7月8日,在“2021中國生物基材料產業發展(濰坊?壽光)大會”上,與會專家就生物質二元醇、呋喃類生物質材料、生物質木醋液等相關內容進行了精彩分享。
鄭明遠:千噸級生物質乙二醇項目已處于中試階段
中國科學院大連化學物理研究所研究員鄭明遠指出,生物質催化制乙二醇、丙二醇,原料可再生、原子經濟性高、過程綠色,具有獨特優勢。生物質乙二醇的生產具有顯著的低碳排放優勢,且產品具有低碳稅的優勢。近年來,生物質乙二醇技術近年來受到國內外廣泛關注。2007年以來,生物質乙二醇專利申請量顯著增加,近期達到20~50件/年。生物質乙二醇關鍵技術發展歷程如圖1所示。
圖 1 生物質乙二醇關鍵技術發展歷程
目前,大連化物所、河南能源中原大化公司、東華科技三方正在合作進行千噸級生物質乙二醇項目的建設。其中,大連化物所-中科柏易金公司負責技術與中試建設資金;河南能源中原大化公司負責項目報批、土地、廠房、水電氣、操作人員等;東華工程科技負責可研報告、方案設計、施工圖設計等。項目建設進度計劃如圖2所示。
圖 2 千噸級生物質乙二醇項目建設進度計劃
張亞杰:全球僅4家機構能生產噸級以上呋喃類化合物
中國科學院寧波材料技術與工程所研究員張亞杰指出,目前烯烴已可實現生物基來源,而生物基芳烴仍在路上。在呋喃類化合物的研究方面,國內起步較早,2017年國內企業便開始逐步關注呋喃類產品研發和產業化。國內外呋喃類化合物發展情況具體如圖3所示。目前,全球能夠生產噸級以上產品的機構有美國杜邦和ADM,荷蘭Avantium公司,以及中科院寧波材料所呋喃類生物基材料團隊。其他面向產業化的研發機構有荷蘭科碧恩、德國巴斯夫、瑞士AVABIOCHEM、美國伊斯曼和恒逸等。
圖 3 國內外呋喃類化合物發展情況
實際上,國內和國外處于同一起跑線,部分技術和應用領域國內占據一定優勢。盡管呋喃類化合物已經初步具備產業化的可行性,但下游具體應用研發欠缺。
馬駿:“變廢為寶”的生物質木醋液 已實現多種產品開發及工程應用
藍星(北京)化工機械有限公司馬駿博士指出,以農林剩余物為原料,通過生物質資源綜合利用工藝技術(包括連續式炭化爐、炭化分解氣體回收利用、燃氣發電、木醋液炭基肥等一系列關鍵技術),可使其高效轉化為木醋液、生物炭、木燃氣等有用產品,成功實現“變廢為寶”。
木醋液含有約5%的醋酸,以及醇類、醛類、酚類等200多種有機成分,具有土壤改良、除臭、食品熏制、植物生長調節劑、食品保存、飲料添加劑、飼料添加劑等多種應用,具體如圖4所示。
圖 4 木醋液用途
以木醋液土壤改良劑產品為核心的土壤基質改良生態修復技術,施工周期短、見效快。在青海高原(3200~4500m)的前期現場實驗表明,該技術在低溫、高海拔、缺水地區效果明顯。另外,木醋液除臭效果明顯――對臭氣主要成分中的甲硫醇去除率達96.9%、甲硫醚去除率達97.1%、氨氣去除率達90.4%;殺菌、抑菌效果檢測顯著――對日常的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌有較強的抑菌率達99.92%以上。目前,木醋液已實現除臭、土壤改良、草莓種植、葉面肥等多種產品開發及工程應用。
張旭:下一代工業生物技術助力PHA 實現低成本工業化生產
清華大學化工系博士后張旭表示,解決現有生物制造中大量耗淡水、高能耗、易染菌(破壞過程)過程不連續、設備投資大等缺點的關鍵是生產的底盤細胞。目前,工業主要使用的大腸桿菌、假單胞菌、乳酸菌、枯草桿菌、谷氨酸棒狀桿菌、鏈霉菌、釀酒酵母等微生物底盤具有容易染菌和消耗淡水資源的缺點,而極端微生物(高鹽濃度)從沒有被用于發展生物制造。以嗜鹽單胞菌作為底盤細胞在生物制造中的應用,已成功開發PHA、3-羥基丙酸(3HP)、氨基酸、四氫嘧啶等工業產品。
在實現PHA產業化中,生產成本偏高則是核心痛點,迫切需要利用合成生物學技術改造菌株,使PHA能與其他可降解塑料,甚至是石油基材料(塑料)在成本上能競爭。清華大學針對PHA制造成本居高不下的問題,2006年開始研究下一代工業生物技術,目前已使PHA生產成本下降30%以上。PHA實現低成本工業化生產的典型案例有:2016―2018年山東百盛成功實現P34HB年產能達到噸級;2019年1―12月麗珠福興實現P34HB年產能達到十噸級。
會上,科思創中國有限公司亞太區商務發展經理周永平、中國科學院天津工業生物技術研究所高級工程師楊萍、中國化工信息中心產品注冊及合規事務部項目副總監喬婧也分別作了報告。
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