研究方向
植物光合作用合成的生物质资源，特别是以各类农作物秸秆为代表的木质纤维素类生物质，可以通过生物炼制的技术路线生产材料、能源和化学品。这些生物基产品，不仅是可再生的，而且使用过程不增加环境温室气体总量，因此也是环境友好的。然而，与基于石油、煤炭和天然气等化石资源生产的同类产品相比，生物基产品生产成本高的问题突出，在基础科学研究和创新技术开发方面均提出了挑战，主要研究方向包括如下几个方面：
1. 木质纤维素类生物质的结构解析
以秸秆为代表的木质纤维素类生物质，在植物生长发育过程实现物质传输的同时，还提供支撑和保护，自然进化使这类生物质形成了坚韧的结构，与糖质和淀粉质原料相比，具有加工转化难的突出问题。解析木质纤维素类生物质主要组分纤维素、半纤维素和木质素生物合成与降解的分子机制，是研究开发加工转化技术的科学基础，研究工作主要集中在：
1）木质纤维素分子结构表征及解析
2）生物质高效节能预处理技术开发
2. 高效生物转化酶制剂和微生物菌株
生物炼制的核心是基于酶催化和微生物发酵的生物反应，这一过程虽然具有反应条件温和的特点，但表观速率慢和产物浓度低的问题非常突出。表观速率慢导致反应时间长，生物反应器生产强度低，生物转化过程设备投资大；产物浓度低不仅导致下游产品分离过程能耗高，而且产生大量废水。基于各种组学研究进展发展的代谢工程和合成生物学技术与方法，为研究开发高效酶制剂和微生物菌株奠定了基础，研究工作主要集中在：
1）纤维素酶合成分子机制及液体深层发酵生产
2）胁迫耐受性好C5和C6混合糖发酵菌株构建
3. 基于碳资源梯级利用的生物过程工程
基于微生物细胞培养与发酵的生物转化通常产生大量二氧化碳，显著降低了碳资源的利用率。以等摩尔副产二氧化碳的乙醇发酵为例，乙醇对糖理论上质量转化收率仅为51%。生物转化过程碳资源梯级利用是解决这一问题的有效途径，研究工作主要集中在：
1）微生物发酵生产乙醇等能源产品和化学品（C资源一级利用）
2）废糟液等厌氧消化生产沼气/生物燃气（C资源二级利用）
3）基于发酵副产二氧化碳和沼液的能源微藻培养（C资源三级利用）
4）单元集成、系统优化、技术经济分析和生命周期评价