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生物化工行业:石化绿色低碳的希望之路

2015/2/8 22:34:31
文章来源:网络

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  传统化工是以煤和石油等为基本原料,你能否设想一下,农作物秸秆、林木剩余物等这些生物质材料,也能成为化工原料吗?实际上这已经成为现实,以生物质为基本原料的生物化工在世界范围方兴未艾,被称为21世纪最有生命力的技术,也是石油化工绿色低碳的希望之路。在《中国石化“十二五”科技进步规划》中,生物化工成为需要重点创新突破的战略性新技术之一。扬子石化研究院对生物法制丁二酸进行了大量的研究工作,其成果已经应用到该公司正在建设的千吨级生物法制丁二酸中试装置上。

  化腐朽为神奇

  据扬子研究院生物化工博士马江锋介绍,生物化工与石油化工和煤化工的主要区别,是后两者在反应中要有催化剂,而生物化工,则是在微生物的作用下产生化学反应,也就是要进行发酵。实际上发酵技术在我国早就有了,传统的酿酒、制酱、酿醋都需要发酵,发酵控制得如何是这些产品制作是否成功的关键。而工业生物技术与传统发酵的区别,在于原料从粮食直接发酵过渡到分离后的单糖、多糖,发酵过程从多菌共存发酵过渡到纯菌种发酵,同时在整个工业生物技术中引入了先进的定向进化、代谢工程、蛋白质工程、多参数发酵过程调控等技术。通过工业生物技术转化,可以制成各种各样的化工产品,目前世界上采用生物制造的丁醇、丙烯酸、乙醇、丙烯酰胺等大宗化学品年产量已达1100多万吨,每年可节省原油1100余万吨,减排二氧化碳近3300万吨。另一方面,我国若能将城市生活垃圾、农产品加工剩余物、水生植物低劣生物质资源等通过生物炼制生产生物能源等,则一年约可产生1800亿立方米生物甲烷,相当于节省1.4亿吨标煤,减排约5亿吨二氧化碳。如果能将城市生活污水也通过生物的方法善加利用,可节水182亿吨。生物化工,真是“化腐朽为神奇”!

  绿色化工的“酵母”

  生物化工对于促进工业技术进步和产业调整、促进绿色化学工业的发展起着至关重要的作用,可以说是绿色化工的“酵母”。马江锋指出,生物技术不仅可提供大量廉价的化工原料和产品,而且还将改变某些化工产品的传统工艺,甚至一些性能优异的化合物也将通过生物催化合成。现代生物技术引入化工行业,既可改造传统化工产品及工艺,又有研制新型化工产品的巨大潜力。生物化工的发展将有力地推动生物技术和化工生产技术的变革和进步,产生巨大的经济效益和社会效益。有专家预见,将来在化工领域20%-30%的化学工艺过程将会被生物技术过程所取代,生物技术产业将成为21世纪的主导产业之一,生物化工将成为21世纪的重要化工产业。

  生物化工应用已涉及到人民生活的方方面面,包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。马江锋举了这样几个例子:生物化工开发生物固氮领域,研制高效优质生物固氮菌剂,并探究粮食作物自主固氮功能,为减少化学氮肥,实现农业绿色革命作出贡献,同时探索高等动物及人体肠道内固氮菌及其功能,为人类制造食用固氮菌剂,改变现有食品结构,使之多元化,富含营养保健功能,达到药膳结合开辟途径;提高微生物生产丙烯酰胺、聚-β-羟丁酸工业化生产水平,既有利于生物可降解塑料产业化,又有益于保护生态环境;发展再生资源,通过细菌合成纤维素等工程,开辟化工新原料源,使废弃的有机物等通过现代微生物技术手段获取更多的化工产品,实现废物资源化。

  发展生物化工时不我待

  生物化工已经成为世界著名化学公司争夺的热点。生物技术从医药领域逐渐向化工领域转移,使传统的以石油为原料的化学工业发生变化,向条件温和、以可再生资源为原料的生物加工过程转移。如传统化学法合成的丙烯酰胺已在日本实现了生物法合成工业化,成本和产品纯度都优于化学法合成的丙烯酰胺。又如杜邦公司开发的生物法合成乙醛酸的转化率和选择性都达到1O0%,明显优于化学合成法。

  发展生物化工,对于我国石化企业已是时不我待。随着我国现代生物技术的蓬勃发展,近年来,我国生物化工取得了可喜的成就,并形成了新的发展特点:以仿照跟踪为主向自主创新转变、以实验室研究为主向模式化生产转变、以国内市场为主向开拓国外市场转变,并逐渐形成了独立自主开发生物化工的初步能力。但是与发达国家相比,尤其是美国、日本,我国在生物化工研发和应用上仍然存在差距,技术力量还是相对薄弱,产品种类有待于进一步拓展,生物化工产业化的关键技术和设备也需要不断发展。在中国石化建设世界一流能源化工公司的进程中,生物化工是不可缺少的一环。从事这项工作的专家们希望,积极培养一批具有生物、化工和机电等综合能力的新型生物技术研究、开发人才,将自主研究和引进先进技术相结合,优先支持、鼓励研究开发具有自主知识产权的新产品、新材料、新工艺、新设备,逐步形成一批中国石化生物化工的优势产品,为生物化工技术产业增长方式的转变和可持续发展服务,用生物技术改造传统的化工技术,建立新型生物化工产业,让生物化工为中国石化的发展如虎添翼。

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