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欧阳平凯:做好3个“绿色化” 抓好生物制造契机

来源: 编辑: 时间:2019-11-15
导读: 推进化工园区绿色发展,可持续发展正在成为化工园区的一门必修课,无论是从技术创新、管理创新还是模式
  推进化工园区绿色发展,可持续发展正在成为化工园区的一门必修课,无论是从技术创新、管理创新还是模式创新上来说,都需要有所突破。
 
  2019年11月13日至15日在南京召开的“2019 中国化工园区可持续发展大会”上,中国工程院院士、南京工业大学教授欧阳平凯教授就以《加强技术创新,推动化工行业绿色可持续发展》为题做了主题报告。
 
  以下为欧阳平凯教授的发言稿整理:

中国工程院院士、南京工业大学教授欧阳平凯教授 作主题报告
 
  说化工是我国的基础产业、支柱产业一点都不为过。作为我国产业链中一个重要的、关键的部分,如何促进化工产业在新时代高标准、高要求下顺利转型升级意义非凡。而化工园区的建立、发展,对化工企业来说是新的契机。
 
  欧阳平凯介绍,一些特定设备,我国很多元器件已经做到世界领先,但是系统集成和发达国家还是有很大的差距。因此,要抓住新技术的机会,真正从原料绿色化,过程、装备与产品绿色化,产业结构绿色化等方面,来解决化工当前面临核心的两个问题——环保,即环境污染问题,还有安全问题。
 
  从大的环保角度来说,原料绿色化是一个长期的过程,需要从当下开始行动起来。目前,我国化工原料主体仍是石油,发展比较快的是煤矿工。总的来说,大污染、小污染都有。已经有严密的物理证据证明,自工业化时代以来,大气中的二氧化碳显著增加,人们比较熟悉的温室效应就是这种现象下的直观反馈。
 
  那么未来,欧阳平凯认为,不用石油,也不用煤炭,还有生物质。现在,中国的这些原料从哪来呢?欧阳平凯表示,很多企业还在用粮食。
 
  说到粮食,现在美国,以及西方国家有大量的粮食,而中国耕地少,人均耕地更少,基本是世界倒数。再加上水资源非常不均匀,土地资源都在东北、西北,南方山地多,所以说起来,我国粮食资源、油料资源还是比较少的。
 
  在这样的背景下,欧阳平凯指出,我国秸秆资源非常大,每年可以收集20亿吨,所以要把这个资源用起来。就以燃料酒精为例:
 
  第一代原料是玉米,第二代用纤维素,第三代则采用的半纤维素+纤维素,第四代则是生物乙醇技术。第三代燃料酒精把木质素用起来,经济性提高了一倍。欧阳平凯还指出,木质素其实可以用来做成很多材料,比如泡沫材料。
 
  如果木质素能够实现高效利用,这样我国就有了充分的葡萄糖来源,还有有机酸、有机醇、氨基酸、蛋白质、脂肪等。可以说,这是一种未来趋势,而现在就已经能看出点苗头了。
 
  关于过程、装备与产品绿色化,欧阳平凯也挑了生物制造这个面来进行分享。合成生物学的核心就是酶与细胞的设计与合成,现在改变化学合成的路径越来越多,也越来越好了。其中有一个核心技术,那就是细胞群体的合成及优化,比如人造牛肉也是一个细胞群体。
 
  它实现的是细胞抗衰老,生命周期延长、反复利用,反应速率提高,以及自修复能力增加。欧阳平凯也给出了具体数据,比如“蛋白生产提升50—150%,细胞培养效率提升2到6倍,细胞群体处理效率提高2到4倍,污的污泥量减少80%”。

欧阳平凯做主题报告 题为《加强技术创新,推动化工行业绿色可持续发展》
 
  接下来,欧阳平凯详细分解的时候提到了微流场技术,即一种反应特征尺度在微米级别的反应技术,设备也可以微型化。
 
  目前,不管是国际还是国内,微流场技术应用的规模化还不够,与化工单位的集成存在不足。为此,欧阳平凯团队做了一系列工作,比如工艺、外力场、材质、系统集成相协同的装备研制模式,还有3D打印,单元器件的开发等等,南工大在这方面做了很多系统工作。
 
  而关于生物可降解材料,欧阳平凯着重介绍了培养生物基PX单体这个研究工作。生物基,其两大材料分别为和多元醇。在说到聚氨酯的时候,欧阳平凯介绍到,其关键组分之一是异氰酸酯。而另一个材料——尼龙5X,欧阳平凯也特别提了一下。这是一种从纺织材料到高品质材料都有一定适用性的材料,特别是其中有一个类别,耐温可以到300度,强度是钢的3倍,而且价格还便宜。
 
  最后,欧阳平凯讲了一下产业结构绿色化这个概念。
 
  欧阳平凯认为,传统行业其实都有危机,化工自然也不例外。先天性不足是一方面,土地量少、水资源这种也是问题,再加上全球气候变暖。这样看下来,矛盾就比较多了。就像农业,如果是传统的栽培方式,很容易出现化肥污染、抗生素污染等等,生产效率也很低下。
 
  那么,不如想一想,为什么化工业就不能搞蛋白制造呢?
 
  顺着这个观点,欧阳平凯表示,秸秆转化为糖以后,饲用蛋白、食用蛋白、药蛋白,特别是食用蛋白这块,或者是人造肉、人造奶都是可以做的。
 
  就说药用蛋白,可以做蛋白抗体药,生物效率是植物的1000倍,动物的10000倍。而且药用蛋白现在发展地很快,世界销售排前10的药有7个是生物药。现在我国产业链中的药用蛋白,制剂都是进口的,那化工为什么不进入这个领域呢?
 
  这些都可以是化工技术的延伸,包括食用蛋白规模化、高效率生产。欧阳平凯又抛出了另一个例子,农业中的聚谷氨酸+益生菌复合肥料
 
  化肥和农药对土壤结构是有破坏作用的,所以欧阳平凯团队做了聚谷氨酸+益生菌复合肥料的研究,目前也有很多合作的化学企业。这其中的原料,涉及到豆腐产业,规模化豆腐厂因每年要产生差不多5000万吨的废水被环保诟病。而现在,欧阳平凯团队能够用黄浆水生产纳豆激酶、聚谷氨酸、益生菌等,完全可以用来制作聚谷氨酸+益生菌复合肥料。
 
  所以说,生物制造前景很广阔,这是欧阳平凯教授最后的总结。希望,化工园区和化工企业能更多地从技术工艺出发,从原料绿色化,过程、装备与产品绿色化,产业结构绿色化等着手,加快推动自身的绿色和可持续发展。
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