生物催化：清洁高效化工的“加速器”

　　生物化工与能源及生态环境的第五届全国化学工程与生物化工年会上，南京工业大学校长、中国工程院院士欧阳平凯表示，生物催化和生物转化技术，将是我国化工行业实现生产方式变更、产品结构调整与清洁高效制造的有力保证。

　　据介绍，自2003年以来，生物催化和生物转化技术的发展受到我国政府的高度重视。国家中长期科技发展规划和863计划均增列了生物催化和生物转化专题，中国科学院和一些著名高校掀起了研究热潮，中石化、中石油、中粮集团等国有大企业集团受到吸引，纷纷投资开发生物能源、生物材料与生物质化学品的工业技术。

　　目前，我国在该领域涌现了一批具有代表性的产品，主要包括大宗化学品、生物能源、食品和精细化学品等，产值已达3500亿元以上。许多产品如味精、柠檬酸、青霉素和维生素C等的生产规模达到世界第一，在国际上占有举足轻重的地位。同时，我国成功实现了许多传统产品的改造和升级，一批新的技术和产品正在获得大规模工业化应用，在能源、材料和化学品制造领域大显身手。

　　欧阳平凯称，通过多年的建设和积累，我国已构建了新的生物催化和生物转化的研究体系与技术平台，应用新技术手段的新菌种和酶的改造和筛选已形成体系，极大地提高了筛选效率、缩短了周期。以粮食作物和油料作物为原料的生物炼制体系形成了新的产业模式，纤维质原料规模化水解制备燃料乙醇受到青睐，秸秆气化热电联产整套系统也已形成。

　　此外，我国精细化学品的制造技术平台已经形成，基因工程菌发酵平台日趋成熟与完善。过程与装备技术也得到快速发展，如模拟移动床和膜分离装备被引入1,6-二磷酸果糖和核苷酸的大规模工业化生产中，大大减少了原材料消耗、水耗和污染物排放，降低了成本，产生了显著的经济效益。迄今为止，我国已开展了大量的生物催化和生物转化的研究和开发工作，并成功地对部分过程进行了绿色改造，取得了显著效果。

　　粮食供给不足和石油资源短缺，对以粮食和石油为原料的生物加工过程提出了新的挑战。未来中国如何养活15亿人口，怎样保障每年需要消耗的20亿吨生物质和60亿吨标煤，成为当下面临的一个重大挑战。另外，不少传统生物转化工艺和产品因能耗高、污染严重、CO2排放多等问题而面临淘汰。

　　面对这样的形势，我国亟须采取相应对策，大力发展新一代生物催化和生物转化技术。欧阳平凯认为，今后要以生物质资源高效利用为目标，以新型生物催化剂利用为核心，大规模生产化学品、材料和能源等；要通过资源替代、加工路线变更和平台化合物变更，调整产业结构，实现物质生产过程的节能、减排和降耗，为我国构建可持续发展的和谐社会作出贡献。

　　在他看来，我国生物技术面临着生物材料化学品原料利用率不高、缺乏适合国情的重大核心生物技术等难题，需要构建新的生物产业路线图、生物质加工新体系和新生物催化剂体系。而要做到这一点，就要充分发挥生物催化和生物转化技术的高效率和高选择性，并以生物多样性和大生物链为基础，构建生物质循环大模式。

　　身为全国化学工程与生物化工年会常设执委会主席的欧阳平凯指出，生物催化与生物转化的核心目标，是在化工领域大规模采用微生物或酶为催化剂，大规模生产有机化学品。作为一种极为有效的化学品制备手段，生物催化和生物转化技术虽然面临着一些挑战，但同时也迎来了新的发展机遇。

　　他在接受记者采访时说，自然界的微生物具有丰富的多样性，迄今为止，人类培养和利用的微生物还不到1%，还有巨大的潜力可以挖掘。对中国来讲，在可耕种土地资源缺乏、石油价格暴涨的情况下，大规模培养含油微藻来生产生物柴油是一个潜在的新方向，被业界视为具有良好发展前景的第三代生物能源。

　　我国以占世界不到7%的土地，承载着全球近1/3的中低品味、富含有机碳及氮磷钾的生物质废弃物，若不加以有效利用，会导致严重的污染排放问题，造成水体的富营养化。另一方面，化石原料利用带来了温室效应问题，若利用低品位生物质资源制备生物质材料，进而替代我国大量使用的三大合成高分子有机碳材料，可实现数千万吨的CO2减排。

　　另外，还可利用我国丰富的太阳能资源，以生物多样性和大生物链的原理为基础，充分发挥生物催化和生物转化技术的优点，构建阳光生化经济模式，生产能源、材料和化学品，同时解决环境污染和CO2排放问题。欧阳平凯表示，通过大力发展新一代生物催化和生物转化技术，相信我国能够摆脱社会和经济发展未来将面临的困境。