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行業新聞

生物法制備精細化學品發展在于拓展應用
發布時間:2015/12/29
>  精細化學品原料與產物比值高,但環境污染不小;能夠讓能耗、水耗、污染物排放大幅度降低的生物化工路線,精細化率卻較低。專家在接受中國化工報記者采訪時表示,要縮小生物技術和化工產業需求之間的剪刀差,生物化工未來要以深度加工、高附加值為目標,并改變過度追求產率的研發思路,讓工藝更簡單易行。

  產品方向:

  復雜結構化學品

  有人預測,至2020年生物法制備的精細化學品比重將增加至60%,市場潛力達到5000億美元以上。浙江工業大學教授鄭裕國表示,精細化學品往往面臨反應步驟冗長、收率低、連續進行保護/去保護和拆分反應、多次富集,高光學純度要求等難題。通過生物法進行過程替代,可以把分解、異構化、重排等副反應降至最低。

  目前,科研人員著力于利用生物手段制備出更多結構復雜、分子量大、手性中心多、活性官能團豐富的精細化學品。比如,中國科學院大連化學物理研究所研究利用生物法制備出組織工程級海洋多糖生物材料以及海藻酸鈣/殼聚糖海藻酸鈣―海藻酸鈉混合軟組織增強材料;采用釀酒酵母工程菌制備香紫蘇醇用于香料和化妝品,產品純度大于95%.南京工業大學黃和教授介紹,他們利用生物法制備的稀有糖等結構復雜化和精細化的化學品,純度可達國家標準食品級要求,而且在壓強、溫度等過程控制方面均具有低能耗優勢。

  中科院大連化物所研究員趙宗保表示,除復雜結構產品外,利用生物法制備糠醛等平臺化合物在替代化石產品方面也有巨大潛力。

  生產環節:

  降低環境成本

  浙江大學工業生物催化工程實驗室楊立榮教授以醫藥化工為例,介紹了酶催化劑在他汀類、普利類藥物、D-泛解酸內酯、手性生物菊酯以及西司他丁鈉等產品的生物酶法生產工藝。酶催化過程大多是常溫常壓高轉化率,生物催化技術的應用使能耗和水資源消耗下降10%~80%,環境污染物排放減少20%~90%.如全有機溶劑中化學―酶法高效制備手性菊酯關鍵技術,將生物加工的方式取代或者應用到化學加工里面去,在降低生產成本的同時,最大限度地減少生產過程中可能產生的環境污染。通過菌種選育和高效固定化技術,可以顯著提高固定化脂肪酶的活力、穩定性和對映體選擇性,解決缺乏適用于有機溶劑環境高效工業生物催化劑的問題。該技術在常州康美化工有限公司建成了全有機溶劑中化學―酶法高效制備手性菊酯的工業化生產線。生產成本降低了10萬余元/噸,生產中所產生的廢水較傳統方式也減少了八成以上。

  產業化對接:

  工藝須簡單易行

  當前,我國生物法制備精細化學品在迎接機遇的同時還面臨著重大挑戰。趙宗保說,在市場化方面,以醫藥中間體、氨基酸、糖類化合物等物質的產業化程度較高,在化工領域的成果轉化方面仍然發展不足,研發機構在項目立項時疏于同有相關需求的企業進行溝通,使得很多制備技術已經相對成熟,機理探索已較為清晰,但很少有化工企業對其感興趣。生物質原料的供應不十分穩定,技術工程放大需要中試等眾多技術調整和摸索環節,有一定的風險;精細化學品附加值高,但需求量小,市場受眾面較窄,一旦少數企業將市場做到飽和,其他企業很難競爭和生存。這些都導致企業目前在生物路線精細化學品積極性不高。

  如何消除企業的心理芥蒂?黃和表示,工程放大過程要與企業進行磨合,通過技術上的反復調試,確保發酵罐放大后的生產效果,另外在企業需求和實驗室設計路線之間,還要進行對接和調整。實驗階段往往追求高產率高轉化率,但企業運行過程中,往往更看重工藝簡化易掌握,超高產率反而不是第一目的,這需要技術人員對原料、溫度和壓力進行再調整。

  黃和認為,產品下游應用面廣,市場反應就會比較熱。他們采用微生物發酵法制備的DHA食品添加劑已經被很多人熟知,產品附加值高、技術成熟,常應用于奶粉、保健品當中。除此之外,他們研究的生物法制備海藻糖技術也比較有較好的下游應用,已經吸引了很多公司洽談合作。
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