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大力发展新一代生物催化和生物转化技术

2014-05-17 16:24:56 杭州沃腾膜工程有限公司 已读
来源:《科学与健康》 / 时间:2008-9-4 8:56:20
  据中国食品产业网2008年9月3日讯 太阳作为一个巨大的能源宝库,为人类社会的繁衍和延续提供了充足的保障,来源于太阳能、水和CO2的生物质的生产及其加工将会实现人类与自然真正和谐和科学的发展。就发展我国以生物催化和生物转化为核心的工业生物技术等方面的问题,中国工程院院士、南京工业大学校长欧阳平凯教授接受了记者的专访。
  记者:为什么要大力发展新一代生物催化和生物转化技术?
  欧阳平凯:应当看到,迄今为止,我国已开展了大量的生物催化和生物转化的研究和开发工作,并成功地对部分过程进行了绿色改造,取得了显著的成绩。但进入新世纪,粮食供给不足和石油资源短缺,对上述以粮食和石油为原料的生物加工过程提出了新的挑战。与此同时,很多传统生物转化工艺和产品也存在着能耗高、污染十分严重、CO2排放多的问题,导致一些传统生化产品面临退化与淘汰。如粮食乙醇的快速发展已在国际上引起广泛的争议。因此,我国亟须采取相应对策,大力发展新一代生物催化和生物转化技术。以生物质资源高效利用为目标,以新型高效生物催化剂利用为核心,大规模生产人类物质文明所需的化学品、材料和能源等,通过资源替代、加工路线变更和平台化合物变更,进而调整产业结构,实现物质生产过程的节能、减排和降耗,为我国构建可持续发展的和谐社会作出贡献。
  记者:发展新一代生物催化和生物转化技术都面临哪些需要解决的问题?
  欧阳平凯:第一,必须解决具有中国特色的生物质路线图问题。我国人口众多,本身是一个粮食资源短缺的国家,因此大力发展利用粮食资源的生物加工工业很不现实。但我国的木薯、菊芋等可用贫瘠土地种植的高产非粮作物正在快速发展,同时每年可产生废弃生物质,如农林废弃物、城市生活垃圾、禽畜粪便等约20亿吨,若能通过利用新一代生物催化和生物转化技术,构建具有中国特色的生物质路线图,可将其用于生物能源、材料和化学品的制造,同时实现水、氮、磷、钾的大循环。
  第二是要大力挖掘和发挥光合作用的巨大潜力。光合作用是自然界最主要的物质制造途径。因此,通过充分挖掘光合作用潜力,实现某些产品的真正工业规模的生产,有可能成为生物质加工的另一个重要原料来源。如通过NREL(美国国家能源部可再生能源实验室)报道的数据估算,利用微藻生产生物柴油替代全美国的运输燃料仅需要约6000万亩荒地。但目前综合成本太高,限制了其大规模工业化应用。
  第三在技术方面需要解决的问题有非粮生物质的高效利用、新型生物产品加工路线的开发等。在产品体系方面,利用低品位生物质资源进行生物能源生产,从而替代化石能源,减少CO2净排放,降低污染,可能将成为新一代生物催化和生物转化研究的重点领域。精细与专用化学品有着巨大的市场潜力,也应受到关注。
  记者:如何构建我国新一代生物催化和生物转化体系?
  欧阳平凯:石油资源的枯竭和粮食产量的限制,使得依赖石油加工的石化能源生产和以粮食为原料的生物能源的生产已危机重重。未来中国,如何养活15亿人口,如何提供他们每年约需消耗的60亿吨标煤和20亿吨生物质,已成为摆在我们面前的一个重大挑战。对于中国来讲,在可耕种土地资源缺乏、石油价格暴涨的情况下,大规模培养含油微藻来生产生物柴油是一个潜在新方向。
  我国是一个人口众多,石油、水和可耕种土地资源均特别少的国家。因此,应利用我国丰富的太阳能资源,以生物多样性和大生物链的原理为基础,通过充分发挥生物催化和生物转化的高效性、高选择性,构建中国新一代生物催化和生物转化体系和生物质大循环的模式,形成阳光生化经济模式,生产能源、材料和化学品,同时解决环境污染、CO2排放问题。通过大力发展新一代生物催化和生物转化,走出未来中国社会和经济发展将面临的困境。
  记者:请简要介绍一下当前我国生物催化和生物转化领域的情况。
  欧阳平凯:自2003年以来,以生物催化和生物转化为核心的工业生物技术的发展受到了我国政府的高度重视。通过多年的建设和积累,我国已构建了新的生物催化和生物转化的研究体系与技术平台,应用新技术手段的新菌种和酶的改造和筛选已成体系,极大地提高了筛选效率、缩短了周期。以粮食作物和油料作物为原料的生物炼制体系形成了新的产业模式,燃料乙醇生产已形成相当规模,纤维质原料水解制备燃料乙醇正受到青睐,秸秆气化热电联产整套体系也已形成。
  此外,我国精细化学品的制造技术平台已经形成,基因工程菌发酵平台日趋成熟与完善。过程与装备技术也得到快速发展,如模拟移动床和膜分离装备被引入1,6-二磷酸果糖和核苷酸的大规模工业化生产中,大大减少了原材料消耗、水耗和污染物排放,降低了成本,产生了显著的经济效益。

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