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可持续发展的支柱——工业生物技术(2)

时间:2006-03-14 09:57来源:江苏科技信息 作者:bioguider 阅读:


工业生物技术是以微生物或酶为催化剂进行物质转化,大规模生产人类所需的化学品、医药、能源、材料等,是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。它为医药生物技术提供下游支撑,为农业生物技术提供后加工手段。以生物催化与生物转化为核心的工业生物技术是生物技术革命的第三个浪潮,是“21世纪化学工业的基本工具”。20世纪后叶由于分子生物学的突破性成就,生物技术为医药、农业和工业领域带来了革命性的飞跃。1982年重组人胰岛素上市,标志着医药生物技术(red  biotechnology)的巨大成就;1996年转基因大豆、玉米、油菜相继上市,标志着农业生物技术(green  biotechnology)的巨大成就;2000年聚乳酸上市,标志着工业生物技术(white  biotechnology)的巨大成就。人类基因组学及相关研究有力推动了医药生物技术的发展,动植物基因组学及相关研究有力推动了农业生物技术的发展,微生物基因组及相关研究有力地推动了工业生物技术的发展。需要特别指出的是,微生物物种巨大的多样性及其基因改造的巨大潜力,将其与精细现代工程技术结合,为人类提供了新的巨大机遇,工业生物技术的发展前景十分诱人。工业生物技术在支撑新世纪社会进步与经济发展的技术体系中的地位已经被提到空前的战略高度。世界经合组织指出:“工业生物技术是工业可持续发展最有希望的技术”。欧美日已不同程度的制订出在今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划。到2020年,将有50%的有机化学品和材料将产自生物原料,而工业生物技术将起核心作用。工业生物技术作为一种战略先导技术,是可持续发展的一个重要趋势,对我国社会、经济的发展具有重大战略意义。

由于石油短缺形势加剧,世界石油市场供需矛盾严重失衡,造成石油价格飞涨,目前已达到55美元/桶的新纪录。石油价格翻番,燃料油价格上涨约50%,苯、甲苯、乙烯、乙二醇等大宗化学品(基本化工原料)的价格大幅上涨,有的达2~3倍,使得下游制造业的成本负担大幅度增加,我国大批下游企业面临严重的运行危机,并且影响到人民生活。根据石油价格走势判断,在未来相当长时期内石油价格仍将维持在高价位,并有进一步上涨的可能性。石油价格上涨所带来的经济压力不得不转嫁到能源化学品和大宗化学品(基本化工原料)的生产成本中,使得能源化学品和大宗化学品的价格飞涨,并使得能源化学品和大宗化学品的经济竞争力下降。另一方面,随着生物技术的进步,生物资源量不断增加,且年年再生。目前工业生物技术进步迅速,特别是基因工程技术、生物催化剂的快速改造技术、生物转化的过程耦合技术、产业化技术等。利用工业生物技术生产化学品的成本正在逐步下降。随着石油价格的上涨和工业生物技术的进步,石油加工化学品的生产路线将被生物质加工生产化学品路线所取代。目前,在某些化学品的生产领域,工业生物技术与石油化工技术相比,已经具备了现实的经济竞争力。因此,大力发展工业生物技术具有重大现实意义。

工业生物技术将给我国工业实现跨越式发展,实现资源、环境健康全面协调的科学发展提供新的机遇。工业生物技术具有高效、高选择性和低污染的特点,是整个国际社会由化石经济向生物经济过渡的必要手段。大力发展工业生物技术,推行过程工业的生物制造,可以有效提升和改造现有传统生产技术,大大减少原材料和能源消耗,使产品精细化,提高经济效益,进而形成新的产业和新的经济增长点。生物技术与现代化工技术联手,改造传统化学加工方式,变更工艺,用高效、低耗、低污染的工业生物技术取而代之,变更原料路线,并逐步由可再生的生物质资源来代替石油和化石原料。在未来20年内,立足于我国人力资源在数量和质量上的优势,立足于我国特有的生物资源优势和已有的生物技术产业优势,在生命科学领域取得重大突破的基础上发展工业生物技术的创新技术,完全有可能在发展基础支柱产业和提升传统工业技术的过程中,为我国在20年左右的时间里实现从生物加工大国向生物加工强国的跨越。以工业生物技术为核心的生物能源、生物材料以及生物质资源化技术将会得到突破,并得到广泛应用。此外,通过工业生物技术的研究为最终解决生物能源和材料的生物制造及生物质资源化提供技术支持。这对我国的经济发展,对解决我国资源和能源短缺问题,对加强我国的国际竞争力具有重要的战略意义。

工业生物技术发展现状与发展趋势

1.化学品

工业生物技术应用于大规模化学品生产已初见端倪,如农用化学品、精细化学品、大宗化学品、药物和高分子材料等领域。目前已见报道的工业化过程约有130个。美国该行业的产值已达200亿美元,超过了生物医药行业。全球许多公司正投入大量资金用于生物催化的研发,试图对化学品进行廉价生产,并开发一些新的化学品生产路线。日本的三菱化纤、协和发酵和味之素等公司已开发了许多新筛选的菌种和酶用于工业生物技术,使得工业生物技术成为一个独特的研究热点。欧洲的BASF、DSM、Lonza、Degussa和Roche等大型跨国公司已纷纷转向工业生物技术领域,并均已有产品投放市场。美国国家委员会预测,到2020年,将有50%的有机化学品和材料产自生物质原料,而工业生物技术将起着核心作用。

2.生物能源

(1)燃料酒精

目前,燃料酒精是应用最广泛的生物燃料,也是较为理想的汽油替代品,具有辛烷值高、抗爆性好等优点。巴西每年以甘蔗渣作为原料,生产30亿加仑酒精,以满足大部分的汽车燃料需求。美国每年大约有超过15亿加仑的燃料酒精加到汽油中。我国也非常重视燃料酒精的开发。目前我国酒精年产量为300多万吨,仅次于巴西、美国,列世界第三。其中发酵法酒精占绝对优势,80%左右的酒精用淀粉质原料,10%的酒精用废糖蜜生产,以纤维素原料生产的酒精约占2%左右。中国将全面推广使用车用酒精汽油。据有关方面预测,到2005年,我国车用汽油需求量为4  300万吨。如果用酒精质量分数为25%的汽油醇(酒精汽油混合物)来替代,则需要1  000万吨无水酒精。

(2)生物柴油

目前,世界上生物柴油产业发展迅速,美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。欧盟国家主要以油菜为原料,2001年生物柴油产量已超过100万吨。欧盟推广生物柴油的目标是:到2003年达230万吨,2010年达830万吨。我国政府多年来支持开展了一些生物柴油的研究开发工作,生物柴油产业得到了我国政府部门的大力支持,并已列入有关国家计划。(责任编辑:泉水)
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