大力發(fā)展新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)
2014-05-17 16:24:56
admin
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據(jù)中國食品產(chǎn)業(yè)網(wǎng)2008年9月3日訊 太陽作為一個巨大的能源寶庫，為人類社會的繁衍和延續(xù)提供了充足的保障，來源于太陽能、水和CO2的生物質(zhì)的生產(chǎn)及其加工將會實(shí)現(xiàn)人類與自然真正和諧和科學(xué)的發(fā)展。就發(fā)展我國以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為核心的工業(yè)生物技術(shù)等方面的問題，中國工程院院士、南京工業(yè)大學(xué)校長歐陽平凱教授接受了記者的專訪。
記者：為什么要大力發(fā)展新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)？
歐陽平凱：應(yīng)當(dāng)看到，迄今為止，我國已開展了大量的生物催化和生物轉(zhuǎn)化的研究和開發(fā)工作，并成功地對部分過程進(jìn)行了綠色改造，取得了顯著的成績。但進(jìn)入新世紀(jì)，糧食供給不足和石油資源短缺，對上述以糧食和石油為原料的生物加工過程提出了新的挑戰(zhàn)。與此同時，很多傳統(tǒng)生物轉(zhuǎn)化工藝和產(chǎn)品也存在著能耗高、污染十分嚴(yán)重、CO2排放多的問題，導(dǎo)致一些傳統(tǒng)生化產(chǎn)品面臨退化與淘汰。如糧食乙醇的快速發(fā)展已在國際上引起廣泛的爭議。因此，我國亟須采取相應(yīng)對策，大力發(fā)展新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)。以生物質(zhì)資源高效利用為目標(biāo)，以新型高效生物催化劑利用為核心，大規(guī)模生產(chǎn)人類物質(zhì)文明所需的化學(xué)品、材料和能源等，通過資源替代、加工路線變更和平臺化合物變更，進(jìn)而調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)生產(chǎn)過程的節(jié)能、減排和降耗，為我國構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的和諧社會作出貢獻(xiàn)。
記者：發(fā)展新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)都面臨哪些需要解決的問題？
歐陽平凱：第一，必須解決具有中國特色的生物質(zhì)路線圖問題。我國人口眾多，本身是一個糧食資源短缺的國家，因此大力發(fā)展利用糧食資源的生物加工工業(yè)很不現(xiàn)實(shí)。但我國的木薯、菊芋等可用貧瘠土地種植的高產(chǎn)非糧作物正在快速發(fā)展，同時每年可產(chǎn)生廢棄生物質(zhì)，如農(nóng)林廢棄物、城市生活垃圾、禽畜糞便等約20億噸，若能通過利用新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，構(gòu)建具有中國特色的生物質(zhì)路線圖，可將其用于生物能源、材料和化學(xué)品的制造，同時實(shí)現(xiàn)水、氮、磷、鉀的大循環(huán)。
第二是要大力挖掘和發(fā)揮光合作用的巨大潛力。光合作用是自然界*主要的物質(zhì)制造途徑。因此，通過充分挖掘光合作用潛力，實(shí)現(xiàn)某些產(chǎn)品的真正工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，有可能成為生物質(zhì)加工的另一個重要原料來源。如通過NREL（美國國家能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室）報道的數(shù)據(jù)估算，利用微藻生產(chǎn)生物柴油替代全美國的運(yùn)輸燃料僅需要約6000萬畝荒地。但目前綜合成本太高，限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
第三在技術(shù)方面需要解決的問題有非糧生物質(zhì)的高效利用、新型生物產(chǎn)品加工路線的開發(fā)等。在產(chǎn)品體系方面，利用低品位生物質(zhì)資源進(jìn)行生物能源生產(chǎn)，從而替代化石能源，減少CO2凈排放，降低污染，可能將成為新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。精細(xì)與專用化學(xué)品有著巨大的市場潛力，也應(yīng)受到關(guān)注。
記者：如何構(gòu)建我國新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化體系？
歐陽平凱：石油資源的枯竭和糧食產(chǎn)量的限制，使得依賴石油加工的石化能源生產(chǎn)和以糧食為原料的生物能源的生產(chǎn)已危機(jī)重重。未來中國，如何養(yǎng)活15億人口，如何提供他們每年約需消耗的60億噸標(biāo)煤和20億噸生物質(zhì)，已成為擺在我們面前的一個重大挑戰(zhàn)。對于中國來講，在可耕種土地資源缺乏、石油價格暴漲的情況下，大規(guī)模培養(yǎng)含油微藻來生產(chǎn)生物柴油是一個潛在新方向。
我國是一個人口眾多，石油、水和可耕種土地資源均特別少的國家。因此，應(yīng)利用我國豐富的太陽能資源，以生物多樣性和大生物鏈的原理為基礎(chǔ)，通過充分發(fā)揮生物催化和生物轉(zhuǎn)化的高效性、高選擇性，構(gòu)建中國新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化體系和生物質(zhì)大循環(huán)的模式，形成陽光生化經(jīng)濟(jì)模式，生產(chǎn)能源、材料和化學(xué)品，同時解決環(huán)境污染、CO2排放問題。通過大力發(fā)展新一代生物催化和生物轉(zhuǎn)化，走出未來中國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展將面臨的困境。
記者：請簡要介紹一下當(dāng)前我國生物催化和生物轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的情況。
歐陽平凱：自2003年以來，以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為核心的工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展受到了我國政府的高度重視。通過多年的建設(shè)和積累，我國已構(gòu)建了新的生物催化和生物轉(zhuǎn)化的研究體系與技術(shù)平臺，應(yīng)用新技術(shù)手段的新菌種和酶的改造和篩選已成體系，極大地提高了篩選效率、縮短了周期。以糧食作物和油料作物為原料的生物煉制體系形成了新的產(chǎn)業(yè)模式，燃料乙醇生產(chǎn)已形成相當(dāng)規(guī)模，纖維質(zhì)原料水解制備燃料乙醇正受到青睞，秸稈氣化熱電聯(lián)產(chǎn)整套體系也已形成。
此外，我國精細(xì)化學(xué)品的制造技術(shù)平臺已經(jīng)形成，基因工程菌發(fā)酵平臺日趨成熟與完善。過程與裝備技術(shù)也得到快速發(fā)展，如模擬移動床和膜分離裝備被引入1,6-二磷酸果糖和核苷酸的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，大大減少了原材料消耗、水耗和污染物排放，降低了成本，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。