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生物基基础化学品未来或可代替石油和煤炭产品
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  • 2015-08-13 15:46:08
  • 中国石油和化工网
  •   理论上讲,所有石油和煤炭能做的产品,未来生物基材料产业都能实现。短期内什么产品可能先获得突破呢?不少专家都给出了同一个答案——生物基基础化学品。


      前沿课题升温:


      关键技术寻求突破


      专家认为,生物基基础化学品是世界科技领域的前沿和热点之一,也是最有可能取得突破的方向。其优势在于,一些传统石化路线很难合成的化合物,通过生物化工方法可以很容易得到。比如羰基化合物传统合成路线需要进行选择性氧化,而选择性氧化是目前最难的化学反应之一。生物质本身就具有这样的天然结构,经过简单的脱水就能够获得。


      前些年,生物发酵技术广泛应用于食品和医药领域,在化学品领域的应用一直未受重视。然而近几年,相关研究逐渐升温。我国生物质资源丰富,在以微生物转化为核心的生物化工科技创新方面有一定优势。业界一直在生物基化学品合成方面的关键技术寻求突破,建立石油化学品原料替代路线,逐步转变我国工业化进程对化石资源过分依赖的局面。此外,随着我国环保力度的不断加强及绿色制造热的来临,发酵技术越来越受到生物化工企业的重视。


      产业化之路:


      行百里者半九十


      据中国石化抚顺石油化工研究院佟明友高工介绍,目前有几个生物发酵技术已成功产业化。譬如,发酵生产长链二元酸技术已在山东凯赛生物、山东翰林生物、清江石化等企业批量生产,总产能约7万吨/年;L-乳酸发酵生产技术已在河南金丹乳酸科技股份有限公司产业化。但对多数产品而言,产业化问题一直是横亘在行业发展之路上的现实关口。大部分科研单位研发的技术不能及时在企业得到应用推广,无异于“行百里者半九十”。


      由中国石化抚顺石油化工研究院研发的生物法合成1,3-丙二醇技术已成功完成中试,并通过中石化科技部组织的技术鉴定,形成了成套技术方案,完成了3000吨/年工艺包开发。佟明友表示,关于该技术已有很多企业在问询,但由于企业顾虑较多,担心装置放大后存在不确定因素,增加技术难度和成本,产业化问题一直迟迟未能解决。据了解,清华大学和大连理工大学在此领域的研究较早也相对成熟,但也未实现产业化。由于该技术生产步骤较复杂,还需要在精简工艺步骤、降低工艺成本上下功夫。而对3-羟基丙酸的生产,各科研单位的研究还处于实验室阶段。


      我国异戊二烯天然资源匮乏,而应用化学法规模化生产异戊二烯的技术尚不成熟,制约着相关产业的发展。因此,利用生物技术制备生物基异戊二烯成为重要研发方向。中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物基材料重点实验室咸漠研究员接受中国化工报记者采访时表示,该研究团队以可再生的生物质资源为原料,成功合成了生物基异戊二烯,产品品质优良,纯度达99%以上。该技术提供的异戊二烯合成成本与石化基异戊二烯处于同一水平,且生产过程绿色环保、经济可行性强。目前,吨级生物异戊二烯合成和收集系统已建成,正处于中试阶段。待验证后可放大至百吨及乃至千吨级,应用于工厂生产。据了解,其他科研院所也在做该方面的研究,但均未有项目产业化消息。


      攻关方向:


      构建先进工业菌种体系


      构建先进工业菌种体系,对提升我国发酵工业技术水平、寻找新的化学物质合成与生产技术路径十分必要。


      江南大学生物工程学院系统与生物加工研究室陈坚教授表示,近年来,我国发酵工艺关键技术问题没有获得很好解决的原因是,大部分科研人员进入了一个误区,花了90%的时间和精力用于解析相关的生理机制、构建基因工程操作体系、重构代谢途径和功能。但事实证明这些方法并不总是有效的,建立高效快速的筛选方法才是决定细胞工厂构建与改进的成败关键。据了解,江南大学研发出了高通量筛选技术,可以筛选出代谢途径清晰但调控复杂的初级代谢产物,例如丙酮酸、苯丙酮酸、α-酮戊二酸等,还可以筛选出代谢途径尚未清晰阐明的次级代谢产物等。


      陈坚认为,行业应建立新一代的工业菌种育种、人工细胞合成与生物系统工程技术体系,革新我国传统生物化工产业,增强国际竞争力。同时,行业还应利用生物技术与化工、信息、工程等领域的交叉研究成果,发展生物系统工程技术,提高生物过程的效率,进一步降低成本,提高产业国际竞争力,为基础化工产业做出贡献。

  • 文章关键词: 生物基基础化学品
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