生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃解讀

    當(dāng)今我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展布局，生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)以及生物制造“三足鼎立”的格局基本形成。

    生物制造技術(shù)的進(jìn)步，將有利于我國(guó)傳統(tǒng)化工、醫(yī)藥等行業(yè)擺脫能耗高、物耗高、污染嚴(yán)重等困境，實(shí)現(xiàn)相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。立足于中國(guó)特色創(chuàng)新發(fā)展，成為拉動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛的重要引擎。

  生物大時(shí)代
 

        
    比爾·蓋茨曾預(yù)言，下一個(gè)世界首富必將出自生物技術(shù)領(lǐng)域。

 
    當(dāng)今時(shí)代，生物技術(shù)的影響力遠(yuǎn)超人們想象。兩大現(xiàn)象或可證明：目前全球化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)值中，約有1/5來(lái)自生物技術(shù)產(chǎn)品；全球近乎所有頂級(jí)化工企業(yè)都在投資生物技術(shù)研究。

 
    由于自身的通用性，生物技術(shù)即將進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，生產(chǎn)用途也將從治病為主轉(zhuǎn)向延長(zhǎng)人類生命周期、提高人類生活質(zhì)量、改善生態(tài)環(huán)境等。

 
    全球生物技術(shù)的重大進(jìn)展不斷、各國(guó)爭(zhēng)先對(duì)此進(jìn)行戰(zhàn)略部署及業(yè)內(nèi)對(duì)生物科技類股票的良好市場(chǎng)預(yù)期，無(wú)不預(yù)示著一個(gè)世界性的“生物大時(shí)代”已然來(lái)臨。

 
    中國(guó)也不例外。產(chǎn)業(yè)規(guī)模的急速遞增、產(chǎn)業(yè)大軍的厲兵秣馬、即將出臺(tái)的《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）的官方定調(diào)，無(wú)不預(yù)示著生物產(chǎn)業(yè)春天的腳步更近了······ 全文 

   生物催化：提高反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性

    生物催化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)石油和化工綠色生產(chǎn)過(guò)程最有效的手段。但我國(guó)生物催化合成技術(shù)在工藝轉(zhuǎn)化、規(guī)?；a(chǎn)等方面仍較落后。要實(shí)現(xiàn)《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》生物工藝應(yīng)用示范行動(dòng)計(jì)劃提出的目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)生物催化工藝對(duì)傳統(tǒng)高污染、多排放工藝的有效替代，必須以提高原子經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)過(guò)程綠色化為基本出發(fā)點(diǎn)，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研的有機(jī)結(jié)合，加速實(shí)驗(yàn)室成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。這是生物化工領(lǐng)域?qū)＜以诮邮苡浾卟稍L時(shí)的一致觀點(diǎn)。

    生物催化合成技術(shù)具有優(yōu)異的立體選擇性、化學(xué)和區(qū)域選擇性，反應(yīng)條件溫和，可以避免傳統(tǒng)合成中的異構(gòu)化、消旋化和重排等副反應(yīng)，減少有害重金屬和過(guò)度金屬催化劑和作為反應(yīng)介質(zhì)和分離純化產(chǎn)物時(shí)有機(jī)溶劑的使用，從而顯著提高原子經(jīng)濟(jì)性，減低過(guò)程的環(huán)境因子。生物催化技術(shù)的發(fā)展將加快傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程的轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，逐步實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的夢(mèng)想。

    據(jù)了解，我國(guó)從上世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行生物催化合成工藝的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，在大宗化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品、醫(yī)藥化學(xué)品的生產(chǎn)中，生物催化綠色合成技術(shù)在醫(yī)藥化工領(lǐng)域中的應(yīng)用有著很好的發(fā)展前景。目前，我國(guó)已建立了國(guó)際上第一條化學(xué)—酶法生產(chǎn)亞胺培南/西司他丁鈉的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線；丙烯酰胺的生物催化合成工藝和生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)居世界第一。

    但是，我國(guó)生物催化合成技術(shù)在工藝轉(zhuǎn)化、規(guī)?；a(chǎn)等方面仍落后于國(guó)際。中國(guó)化工學(xué)會(huì)生物化工專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)工業(yè)與環(huán)境生物技術(shù)專業(yè)委員會(huì)委員、浙江工業(yè)大學(xué)教授鄭裕國(guó)在接受記者采訪時(shí)說(shuō)，“我國(guó)的生物催化劑品種少，未形成系列；生物催化劑生產(chǎn)廠家規(guī)模偏小，原料利用率低，能耗高；產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外有差距，創(chuàng)新產(chǎn)品少。”如何解決這些問(wèn)題？鄭裕國(guó)教授給出了自己的建議：強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研的有機(jī)結(jié)合，以政策為導(dǎo)向，以滿足生物工藝的重大需要開(kāi)展相關(guān)的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，及時(shí)地將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

    在談到生物催化技術(shù)在精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)中的應(yīng)用時(shí)，鄭裕國(guó)教授強(qiáng)調(diào)，要重視精細(xì)化學(xué)品中的生物催化工藝的開(kāi)發(fā)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)精細(xì)化學(xué)品產(chǎn)業(yè)平均每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品，副產(chǎn)物高達(dá)100噸以上，環(huán)境壓力大。而生物催化技術(shù)以提高原子經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)過(guò)程綠色化為基本出發(fā)點(diǎn)。如酶催化反應(yīng)條件溫和、一般在常溫、常壓及近中性條件下進(jìn)行，把分解、異構(gòu)化、外消旋化、重排等不利副反應(yīng)降到最低限度，因此可以說(shuō)，高能耗、高污染的有機(jī)合成將逐步被綠色可持續(xù)的生物合成替代。

 
    另?yè)?jù)記者了解，對(duì)于規(guī)劃中提及的“生物催化劑、工業(yè)酶制劑等新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”方面我國(guó)也有了長(zhǎng)足發(fā)展。丙烯酰胺生物合成用的腈水合酶的各方面性能遠(yuǎn)高于國(guó)際先進(jìn)水平；腈轉(zhuǎn)化酶包括腈水合酶、酰胺酶、腈水解酶的產(chǎn)酶微生物的發(fā)現(xiàn)、改造和改良以及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)居國(guó)際領(lǐng)先地位。特別是浙江工業(yè)大學(xué)的腈轉(zhuǎn)化酶研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成為國(guó)際知名的腈轉(zhuǎn)化酶研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化研究團(tuán)隊(duì)，高效的腈轉(zhuǎn)化酶微生物菌庫(kù)已經(jīng)形成，腈轉(zhuǎn)化酶在大宗化學(xué)品（丙烯酰胺）、醫(yī)藥化學(xué)品、農(nóng)藥化學(xué)品的生物加工工藝已居國(guó)際領(lǐng)先地位。

    但總體上說(shuō)，在《規(guī)劃》提及的新酶的發(fā)現(xiàn)以及酶的改造技術(shù)方面，我國(guó)與國(guó)外相比仍存在較大差距。對(duì)此，鄭裕國(guó)教授表示，“我們要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用研究與基礎(chǔ)研究并舉，針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的綠色化重大需要，強(qiáng)化新酶、新微生物的篩選和改造研究，及時(shí)將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。此外還要強(qiáng)化高校、科研單位與企業(yè)的有效對(duì)接。對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，不能僅停留在學(xué)術(shù)論文的發(fā)表上，而應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研究，將研究成果與產(chǎn)業(yè)對(duì)接。”

    同時(shí)，生物催化技術(shù)在醫(yī)藥化工中的效用不斷擴(kuò)大，開(kāi)發(fā)綠色、高效的高端原料藥生物催化工藝具有廣闊的應(yīng)用和市場(chǎng)前景。鄭裕國(guó)教授指出：“除了傳統(tǒng)的水解酶類如脂肪酶、酯酶、蛋白酶、脫鹵酶、?；浮Ⅴ０访?、環(huán)氧化物水解酶等，酶催化氧化、鹵代、氨基轉(zhuǎn)移、C-C鍵耦聯(lián)、C=C雙鍵還原將是今后的新方向。”他還表示，在手性化學(xué)品的生產(chǎn)中生物催化合成技術(shù)也表現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)，因此手性化學(xué)品生產(chǎn)的手性選擇性新酶的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化也將成為未來(lái)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

生物菌劑：廣譜降解協(xié)同作用

    利用微生物降解水體、大氣和土壤中的有毒有害物質(zhì)，不僅可有效避免化學(xué)處理法產(chǎn)生的二次污染，還可降低處理費(fèi)用，這一頗具前景的技術(shù)被列入《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》環(huán)保用生物制劑發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃。身處石油化工這樣一個(gè)污水產(chǎn)生量極大的行業(yè)，我們更關(guān)注于該行動(dòng)計(jì)劃中有關(guān)污水生物處理技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)，即開(kāi)發(fā)用于有毒有害難降解工業(yè)廢水處理、污泥減量化處理的高效菌劑。

    高效微生物菌劑在污水處理領(lǐng)域近年來(lái)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，其適用范圍廣、效率高是業(yè)界公認(rèn)的，因此在環(huán)境治理中微生物處理技術(shù)成為一項(xiàng)主導(dǎo)技術(shù)，其應(yīng)用近年來(lái)也獲得飛速發(fā)展。當(dāng)記者在百度上輸入“污水處理菌劑”關(guān)鍵詞后，搜索出的各種微生物菌劑林林總總，有數(shù)百項(xiàng)之多，許多的污水處理技術(shù)都被冠以微生物菌劑的名號(hào)，顯示出微生物菌劑在研發(fā)應(yīng)用上的火熱程度。這項(xiàng)看似成熟的技術(shù)為何還會(huì)列入《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》？帶著這個(gè)疑問(wèn)記者采訪了生物污水處理領(lǐng)域的一些專家。

     石油化工研究院從事石化污水處理的研究人員認(rèn)為，目前市場(chǎng)上所售的用于廢水處理的微生物菌劑看似很多，其門類也五花八門，但大多屬于概念炒作，短期使用有一定效果，不具有長(zhǎng)期功效，且成本過(guò)高。在他們看來(lái)，在業(yè)內(nèi)廣受認(rèn)可的微生物菌劑產(chǎn)品尚沒(méi)有出現(xiàn)，因此將其列入《規(guī)劃》是非常及時(shí)和必要的。

    對(duì)于未來(lái)微生物菌劑的開(kāi)發(fā)方向，這些研究人員認(rèn)為，目前正在開(kāi)發(fā)和使用的微生物菌劑大多是以單化合物作為降解底物，下一步在根據(jù)《規(guī)劃》安排具體科研項(xiàng)目時(shí)應(yīng)該加大力度開(kāi)發(fā)能廣譜降解各類化合物的微生物菌劑，重視對(duì)各種功能微生物菌種間協(xié)同作用機(jī)制的研究；在開(kāi)發(fā)新型微生物菌劑的同時(shí)，還要開(kāi)展微生物菌劑的使用安全評(píng)價(jià)工作。針對(duì)目前微生物菌劑使用中存在的壽命短、成本高問(wèn)題，他們認(rèn)為還應(yīng)在微生物菌劑的流失控制、活性維持和可持續(xù)利用方面開(kāi)展研究，以推進(jìn)菌劑工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)工作。此外，對(duì)于石化污水處理而言，更要特別注重提高微生物對(duì)于有毒物質(zhì)的抗沖擊能力，以此保障石化污水處理裝置的正常運(yùn)行。

    清華大學(xué)邢新會(huì)教授對(duì)此也持類似看法。他認(rèn)為《規(guī)劃》對(duì)于微生物菌劑的表述太窄、太片面。目前我國(guó)市場(chǎng)上菌劑種類異常繁多，雜亂無(wú)章，這其中就包括污泥減量化用菌劑。實(shí)際上，從生物工程科研人員的角度，他認(rèn)為我國(guó)發(fā)展菌劑存在很多問(wèn)題：比如對(duì)于菌劑的科學(xué)原理及機(jī)理不清，導(dǎo)致市場(chǎng)上菌劑亂象叢生，動(dòng)輒都是菌劑，但實(shí)際上產(chǎn)品并不規(guī)范。此外使用菌劑還牽涉安全問(wèn)題，特別是健康安全和生態(tài)安全，如果科學(xué)原理未知，產(chǎn)品沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，使用的菌劑組成未知，則難以控制其進(jìn)入環(huán)境后對(duì)人身健康和環(huán)境安全帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。這些都需要在《規(guī)劃》具體立項(xiàng)時(shí)全面考慮。

    在記者對(duì)污水處理研究人員的采訪中，多位受訪者不約而同地提到同一個(gè)問(wèn)題：即污泥的后處理技術(shù)。在他們看來(lái)，不解決這一問(wèn)題，污染物只是轉(zhuǎn)移到了固相污泥中，并未實(shí)現(xiàn)污染物真正的去除與轉(zhuǎn)化，因此污泥減量化是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)?！兑?guī)劃》也提及了這一內(nèi)容，即開(kāi)發(fā)污泥減量化處理的生物菌劑。一直開(kāi)展污泥減量化污水處理技術(shù)研究并曾主持污泥減量化國(guó)家科技獎(jiǎng)項(xiàng)目的邢新會(huì)教授對(duì)此談了自己的看法。

    他介紹說(shuō)，污水處理產(chǎn)生的大量剩余污泥一直是全世界面臨的問(wèn)題。生物技術(shù)在污水處理中得到了廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)生物技術(shù)工藝由于微生物的過(guò)量增殖產(chǎn)生的大量剩余污泥已成為污水處理技術(shù)普及的瓶頸，污泥減量化技術(shù)研發(fā)因此成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。

 
    具體到我國(guó)情況則是：剩余污泥的處理處置費(fèi)用占污水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的20%~40%，甚至高達(dá)60%，已成為影響污水生物處理技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。解決污泥問(wèn)題的基本思路是減量、減容和減質(zhì)，但不同國(guó)家不同地區(qū)的情況不同，難以用同一種模式解決污泥問(wèn)題。傳統(tǒng)的研究思路主要是著眼于如何對(duì)已產(chǎn)生的污泥減量化，雖然業(yè)界提出了許多工藝方法，但能夠成功應(yīng)用的技術(shù)十分有限。邢新會(huì)認(rèn)為，國(guó)內(nèi)目前尚未對(duì)污泥減量化菌劑的科學(xué)原理進(jìn)行深入研究，對(duì)于此類菌劑的作用機(jī)理尚不清楚，也缺乏合適的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，污泥減量化處理高效菌劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎進(jìn)行。

    針對(duì)我國(guó)污水分布情況，從源頭上研發(fā)適于不同規(guī)模和條件的污泥減量化污水處理技術(shù)應(yīng)該是最急需的。邢新會(huì)表示，前期國(guó)家“863”計(jì)劃等支持的項(xiàng)目研發(fā)出的原位污泥減量化污水處理技術(shù)，已具備推廣應(yīng)用的條件，這應(yīng)該也是我國(guó)生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)污水處理的一個(gè)重要方向，希望《規(guī)劃》在布局項(xiàng)目時(shí)能夠?qū)@些成熟技術(shù)有所倚重。
 

生物基產(chǎn)品：突破產(chǎn)業(yè)化高成本桎梏

    使用生物基原料來(lái)取代石油化工原料，減輕人類對(duì)石油等不可再生資源的依賴性是生物產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。“從此次生物基產(chǎn)品發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃可以看出，加快推動(dòng)生物基材料、生物基化學(xué)品的規(guī)?；l(fā)展已經(jīng)被提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。”北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授張栩在接受記者采訪時(shí)說(shuō)。“我國(guó)大力發(fā)展生物基產(chǎn)品的舉措可謂未雨綢繆，一旦石油資源枯竭，生物基產(chǎn)品就會(huì)成為我們的救命稻草。”清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陳國(guó)強(qiáng)則是這樣表示。

    但要想真正成為救命稻草，其實(shí)還有很長(zhǎng)的路要走。生物基產(chǎn)品發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃明確提出：2015年，生物基產(chǎn)品對(duì)石油化工原料的替代要取得重大進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)一批重要生物基產(chǎn)品的非糧原料生產(chǎn)，形成年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)生物基材料、千萬(wàn)噸級(jí)生物基產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，我國(guó)要想實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，必須解決成本、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)等困擾生物基產(chǎn)品繼續(xù)前行的難題?！?/p>

 
    “我國(guó)是發(fā)酵大國(guó)，在生物基化學(xué)品領(lǐng)域，計(jì)劃中提到的產(chǎn)品很多都是通過(guò)發(fā)酵獲得的，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖，這樣就可以做出更多產(chǎn)品。”張栩告訴記者。

    陳國(guó)強(qiáng)表示，生物基化學(xué)品在我國(guó)有著很好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。目前，我國(guó)氨基酸產(chǎn)量是世界上最大的，也最有競(jìng)爭(zhēng)力。20種氨基酸大部分可以用發(fā)酵來(lái)制造，這樣利用生物方法生產(chǎn)的化學(xué)品比化學(xué)法生產(chǎn)更具競(jìng)爭(zhēng)力。此外，我國(guó)檸檬酸產(chǎn)量位居世界第一， 琥珀酸、衣康酸早就開(kāi)始通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)。

    “但是，我國(guó)生物基化學(xué)品在產(chǎn)業(yè)化上還相對(duì)落后。” 陳國(guó)強(qiáng)指出，比如在琥珀酸產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)上就比較緩慢，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，而我國(guó)還處于研發(fā)階段。隨著國(guó)家在研發(fā)方面的投入越來(lái)越大，我國(guó)跟國(guó)外先進(jìn)水平還有3~4年的差距。

    張栩也認(rèn)為，我國(guó)生物基化學(xué)品與國(guó)外的最大差距在于產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，國(guó)際上一些高水平生物基化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)來(lái)自各大公司，而我國(guó)缺乏具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)，研發(fā)能力相對(duì)較弱，一些創(chuàng)新技術(shù)更多是停留在各大高校和科研院所。這就牽扯到進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作的問(wèn)題，因此，政府在這方面應(yīng)該及時(shí)跟進(jìn)相應(yīng)的政策。“高校一般走在產(chǎn)業(yè)化前面，企業(yè)只有與高校合作，才能進(jìn)行真正創(chuàng)造性的研發(fā)。大量高級(jí)人才集中到企業(yè)，可以帶來(lái)創(chuàng)新技術(shù)和理念。”陳國(guó)強(qiáng)如是說(shuō)。

    另外，張栩指出，我國(guó)目前對(duì)生物質(zhì)原料的利用還不夠充分，比如秸稈很多還是低質(zhì)化利用。如果可以達(dá)到高質(zhì)化利用，就可以用來(lái)做生物基化學(xué)品、生物能源等產(chǎn)品。張栩表示，未來(lái)幾年，我國(guó)應(yīng)該推進(jìn)生物煉制技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，建設(shè)有機(jī)酸、生物烯烴及其衍生物等生物基化學(xué)品的規(guī)?；a(chǎn)線，提升氨基酸、維生素等發(fā)酵產(chǎn)品的國(guó)際化發(fā)展水平，提高對(duì)石油化學(xué)品的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

        生物基材料產(chǎn)業(yè)化示范提出，我國(guó)要推進(jìn)生物基材料生物聚合、化學(xué)聚合等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，建設(shè)聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基烷酸、生物基熱熔膠、新型生物質(zhì)纖維等生物塑料與生化纖維的產(chǎn)業(yè)化示范工程，推廣應(yīng)用生物基材料。

    據(jù)陳國(guó)強(qiáng)介紹，與其他國(guó)家相比，我國(guó)生物基材料產(chǎn)能最大、品種最多。其中，丁二酸丁二醇共聚物產(chǎn)能達(dá)到1.3萬(wàn)噸，淀粉基材料產(chǎn)能達(dá)到2萬(wàn)噸，同時(shí)有2萬(wàn)噸的1,3-丙二醇產(chǎn)能提供給PTT合成，二氧化碳共聚物我國(guó)加起來(lái)也有1萬(wàn)噸產(chǎn)能。浙江海正集團(tuán)的聚乳酸產(chǎn)能達(dá)到5000噸，僅次于美國(guó)某公司。此外，我國(guó)提供了國(guó)際市場(chǎng)上所有的聚羥基脂肪酸酯類型，年總產(chǎn)能超過(guò)1.5萬(wàn)噸，聚羥基脂肪酸酯產(chǎn)業(yè)化種類和產(chǎn)量都處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

 
    盡管我國(guó)已經(jīng)成為生物基材料生產(chǎn)大國(guó)，但要完成計(jì)劃中的目標(biāo)，還有一段路要走。“成本是目前生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大阻礙。石油價(jià)格很大程度上決定了生物基材料的市場(chǎng)，像我們現(xiàn)在做的生物基產(chǎn)品要比石油基產(chǎn)品貴2~3倍，在價(jià)格上毫無(wú)優(yōu)勢(shì)。”陳國(guó)強(qiáng)邊說(shuō)邊從書柜中拿出自己研發(fā)的生物基產(chǎn)品。

    他指著這些產(chǎn)品給記者算了一筆賬：我們以前做聚羥基脂肪酸酯，用3噸淀粉做1噸塑料，當(dāng)時(shí)每噸淀粉價(jià)格在1000元以下，都加起來(lái)用5000多元可以做1噸塑料。那時(shí)候石油60多美元一桶，算下來(lái)成本價(jià)格還比較樂(lè)觀。但是，現(xiàn)在淀粉已經(jīng)漲到4000元，石油雖然也在漲，現(xiàn)在100多美元一桶，可并沒(méi)有淀粉價(jià)格漲的快。這就使生物基材料價(jià)格上漲，無(wú)法贏得市場(chǎng)。

    對(duì)于如何解決生物基材料面臨的成本難題，陳國(guó)強(qiáng)表示，一方面是我們無(wú)法把握的、未知的因素，只有希望未來(lái)石油漲價(jià)的同時(shí)，生物基產(chǎn)品的原料不能上漲得太多。另一方面則是我們可以改變的，也就是努力的方向，那就是增加研發(fā)投入，使技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)。比如，以前是3噸原料做1噸產(chǎn)品，通過(guò)技術(shù)的進(jìn)步可以達(dá)到1.5噸原料做1噸的生物基產(chǎn)品，這樣就能大大降低成本。因此，當(dāng)前生物基材料的前瞻研究都是如何降低成本，讓成本低到可以和石油基產(chǎn)品相競(jìng)爭(zhēng)。

生物燃料：纖維素原料能源化

    我國(guó)的生物質(zhì)能源研發(fā)雖然起步較晚，但目前基本跟國(guó)外處于同一技術(shù)水平。為在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中更加主動(dòng)，《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》生物液體燃料產(chǎn)業(yè)化行動(dòng)計(jì)劃將總體目標(biāo)定位在了實(shí)施纖維素燃料乙醇和生物柴油商業(yè)化示范工程，使其與同類化石能源產(chǎn)品相比具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

    “纖維素類原料能源化是生物質(zhì)能源總的方向，國(guó)家政策對(duì)這個(gè)方向也是持鼓勵(lì)態(tài)度的。”中國(guó)林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所所長(zhǎng)、中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心副理事長(zhǎng)蔣劍春說(shuō)。

    行動(dòng)計(jì)劃中提到，要加快纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化示范，推進(jìn)具有國(guó)際先進(jìn)水平的纖維素乙醇生產(chǎn)原料預(yù)處理工藝和高效低成本纖維素降解酶系的研發(fā)，建設(shè)纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化示范工程。對(duì)此，山東大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)、微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任曲音波教授告訴記者，在原料預(yù)處理階段，國(guó)內(nèi)大多數(shù)采用的是比較實(shí)用的蒸汽爆碎，在原料中加一點(diǎn)酸，用蒸汽加壓到一定壓力和溫度后，維持一定時(shí)間，木質(zhì)纖維素就可以水解。

    “很多處理技術(shù)都可以使纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，國(guó)內(nèi)在這方面也不存在問(wèn)題。但是原料預(yù)處理是個(gè)兩難的問(wèn)題，水解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些有害的抑制物。處理輕一點(diǎn)，效果不夠好，處理重一點(diǎn)，就會(huì)產(chǎn)生一定的抑制物，影響后面的發(fā)酵過(guò)程。”曲音波說(shuō)。

 
    據(jù)了解，目前世界最大的6萬(wàn)噸/年纖維素乙醇裝置是康泰斯公司在意大利建設(shè)的，正在試生產(chǎn)?？堤┧贡硎荆擁?xiàng)目的原料預(yù)處理過(guò)程不添加任何化學(xué)品就能達(dá)到很好效果，國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)也表示這一過(guò)程可以不加任何化學(xué)品。曲音波對(duì)此評(píng)價(jià)說(shuō)，原料預(yù)處理過(guò)程不加酸也可以實(shí)現(xiàn)水解，關(guān)鍵還是一個(gè)度的把握。至于這個(gè)度是多少，由于各方都嚴(yán)格保密，目前并沒(méi)有準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

    而纖維素發(fā)酵過(guò)程的技術(shù)難點(diǎn)在于低成本的酶。目前全球只有諾維信一家公司宣布可以生產(chǎn)低成本酶制劑，但還沒(méi)有一家真正工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)來(lái)驗(yàn)證其效果。曲音波說(shuō)，國(guó)產(chǎn)酶制劑是我國(guó)跟國(guó)際水平差距最明顯的地方。比如使用玉米芯作原料生產(chǎn)乙醇、木糖、木質(zhì)素等產(chǎn)品的龍力公司，雖然是目前國(guó)內(nèi)唯一試產(chǎn)纖維素乙醇的企業(yè)，但使用的酶需要就地生產(chǎn)，且在原料適用性上也有所限制。而使用諾維信酶制劑的康泰斯項(xiàng)目，宣稱可以使用秸稈、稻草、木薯渣等20多種農(nóng)業(yè)廢棄物做原料。綜上所述，酶制劑是國(guó)內(nèi)纖維素乙醇生產(chǎn)需要進(jìn)一步成熟的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。

    曲音波說(shuō)，纖維素乙醇在國(guó)際上尚沒(méi)有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的例子。在生產(chǎn)規(guī)模上國(guó)內(nèi)也僅有玉米芯原料做到了萬(wàn)噸級(jí)以上，國(guó)外秸稈原料也僅是4萬(wàn)~6萬(wàn)噸規(guī)模。他認(rèn)為，目前纖維素乙醇的發(fā)展已經(jīng)到了臨界點(diǎn)，很多國(guó)家都在觀望康泰斯項(xiàng)目能否成功。再過(guò)半年或一年，結(jié)果就將揭曉。

    在生物柴油的產(chǎn)業(yè)化中，行動(dòng)計(jì)劃提出的重點(diǎn)是加快大型生物質(zhì)氣化技術(shù)、燃?xì)鈨艋徒M分重整技術(shù)以及生物柴油制備用催化劑的研發(fā)，推進(jìn)生物質(zhì)燃?xì)夂铣缮锊裼统商?a href='http://www.bhmbl.cn/News/Search_%E8%A3%85%E5%A4%87.html' target='_blank'>裝備產(chǎn)業(yè)化，建設(shè)生物燃?xì)夂铣缮锊裼褪痉豆こ獭?/p>

    “氣化合成是以纖維素為原料的生物柴油制備路線，屬于費(fèi)托合成。”蔣劍春告訴記者，以油脂類為原料的生物柴油主要采用酯化反應(yīng)，是經(jīng)典的生物柴油概念。國(guó)內(nèi)油脂類路線從反應(yīng)角度已經(jīng)沒(méi)有太多研究可做了，剩下的就是工程化問(wèn)題。而氣化合成路線以秸稈、木屑等纖維素類為原料，跟煤氣化過(guò)程差不多，經(jīng)過(guò)氣化、凈化、組分重整、催化合成等，不僅可以生產(chǎn)生物柴油，還可以生產(chǎn)汽油。此外，直接液化工藝也是研究的方向之一。

    蔣劍春介紹說(shuō)，氣化合成路線最關(guān)鍵的是催化劑。目前國(guó)內(nèi)催化研究比較突出的都是有煤化工基礎(chǔ)的單位，如浙江大學(xué)、山西煤化所、中科院煤化所、廣州能源所等，催化效率在40%~60%，但在轉(zhuǎn)化率、適應(yīng)性等方面還需要進(jìn)一步研究。

    中國(guó)的生物柴油更多的還在研究和中試階段，而從全球來(lái)看，費(fèi)托法生物柴油同樣沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目。蔣劍春認(rèn)為，以他的經(jīng)驗(yàn)看來(lái)，中國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展基本同國(guó)際在同一水平展開(kāi)研究，但我國(guó)的原料收集更困難，所以不光要在工程化上給以資金支持，同時(shí)也要在原料收集上給以政策扶持。

生物農(nóng)藥：基因工程發(fā)掘資源優(yōu)勢(shì)

    生物農(nóng)藥因其不污染環(huán)境、對(duì)人和動(dòng)植物安全、選擇性強(qiáng)、不傷害害蟲天敵、害蟲難以產(chǎn)生抗藥性而受到世界各國(guó)的高度重視，并將逐步替代化學(xué)農(nóng)藥。國(guó)務(wù)院近日發(fā)布的《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》農(nóng)用生物制品發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃明確提出，到2015年，高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的農(nóng)藥品種占總產(chǎn)量的50％以上，高毒、高殘留品種的產(chǎn)量由5%降至3%以下，生物農(nóng)藥比例進(jìn)一步提高。

    如何才能達(dá)標(biāo)？進(jìn)一步利用基因工程手段，充分挖掘利用我國(guó)豐富的生物資源優(yōu)勢(shì)，研制開(kāi)發(fā)安全、高效的新一代生物農(nóng)藥。這是中國(guó)化工信息中心高級(jí)工程師戎志梅等業(yè)界知名人士普遍的回答。

    目前，我國(guó)在生物農(nóng)藥的發(fā)展方面具有一定優(yōu)勢(shì)，這為完善產(chǎn)業(yè)支撐體系奠定了基礎(chǔ)。全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心研究員李永平表示，生物農(nóng)藥來(lái)自于天然，有效成分、毒株、菌株等很多是已知的，更容易沿著一定的路徑進(jìn)行深入的研究。我國(guó)豐富的自然資源種類也提供了很好的研發(fā)基礎(chǔ)。同時(shí)，生物農(nóng)藥的生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)污染較小，應(yīng)用生物農(nóng)藥也得到了社會(huì)的廣泛重視和支持。

    我國(guó)是農(nóng)用抗生素研究與生產(chǎn)的大國(guó)，在某些領(lǐng)域（如井岡霉素及赤霉素）處于國(guó)際領(lǐng)先水平。但目前在我國(guó)200多家生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)中，除Bt、井岡霉素、阿維菌素和植物源農(nóng)藥苦參堿的生產(chǎn)企業(yè)具有一定規(guī)模外，絕大部分生物農(nóng)藥企業(yè)均為小型企業(yè)。

    基于這種情況，行動(dòng)計(jì)劃提出了“推動(dòng)高品質(zhì)植物免疫誘抗劑、生物殺菌劑或殺蟲劑、天敵生物等生物農(nóng)藥產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化；同時(shí)構(gòu)建生物農(nóng)藥等重要農(nóng)用生物制品資源信息庫(kù)，完善國(guó)家農(nóng)用生物制品產(chǎn)業(yè)支撐體系”的方向。

    要推動(dòng)生物農(nóng)藥產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，專家表示首先要克服生物農(nóng)藥發(fā)展應(yīng)用中的三大問(wèn)題——藥效慢、價(jià)格高、環(huán)境敏感性強(qiáng)。生物類殺蟲劑中，除了少數(shù)農(nóng)藥品種如抗生素類殺蟲劑、除蟲菊素等以外，殺蟲速度普遍較慢，比如病毒類制劑一般顯效時(shí)間為藥后5天左右，這給推廣使用帶來(lái)很大的阻力。同時(shí)，生物農(nóng)藥普遍比化學(xué)農(nóng)藥使用成本高。一些藥劑特別是植物源農(nóng)藥受制于資源數(shù)量，無(wú)法以大規(guī)模生產(chǎn)方式來(lái)降低成本。另外，使用環(huán)境要求較高?；铙w生物農(nóng)藥受環(huán)境的影響往往較大，一些環(huán)境因素如溫度、濕度、光照等均會(huì)影響使用效果，這給生物農(nóng)藥的藥效穩(wěn)定性帶來(lái)影響。

    業(yè)內(nèi)專家告訴記者，要達(dá)到《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》目標(biāo)還需要政府、業(yè)界付出更大的努力。目前國(guó)內(nèi)生物農(nóng)藥已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，諸如阿維菌素等生物殺蟲劑、昆蟲信息素中的性誘劑、苦參堿等植物源農(nóng)藥，Bt等微生物農(nóng)藥、天敵生物、農(nóng)藥抗生素以及真菌性和病毒殺蟲劑也有應(yīng)用，只是使用和推廣面積較小。主要原因是推廣理念存在問(wèn)題。

 
    李永平認(rèn)為，農(nóng)業(yè)部即將修訂《農(nóng)藥登記資料規(guī)定》，加大對(duì)生物農(nóng)藥的扶持力度，這是新登記政策的一個(gè)重要導(dǎo)向。同時(shí)，國(guó)家和各級(jí)地方政府對(duì)購(gòu)買低毒生物農(nóng)藥的農(nóng)民進(jìn)行部分補(bǔ)貼，有些地方的補(bǔ)貼力度達(dá)到市場(chǎng)價(jià)格的50%，成為推動(dòng)生物農(nóng)藥發(fā)展的新動(dòng)力。

     記者還了解到，目前，通過(guò)先進(jìn)的生物化工技術(shù)，來(lái)提升、改造和推動(dòng)生物農(nóng)藥技術(shù)發(fā)展卓有成效。比如，對(duì)微生物來(lái)說(shuō)，提高發(fā)酵水平是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵。利用細(xì)胞融合技術(shù)和基因工程等來(lái)提高赤霉素、滅瘟霉、井崗素霉、蘇云金桿菌等的發(fā)酵單位，將其產(chǎn)量在不增加原料、設(shè)備的情況下加以提高。最新的分子生物學(xué)手段越來(lái)越多地被應(yīng)用到生物農(nóng)藥研究開(kāi)發(fā)中去，已有Conder、MVP等10余種Bt工程菌制劑投入了工業(yè)應(yīng)用。專家表示，應(yīng)用這些先進(jìn)技術(shù)手段，再加上國(guó)家的政策、資金支持，生物農(nóng)藥會(huì)為農(nóng)業(yè)發(fā)展再添助力。