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    生物法制备精细化学品发展在于拓展应用
    发布时间:2018-01-23 14:06:32   来源:本站原创   点击量:
    精细化学品原料与产物比值高,但环境污染不小;能够让能耗、水耗、污染物排放大幅度降低的生物化工路线,精细化率却较低。专家在接受中国化工报记者采访时表示,要缩小生物技术和化工产业需求之间的剪刀差,生物化工未来要以深度加工、高附加值为目标,并改变过度追求产率的研发思路,让工艺更简单易行。

      产品方向:

      复杂结构化学品

      有人预测,至2020年生物法制备的精细化学品比重将增加至60%,市场潜力达到5000亿美元以上。浙江工业大学教授郑裕国表示,精细化学品往往面临反应步骤冗长、收率低、连续进行保护/去保护和拆分反应、多次富集,高光学纯度要求等难题。通过生物法进行过程替代,可以把分解、异构化、重排等副反应降至******。

      目前,科研人员着力于利用生物手段制备出更多结构复杂、分子量大、手性中心多、活性官能团丰富的精细化学品。比如,中国科学院大连化学物理研究所研究利用生物法制备出组织工程级海洋多糖生物材料以及海藻酸钙/壳聚糖海藻酸钙―海藻酸钠混合软组织增强材料;采用酿酒酵母工程菌制备香紫苏醇用于香料和化妆品,产品纯度大于95%.南京工业大学黄和教授介绍,他们利用生物法制备的稀有糖等结构复杂化和精细化的化学品,纯度可达国家标准食品级要求,而且在压强、温度等过程控制方面均具有低能耗优势。

      中科院大连化物所研究员赵宗保表示,除复杂结构产品外,利用生物法制备糠醛等平台化合物在替代化石产品方面也有巨大潜力。

      生产环节:

      降低环境成本

      浙江大学工业生物催化工程实验室杨立荣教授以医药化工为例,介绍了酶催化剂在他汀类、普利类药物、D-泛解酸内酯、手性生物菊酯以及西司他丁钠等产品的生物酶法生产工艺。酶催化过程大多是常温常压高转化率,生物催化技术的应用使能耗和水资源消耗下降10%~80%,环境污染物排放减少20%~90%.如全有机溶剂中化学―酶法高效制备手性菊酯关键技术,将生物加工的方式取代或者应用到化学加工里面去,在降低生产成本的同时,******限度地减少生产过程中可能产生的环境污染。通过菌种选育和高效固定化技术,可以显著提高固定化脂肪酶的活力、稳定性和对映体选择性,解决缺乏适用于有机溶剂环境高效工业生物催化剂的问题。该技术在常州康美化工有限公司建成了全有机溶剂中化学―酶法高效制备手性菊酯的工业化生产线。生产成本降低了10万余元/吨,生产中所产生的废水较传统方式也减少了八成以上。

      产业化对接:

      工艺须简单易行

      当前,我国生物法制备精细化学品在迎接机遇的同时还面临着重大挑战。赵宗保说,在市场化方面,以医药中间体、氨基酸、糖类化合物等物质的产业化程度较高,在化工领域的成果转化方面仍然发展不足,研发机构在项目立项时疏于同有相关需求的企业进行沟通,使得很多制备技术已经相对成熟,机理探索已较为清晰,但很少有化工企业对其感兴趣。生物质原料的供应不十分稳定,技术工程放大需要中试等众多技术调整和摸索环节,有一定的风险;精细化学品附加值高,但需求量小,市场受众面较窄,一旦少数企业将市场做到饱和,其他企业很难竞争和生存。这些都导致企业目前在生物路线精细化学品积极性不高。

      如何消除企业的心理芥蒂?黄和表示,工程放大过程要与企业进行磨合,通过技术上的反复调试,确保发酵罐放大后的生产效果,另外在企业需求和实验室设计路线之间,还要进行对接和调整。实验阶段往往追求高产率高转化率,但企业运行过程中,往往更看重工艺简化易掌握,超高产率反而不是******目的,这需要技术人员对原料、温度和压力进行再调整。

      黄和认为,产品下游应用面广,市场反应就会比较热。他们采用微生物发酵法制备的DHA食品添加剂已经被很多人熟知,产品附加值高、技术成熟,常应用于奶粉、保健品当中。除此之外,他们研究的生物法制备海藻糖技术也比较有较好的下游应用,已经吸引了很多公司洽谈合作。