2009-6-15 來源:科學(xué)網(wǎng)
關(guān)鍵詞：生物發(fā)酵法 長鏈二元酸
當今世界面臨著資源短缺、能源緊張、環(huán)境惡化等嚴峻形勢，生物產(chǎn)業(yè)在保障人口健康與糧食安全的同時，在節(jié)能減排、資源替代、環(huán)境改善等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。可以說生物產(chǎn)業(yè)是新時期的朝陽產(chǎn)業(yè)，也是我國民族工業(yè)的希望所在，利用生物發(fā)酵法生產(chǎn)長鏈二元酸就是一個很好的佐證。
作為精細化工的重要原料，長鏈二元酸的生產(chǎn)技術(shù)目前只有美國、德國、日本和中國掌握。長鏈二元酸在自然界是不存在的，生產(chǎn)這種產(chǎn)品的主要方法有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。目前，國外生產(chǎn)長鏈二元酸主要利用化學(xué)合成法，但其合成條件苛刻，需要200℃以上的高溫、100個以上的大氣壓、10個以上的合成步驟以及催化劑，此外還需防火、防爆、防毒設(shè)備，可以說化學(xué)合成法生產(chǎn)長鏈二元酸收率低，成本高，環(huán)境污染嚴重。此外，化學(xué)合成法生產(chǎn)長鏈二元酸目前只能生產(chǎn)到十二碳二元酸。
而值得中國人自豪的是，雖然我國精細化工行業(yè)的發(fā)展比發(fā)達國家滯后30年以上，但是我國確是目前唯一應(yīng)用微生物發(fā)酵技術(shù)實現(xiàn)多種長碳鏈二元酸大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的國家。2007年，中國科學(xué)院微生物研究所“長鏈二元酸的研發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)”項目榮獲2006年度國家科技進步獎二等獎。其實從20世紀70年代開始，以方心芳院士、陳遠童研究員為代表的兩代專家就開始了生物發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸的研究，試圖通過微生物的胞內(nèi)酶將正烷烴催化合成為長鏈二元酸。這一過程在細胞內(nèi)的微粒體中完成，有著化學(xué)合成方法不可比擬的優(yōu)越性：生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)條件溫和，整個生產(chǎn)過程是在常溫常壓下進行的，收率高，成本低，沒有環(huán)境污染，是名副其實的綠色化學(xué)工業(yè)。
中國利用微生物發(fā)酵法技術(shù)可以生產(chǎn)化學(xué)方法無法合成的從C11~C18的所有長鏈二元酸，從理論上來說，二元酸中含有的碳原子越多，就意味著材料的柔韌性越好，防腐蝕、抗紫外線的能力越強，且生物發(fā)酵法生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)條件溫和，在28℃~30℃、一個大氣壓下即可生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本僅占國外化學(xué)生產(chǎn)法成本的2/3，對環(huán)境無污染，可以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)并可形成龐大的高技術(shù)生物產(chǎn)業(yè)鏈，拓展了化學(xué)合成法生產(chǎn)長鏈二元酸的產(chǎn)品范圍。
從市場的角度來看，在海外市場，中國產(chǎn)品是綠色的替代者；在國內(nèi)市場，隨著中國經(jīng)濟的高速增長，必將帶動精細化工行業(yè)的發(fā)展和對它的需求。目前世界上每年以二元酸為原料生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，總產(chǎn)值420億美元。由于國內(nèi)長碳鏈二元酸的生產(chǎn)起步晚，以它為原材料合成的下游高檔精細化工類產(chǎn)品目前主要以進口為主。隨著汽車、電子、通信等新興產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我國對聚酰胺工程塑料的需求量日益增加，已成為世界上聚酰胺工程塑料的最大進口國。由于雙號碼長碳鏈尼龍抗拉耐磨性能好，改造汽車輪胎，能提高輪胎使用壽命5～10倍。據(jù)美國權(quán)威專家估計，僅美國改造汽車輪胎，就需要100萬噸聚酰胺工程塑料。長鏈二元酸及其下游產(chǎn)品在國內(nèi)外有巨大的市場需求，發(fā)展前景十分廣闊。由于以發(fā)酵法生產(chǎn)的長鏈二元酸工藝路線先進，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，尤其不會造成環(huán)境污染，是有巨大市場競爭力的新產(chǎn)品，未來國際市場容量將達到百萬噸。保守地預(yù)測，近幾年國內(nèi)外市場對長鏈二元酸的需求量將達到20萬～30萬噸/年，10年左右，國內(nèi)外市場需求量將達到40萬～60萬噸/年。長鏈二元酸市場前景廣闊，該項目面臨的市場空間巨大。
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