大力發展新一代生物催化和生物轉化技術
2014-05-17 16:24:56
admin
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據中國食品產業網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提供了充足的保障，來源于太陽能、水和CO2的生物質的生產及其加工將會實現人類與自然真正和諧和科學的發展。就發展我國以生物催化和生物轉化為核心的工業生物技術等方面的問題，中國工程院院士、南京工業大學校長歐陽平凱教授接受了記者的專訪。
記者：為什么要大力發展新一代生物催化和生物轉化技術？
歐陽平凱：應當看到，迄今為止，我國已開展了大量的生物催化和生物轉化的研究和開發工作，并成功地對部分過程進行了綠色改造，取得了顯著的成績。但進入新世紀，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。與此同時，很多傳統生物轉化工藝和產品也存在著能耗高、污染十分嚴重、CO2排放多的問題，導致一些傳統生化產品面臨退化與淘汰。如糧食乙醇的快速發展已在國際上引起廣泛的爭議。因此，我國亟須采取相應對策，大力發展新一代生物催化和生物轉化技術。以生物質資源高效利用為目標，以新型高效生物催化劑利用為核心，大規模生產人類物質文明所需的化學品、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，進而調整產業結構，實現物質生產過程的節能、減排和降耗，為我國構建可持續發展的和諧社會作出貢獻。
記者：發展新一代生物催化和生物轉化技術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，因此大力發展利用糧食資源的生物加工工業很不現實。但我國的木薯、菊芋等可用貧瘠土地種植的高產非糧作物正在快速發展，同時每年可產生廢棄生物質，如農林廢棄物、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化技術，構建具有中國特色的生物質路線圖，可將其用于生物能源、材料和化學品的制造，同時實現水、氮、磷、鉀的大循環。
第二是要大力挖掘和發揮光合作用的巨大潛力。光合作用是自然界*主要的物質制造途徑。因此，通過充分挖掘光合作用潛力，實現某些產品的真正工業規模的生產，有可能成為生物質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驗室）報道的數據估算，利用微藻生產生物柴油替代全美國的運輸燃料僅需要約6000萬畝荒地。但目前綜合成本太高，限制了其大規模工業化應用。
第三在技術方面需要解決的問題有非糧生物質的高效利用、新型生物產品加工路線的開發等。在產品體系方面，利用低品位生物質資源進行生物能源生產，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化研究的重點領域。精細與專用化學品有著巨大的市場潛力，也應受到關注。
記者：如何構建我國新一代生物催化和生物轉化體系？
歐陽平凱：石油資源的枯竭和糧食產量的限制，使得依賴石油加工的石化能源生產和以糧食為原料的生物能源的生產已危機重重。未來中國，如何養活15億人口，如何提供他們每年約需消耗的60億噸標煤和20億噸生物質，已成為擺在我們面前的一個重大挑戰。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，大規模培養含油微藻來生產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，通過充分發揮生物催化和生物轉化的高效性、高選擇性，構建中國新一代生物催化和生物轉化體系和生物質大循環的模式，形成陽光生化經濟模式，生產能源、材料和化學品，同時解決環境污染、CO2排放問題。通過大力發展新一代生物催化和生物轉化，走出未來中國社會和經濟發展將面臨的困境。
記者：請簡要介紹一下當前我國生物催化和生物轉化領域的情況。
歐陽平凱：自2003年以來，以生物催化和生物轉化為核心的工業生物技術的發展受到了我國政府的高度重視。通過多年的建設和積累，我國已構建了新的生物催化和生物轉化的研究體系與技術平臺，應用新技術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業模式，燃料乙醇生產已形成相當規模，纖維質原料水解制備燃料乙醇正受到青睞，秸稈氣化熱電聯產整套體系也已形成。
此外，我國精細化學品的制造技術平臺已經形成，基因工程菌發酵平臺日趨成熟與完善。過程與裝備技術也得到快速發展，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模工業化生產中，大大減少了原材料消耗、水耗和污染物排放，降低了成本，產生了顯著的經濟效益。