类对达成可再生资源的目的都是十分要紧的。在提供的持续性方面，数目和水平都是未知数。假如植物基材料能加工成简单的碳分子，其持续性问题就不成重点。但假如要设计应用其中某种特殊组分，或是要直接抽取其中某种专门组分，材料的水平和数目的稳定性就尤为重要。

在一些状况下，提供持续性中的不确定原因事实上就是风险管理的内容。将来的石油化工提供问题和可再生资源提供问题都有风险。对石油化工来讲，将来的提供不桷定原因可能因世界上一些地区的政治变化而增加。而对植物基材料来讲，气候可能成为不确定的区域原因。假如某些专门植物不可以很多生产可能致使贸易上的不确定原因，这类问题无需采取断然手段，但需重视通过改变基础设施来保证经济靠谱性。另一个冲击提供持续性的不确定原因是将来的农作物作用与功效是作为食物还是作为工业材料。一方面是依据提供短缺理论，觉得农业很难提供飞跃增长的人口和消费品增长所需的材料。事实上，从需要角度看，食物和材料都在增长，即便不考虑可再生资源进行工业借助，食物本身也存在问题。解决食物问题的策略也会就是解决工业材料问题的策略。因此，在提供方面需要应用新技术，如生物技术，如此才能维持产率不断提升，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让人激励的前景，要进一步充分借助尚有很多工作有待进行。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知道，不可以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常识匮乏是其进步中的限制原因。

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。但这门科学现在最初，与类似的医学范围相比所获得的支持还是非常有限的。基因转变中的另一收获是让更多的专用基因嵌入和对质体与细胞核的常规转变。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，但将这类出现的新技术应用于可再生资源的专门研究则极少。

要使科学常识不断深化，在一定量上取决于消除这类主要障碍，有的已被叫做多学科的研究。但，需要努力加大和协调才能促进现有些障碍准时地被克服。换言之，基因管理的研究需要紧密地与植物内含聚合物的功能性与离别工程等研究相结合。

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》列出为解决植物/农作物基可再生资源借助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程度大小列出研究开发课题，每一个研究课题的影响都有其时间范围，其中最近表示0—3年、中期表示2010年、长期表示2020年，最近目的的达到可用以衡量面向2020年可再生资源开发借助设想的前进节奏。

1、植物科学研究方面

1、最近影响课题

应用功能基因学知道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；

开发能实时进行植物组分的定量剖析工具；

改进转基因办法，尤其是对麦杆基因的专门嵌入，要在1998年基础上提升效益10倍；

开发1—2种主要农作物的基因标记系列，使之能够帮助摆在有用的可再生组件含量；

将80%现有些germ plasm base进行编目，有效借助各类淀粉、蛋白质和油分；

找寻进步中的生物信息学借助渠道，推进可再生资源的研究和开发，

弄清nuclear-plastid 相互用途。

2、中期影响课题

在新陈代谢过程和碳流中至少弄清50个限制速率的重点步骤；

借助功能基因学弄清分子、细胞和整个植物的控制管理；

为主要植物用于可再生资源的组分拟定标准；

在2种植物中，打造碳库并为细胞分割确定控制点；

在plastid 转变中高效率办法的打造；

创建示范工厂，使主要组分借助率大于60%或是专门碳键大于3O%；

借助基因开关的办法；

打造为植物可再生资源借助的生物信息学基础。

3、长期影响课题

重新设计新陈代谢过程，提供有用的碳结构骨架；

应用有针对性进化技术打造100个将来材料的品种库；

设计新型分子或改性现有化合物，使之适应于功能需要；

为提供工业用材料，创制2种新植物类型；

借助简单的细胞组织进行本钱和能源效率评价；

借助计算机技术设计植物组分。

2、生产研究方面

1、最近影响课题

提升亩产量10%~15%以减少原材料单位本钱；

改变农业管理，提升肥料借助效率和虫害防治，

确定至少10种影响材料组分和水平的原因；

对至少10种具备潜力的系统和植物种类的亩产效率进行定标赶超（如主要农作物、林业和多年生类型等）；

调节气候条件对生产的影响；

每年对2种农作物的潜力进行评价或用其他办法评价亩产量；

提升目前农业加工中废料借助率5倍；

在单位投入基础上提升贫瘠土地产量2倍。

2、中期影响课题

提升产量，使单位投入的碳产出为1998年基础上的2倍；

为长期可持续进步，开发尽可能减小土地、大方和水借助影响的系统办法；

对收成产物和主要植物成分打造标准；

专门设计收成装备，尽可能增大碳的收成；

开发新的借助办法，使目前遗留在土地上的农作物45%能得到借助，

培育适应专门土地和土壤的农作物；

打造农业信息学基础，重点是不同来源的可再生资源植物种类、生产价值、水平和单位本钱。

3、长期影响课题

在化石燃料排出废气中CO2的固定；

从目前植物/农作物生产中消除碳的废料；

设计新的农作物/植物成长系统，优化材料收购率；

对主要能源获得和固定，提升化合效率；

对收成前期工作和部分就地加工的装置进行设计；

对连续生产系统进行设计和评价。

3、加工研究方面

1、最近影响课题

改进离别技术，处置大于95%的非均—植物材料；

改进单体基础材料变换的生物催化剂；

开发3种具备高选择性的迅速反应强力催化剂；

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并进行评价；

将微生物进行工程化，改变非均—植物的发酵；

提升废物借助率2倍；

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；

在植物材料中借助天然立体化学办法的评价。

2、中期影响课题

应用5种以上高级离别系统；

为经济捕集植物单体和聚合物开发改进的离别——纯化技术；

为2种以上植物种类打造经济共生系统；

通过分子进化技术设计并创制50种新型酶；

开发100种以上具备性能本钱特质的新型酶库；

研究反应性分级系统；

对微生物、酶和化学品库的性能打造信息学基础，用于特殊的转化。

3、长期影响课题

达成材料加工中无废料的多种产出的连续工艺；

为改性植物和组分设计新设施；

为3种以上新品设计新机制；

固态酶转化；

设计14种化学与生物结合型反应器；

评价植物组分在离别前相内有哪些用途。

4、应用和基础设施研究方面

1、最近影响课题

探求3种在现有加工装置上扩大应用植物材料的机会；

剖析测量系统，对90%以上的主要植物组分进行定量；

实时评价单位性能本钱和增值本钱的办法；

评价运输系统及本钱；

计算出100%年加工贮存量和投人产出的需要量；

创建基础设施，扩大借助农业废料。

2、中期影响课匾

深入学会植物中10种以上组分和碳键新陈代谢体的结构与功能关系常识；

开发对优质原材料的100%辨别保护系统；

为价值驱动的生产和定货达成营销推广软件；

对在同一地址的多目的借助区的协同用途进行评价；

对原材料组分和加工过程中的中间产物达成实时定量剖析方法；

开发生产预测方法，准确性大于95%；

在一组植物材料性能基础上打造信息学基础，如单位本钱、性能、功能性、最好来源、应用范围等。

3、长期影响课题

所需功能进行分子结构设计制备植物化合物至少10种；

在植物生产区内开发至少5个制造借助中心；

开发3种以上有新功能的新材料；

提出扩大借助可再生资源所需的教育培训需要；

在植物组分功能间协同用途的借助；

设计最后商品的贮存和运输，使之到达销售中心和出口；

为供需关系的控制创建减轻超越90%风险的策略。

目前，美国有一些项目已在进行，可视为工业材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。PHB可在植物中生成，作为制造生物降解塑料的材料，用适合的细菌基因进行转化并弄清植物内在的新陈代谢路径，从而构成制备办法。目前正在进行离别、生产标准等项工作。

其二是用玉米淀粉作材料，通过酶反应制备聚乳酸。Cargi11-Dow合资企业已在充分研究的基础上进一步投资数百万USD打造制造装置进行工业开发。PLA是一种生物裂解聚合物，材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要紧原因。最后的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具备聚苯乙烯、聚烯烃和纤维素的功能性。

协同与合作是获得成功的渠道

将来借助可再生资源需要采取一条多学科和跨行业渠道。在很多范围内的研究收获都提供了进步机会，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。但各个方面内的任何进展假如只当作孤立的技术范围是远远不够的，需要更有力的有关研究计划，采取平行的和协调的方法进行工作，才能获得成就。

要获得有效益的进展需要采取多学科的渠道，这是很了解的。但，任何一个组织都很难具有这样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”中提出的需要需将重点瞄准有限的热门目的同步获得进展。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，所有这类都要走相互协同的道路。比如，一位科学家可能发现一种新型聚合物，具备可以作为高级生物降解塑料的功能，但，此研究成就的价值遭到以下一些原因的限制：发现适合的基因、新陈代谢过程靠谱性、:最好作物种类是不是能有足够的产率和可承受的本钱、各种聚合物组分离别可能和借助此材料制造新品的办法等。所有这类原因都需通过研究和开发才能获得相应的进展。进行这类研究开发要采取最好渠道保证研究成就重点的目的互相协调、平行地进行，此渠道要鼓励私营部门的参与。

目前，植物和农作物作为生物质和材料已被应用，诸如淀粉、蛋白质、脂肪酸和异戊二烯化合物。林业主如果为纸浆和造纸提供材料。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，但各种用量都极少。因为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，从而显示出新的进步机会。

“技术指南”已经突出了将来获得进展的渠道，而且确定了系统的每个组成部分的目的。成功地达到这类目的就可达成“设想”中确定的到2020年可再生资源借助增加5倍的目的，同时也为2020年将来进一步进步奠定了基础。 按“技术指南”目的提出课题是大家用所有些天然资源满足不断增长的消费品和能源的需要。目前进行研究将为以后的商品选择提供机会。可再生资源需要将注意焦点放在以下几个方面：进步方向、最好科学思维的应用、最早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”已经提出了需要和研究开发课题，其目的就是为美国发展推行一条成功的可再生资源策略。而且也选出了需要优先支持的范围，它们都是从几个已经确定的科学研究和工业开发需要中选择出来的，而且考虑了在高级可再生资源的重点部门有最大的投资回报。

将来世界很多方面都会延续但将发生变化。幸运的是大家已看见其需要并具备科学智慧适应变化的进步。美国要维持领先地位就要继续采取飞速的行动来满足扩大借助可持续进步的可再生资源的需要。持续的科学突破和技术进步才能满足资源借助的挑战。这类挑战正在大家面前，大家面临的挑战是为满足大家对商品不断增长的需要。

“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达成“设想”的重要程度：

一是植物的投人，同时要考虑废料和副产物借助、改性基因学的应用。

二是加工系统，同时考虑目前化学和新型分子。

由上述两个方面的各有关内容组成技术前沿，从中再确定热门，集中力量、协同突破，最后的一同目的是达成“植物/农作物基可再生资源2020年设想”。