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生物炼制将成为能源经济转变的重要手段

发布时间:2019-10-13 00:16:28 编辑:笔名

近年来,化石资源日趋紧张、生态环境日益恶化的现实制约着现代工业化经济进程。通过开发新的化学、生物方法,以可再生生物资源为基础原料生产化学品、材料与能源的新型工业模式——生物炼制产业,成为可持续的化学工业和能源经济转变的重要手段。 生物炼制教育部工程研究中心以工业生物技术为基础,研究微生物代谢过程、高效生物转化过程及新型高效分离技术,研制具有自主知识产权的生物炼制技术,重点开发生物基化学品、生物材料、生物能源、药品和食品添加剂。 生物基化学品泛指以生物质为原料,通过生物或化学方法生产的化学品,是该中心的重点研究方向之一。在微生物发酵平台技术中,他们开发了以乙醇和溶氧结合反馈控制流加新技术,成功用于谷胱甘肽、麦角固醇等的发酵;生产的脂肪酶用于棕榈酸异辛酯、维生素A棕榈酸酯和生物柴油的合成,项目获得了2004年巴斯夫和中国化工学会的青年化学创新奖;发酵的乳酸产量达200g/l,光学纯度高于97%。在代谢工程研究上,该中心对1,3-丙二醇天然生产菌-克雷伯肺炎杆菌进行了改造,获得了高产的基因工程菌株。其终产物浓度可达90g/l以上,生产强度达3.0(g/l)h。 生物材料是该中心的第二个研究领域。在生物法生产多糖类生物材料中,他们开发了发酵法生产透明质酸的新工艺,发酵水平已达到7.0g/l,目前已建成多套透明质酸生产装置。在聚合氨基酸类生物材料生产中,该中心开发了一种新型固相聚合天门冬氨酸工艺,可制备不同相对分子质量的聚天门冬氨酸,并获得了国家专利。该材料主要用作高吸水性树脂,防风固沙,超多孔水凝胶,还可用作水处理剂。在菌丝体综合利用方面,该中心在国内外首先成功开发了从青霉素菌丝体中提取麦角固醇、壳聚糖和氨基葡萄糖的新工艺,建立了两套工业化装置。“发酵工业废菌丝体综合利用”成果于2002年获得国家发明二等奖。 生物能源是近年来工业生物技术领域重大课题。该中心在生物柴油和燃料乙醇的研究方面均取得了突出进展。采用废水发酵培养酵母生产微生物油脂,油脂含量可达50%,COD降解率达67%。以废油及各类动、植物油脂为原料生产生物柴油,最终转化率可达96%,固定化酶使用寿命超过20天。年产500吨的酶法生产生物柴油示范装置已经建成,同时在建的还有两套年产万吨的酶法生物柴油生产线。另外,采用酿酒酵母以甜高粱秆等为基质发酵,乙醇产率可达7.9g/100g甜高粱秆。 此外,该中心在药品和食品添加剂领域也进行了大胆探索。如分子印迹技术和微波辅助萃取,曾分别获得国家发明专利和国家科技进步二等奖。 该中心2008年内将完成4个重点项目:“863”项目千吨级聚天门冬氨酸合成关键技术、北京市自然科学基金重点项目酶法合成生物柴油、国家自然科学基金项目辅酶Q10生物合成的代谢工程基础研究、教育部新世纪优秀人才计划支持项目辅助Q10生物合成的代谢调控研究。此外,通过新型氢膜超临界水气化反应器转化生物质制备乙醇、乳酸的生物炼制技术——乳酸发酵与分离纯化技术、脂肪酶的固定化技术及其应用、基因改造1,3丙二醇原始菌株性状的研究、天然生物活性物质分离新方法和基础研究等国家重点项目也将在今后两年内完成。届时,该中心将为推动生物炼制技术的进步与发展作出更大贡献。

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