7月8日,在“2021中国生物基材料产业发展(潍坊・寿光)大会”上,与会专家就生物质二元醇、呋喃类生物质材料、生物质木醋液等相关内容进行了精彩分享。
郑明远:千吨级生物质乙二醇项目已处于中试阶段
中国科学院大连化学物理研究所研究员郑明远指出,生物质催化制乙二醇、丙二醇,原料可再生、原子经济性高、过程绿色,具有独特优势。生物质乙二醇的生产具有显著的低碳排放优势,且产品具有低碳税的优势。近年来,生物质乙二醇技术近年来受到国内外广泛关注。2007年以来,生物质乙二醇专利申请量显著增加,近期达到20~50件/年。生物质乙二醇关键技术发展历程如图1所示。
图 1 生物质乙二醇关键技术发展历程
目前,大连化物所、河南能源中原大化公司、东华科技三方正在合作进行千吨级生物质乙二醇项目的建设。其中,大连化物所-中科柏易金公司负责技术与中试建设资金;河南能源中原大化公司负责项目报批、土地、厂房、水电气、操作人员等;东华工程科技负责可研报告、方案设计、施工图设计等。项目建设进度计划如图2所示。
图 2 千吨级生物质乙二醇项目建设进度计划
张亚杰:全球仅4家机构能生产吨级以上呋喃类化合物
中国科学院宁波材料技术与工程所研究员张亚杰指出,目前烯烃已可实现生物基来源,而生物基芳烃仍在路上。在呋喃类化合物的研究方面,国内起步较早,2017年国内企业便开始逐步关注呋喃类产品研发和产业化。国内外呋喃类化合物发展情况具体如图3所示。目前,全球能够生产吨级以上产品的机构有美国杜邦和ADM,荷兰Avantium公司,以及中科院宁波材料所呋喃类生物基材料团队。其他面向产业化的研发机构有荷兰科碧恩、德国巴斯夫、瑞士AVABIOCHEM、美国伊斯曼和恒逸等。
图 3 国内外呋喃类化合物发展情况
实际上,国内和国外处于同一起跑线,部分技术和应用领域国内占据一定优势。尽管呋喃类化合物已经初步具备产业化的可行性,但下游具体应用研发欠缺。
马骏:“变废为宝”的生物质木醋液 已实现多种产品开发及工程应用
蓝星(北京)化工机械有限公司马骏博士指出,以农林剩余物为原料,通过生物质资源综合利用工艺技术(包括连续式炭化炉、炭化分解气体回收利用、燃气发电、木醋液炭基肥等一系列关键技术),可使其高效转化为木醋液、生物炭、木燃气等有用产品,成功实现“变废为宝”。
木醋液含有约5%的醋酸,以及醇类、醛类、酚类等200多种有机成分,具有土壤改良、除臭、食品熏制、植物生长调节剂、食品保存、饮料添加剂、饲料添加剂等多种应用,具体如图4所示。
图 4 木醋液用途
以木醋液土壤改良剂产品为核心的土壤基质改良生态修复技术,施工周期短、见效快。在青海高原(3200~4500m)的前期现场实验表明,该技术在低温、高海拔、缺水地区效果明显。另外,木醋液除臭效果明显――对臭气主要成分中的甲硫醇去除率达96.9%、甲硫醚去除率达97.1%、氨气去除率达90.4%;杀菌、抑菌效果检测显著――对日常的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌有较强的抑菌率达99.92%以上。目前,木醋液已实现除臭、土壤改良、草莓种植、叶面肥等多种产品开发及工程应用。
张旭:下一代工业生物技术助力PHA 实现低成本工业化生产
清华大学化工系博士后张旭表示,解决现有生物制造中大量耗淡水、高能耗、易染菌(破坏过程)过程不连续、设备投资大等缺点的关键是生产的底盘细胞。目前,工业主要使用的大肠杆菌、假单胞菌、乳酸菌、枯草杆菌、谷氨酸棒状杆菌、链霉菌、酿酒酵母等微生物底盘具有容易染菌和消耗淡水资源的缺点,而极端微生物(高盐浓度)从没有被用于发展生物制造。以嗜盐单胞菌作为底盘细胞在生物制造中的应用,已成功开发PHA、3-羟基丙酸(3HP)、氨基酸、四氢嘧啶等工业产品。
在实现PHA产业化中,生产成本偏高则是核心痛点,迫切需要利用合成生物学技术改造菌株,使PHA能与其他可降解塑料,甚至是石油基材料(塑料)在成本上能竞争。清华大学针对PHA制造成本居高不下的问题,2006年开始研究下一代工业生物技术,目前已使PHA生产成本下降30%以上。PHA实现低成本工业化生产的典型案例有:2016―2018年山东百盛成功实现P34HB年产能达到吨级;2019年1―12月丽珠福兴实现P34HB年产能达到十吨级。
会上,科思创中国有限公司亚太区商务发展经理周永平、中国科学院天津工业生物技术研究所高级工程师杨萍、中国化工信息中心产品注册及合规事务部项目副总监乔婧也分别作了报告。
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