工业生物技术:掀起应用新浪潮

生物技术问世后首先应用于医药，后又向农业推广，现在正向工业领域拓展，开发工业生物技术。美国把这个新趋势称之为“生物技术的第三次浪潮”，欧洲则名之为“白色生物技术”。分析专家认为，这一浪潮对未来制造业影响之大将不下于因特网。化工、汽车、塑料、纺织、造纸、消费品等产业，从投料到制成产品、从污染控制到包装等全部生产流程都将发生变革。所谓工业生物技术是指应用科学与工程学原理，把生物试剂加工成为工业原料，用于制成产品或提供服务。当前各国大化学公司都在积极以生物技术取代传统工艺，使用新型工艺开发、制造的产品已占到化工产品销售额的5%，专家估计到2010年至少增加1倍，如果农产品原料价格合理和增加对新工艺的投资，可能达到20%。人们注意到过去十年来一直没有开发出新型的聚合物，现在把生物技术工艺看作是提高创新能力的关键。应用生物技术于制造业有以下优势：新产品开发速度加快。传统化工产品开发周期需要数年，而生物技术工艺仅需数月。它所带来的经济效益相当于甚至大于精益(Lean)生产和应用信息技术对成本的节约。

虽然工业生物技术可以制造新产品和开创新产业，但它却受到多种因素的阻碍，影响“生物经济”的成长。世界生物工业组织 (BIO)于今年6月发表的报告称，现在在生物工业的可用性与实际应用之间存在着“技术差距”，主要表现在生物技术对工业的应用尚未被许多化工工程师和产品开发专家所认识，尤其是公众对基因工程存在误解和对立情绪，认为生物工业产品和工艺是有害的。欧洲人对生物技术应用的第二次浪潮――转基因食品一直抱着抵制态度。另一制约因素是公共部门和私营企业投入资金不足。工业生物技术的发展要求制造商和供应商都要进行投资，但由于他们对新工艺不甚了然而影响投资的积极性。专家们认为解决这个问题的关键还是依靠竞争。近年来化学工业的边际利润不断萎缩，这将迫使企业家深入了解工业生物技术的应用价值。

厌氧――好氧生物处理实现废纸造纸废水零排放技术

项目简介：针对国内废纸残余木素高、污染负荷高、胶体与钙、硅酸盐含量高和废水排放对环境污染大的问题，贺延龄课题组以厌氧――好氧生物处理为核心，成功开发了一整套循环水处理工艺系统――“厌氧――好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”。它是一项节水和治污并重的清洁生产技术。据悉，该技术目前已成功应用于国内10余家造纸企业，节水、节能、减污、增效显著，产生了明显的社会、经济、环境效益，为工业废水处理的技术进步做出了突出贡献。

项目负责：西安交大。

意义：“厌氧――好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”日前通过陕西省科技厅成果鉴定有关专家指出，“厌氧――好氧生物处理实现废纸造纸废水的零排放技术”工艺成熟、具有创新性、应用效果明显，可以在废纸生产本色纸领域大范围推广应用，整体技术达到了国际先进水平，并建议进一步完善产业化的技术规范，在更大范围内进行技术推广。

气相双动态固态发酵技术

及其发酵装置

项目简介：气相双动态固态发酵技术及其发酵装置的发明创造通过十多年来不断研究、改进与完善，形成了具有自主知识产权的技术体系，该项核心技术与传统的固态发酵技术相比，有效地改善了固态发酵过程中热量传递和氧传递，促进了菌体生长代谢，克服了易染菌、放大困难等方面的难点，达到了节能、节水的目的，从而实现工业化大规模纯种培养。

项目负责：中科院过程工程所

意义：通过推广、转让以该项技术为核心体系的项目，经企业的应用实施后，初步显示出该项核心技术的经济效益与社会效益的优势。该项发明是生物化工领域中发酵技术的重大创新，它推动了行业的进步，对我国农业、工业的可持续发展作出了重要贡献。

微生物合成化工原料

项目简介：将微生物放入一种内含石油副产物――正烷烃的培养液中，就能高效地合成一种重要的化学原料――长链二元酸，进而制造出高级香料、高性能尼龙工程塑料、高级油、高级油漆等。这一被称为“长链二元酸的研发和工业生产”的科研成果，使我国成为全球长链二元酸生物发酵的生产和出口大国，并因此获得2006年度国家科技进步二等奖。长链二元酸是一种重要的化工原料，在自然界中并不存在，长期以来只能通过化学方法合成，但化学方法需要高温高压，不仅严重污染环境，而且成本高、产量低。用微生物发酵法生产长链二元酸，条件温和、常温常压、工艺简单、成本低、没有环境污染，可以大规模工业生产。

项目负责：中国科学院微生物研究所。

意义：该产品处于国际领先水平。经过多年努力，我国科学家在长链二元酸生物发酵领域获得一系列突破，占领了这一生物合成技术的制高点，并成功实现产业化。目前，长链二元酸生物合成的新工艺新方法已在山东、江苏等地进行转化，先后有4家工厂建成投产，年产能力超过1万吨，已创利税6亿多元，成为我国独有的绿色化工产业，以往通过化工合成长链二元酸的国际大公司，已开始向我国购买产品。

清洁生产工艺生物酶技术

项目简介：生物酶是一种无毒生物催化剂，其化学本质为蛋白质。生物酶由于具有专一、高效的特性，能在常温下对纤维杂质进行有效分解。将生物酶这一特性应用于印染前处理加工，可以取代烧碱和次氯酸纳等相关助剂，缩短工艺流程，减污降耗。去年，在深圳市贸工局、市科技局支持下，协会与清华大学、新龙亚麻公司、诺维信公司率先在全国成功开发生物酶在印染行业的应用技术，并通过行业专家鉴定。

项目负责：深圳市纺织行业协会。

意义：从去年开始在印染生产中使用生物酶技术，已初见成效。在印染前处理中应用生物酶工艺，是全国印染行业推行清洁生产和循环经济的有效途径，前景广阔。

高纯度油酸生产技术

项目简介：高纯度油酸适用于医药、化妆、信息技术、生物科学研究、生物工程领域的应用。例如，油酸具有以下特殊的生理功能：降血糖作用、调节血脂作用、降胆固醇作用，可以作为医药中间体使用。除此之外，高纯度植物油酸产品(含量大于90%)，还适用于高极清洗剂、香精香料、高级油添加剂和金属加工助剂等要求较高行业使用。

项目负责：中国科学院新疆理化技术研究所、新疆精细化工工程技术研究中心。

意义：研究开发的高纯度油酸技术，经过规模化生产试验获得成功，产品油酸含量达到99%以上。“合理拆分”技术和分子蒸馏技术，不但去除了原料中的多不饱和酸，同时去除了饱和酸，使目标产物油酸含量大大提高，可以向相关企业规模化提供90%、95%以及99%的油酸系列产品。

糠醛生产废水零排放技术

项目简介：这种新型的处理工艺投资少，易操作，运行成本很低。通过改善糠醛生产工艺将废水在糠醛生产过程中循环使用，不但实现了糠醛生产废水的零排放，而且将废水中有燃烧价值的醋酸及油脂也利用起来，在整个循环过程中不产生二次污染，从源头上解决了糠醛生产的污染问题，使糠醛生产真正走上了清洁工艺路线。原生化处理系统每处理1吨废水的成本需20.93元，而闭路循环处理的综合运行成本每吨只需4.11元，处理成本仅为原方法的1/5，每吨糠醛至少降低成本100元。按照国内年产糠醛40万吨，每吨糠醛产生废水15吨、处理后废水的COD达120mg/L计算，每年可节约4000万元，减少COD排放720吨，节约水资源600万立方米。生产40万吨糠醛产生废渣520万吨，可以代替173万吨煤炭作为锅炉燃料，减少二氧化硫排放448万吨。

项目负责：山东济南圣泉集团。

意义：自主创新研发的糠醛生产废水闭路循环工艺技术，实现了糠醛生产废水的零排放。这项发明为我国乃至全世界糠醛业发展拓开了无限的空间。作为生物质能源、生物质化工最具潜力的糠醛行业将因此而前景广阔，亿万农民的玉米秸秆和玉米芯有望卖个高出玉米的好价钱。其工艺技术达到国际领先水平。

真菌造纸浆技术

项目简介：该工艺利用真菌降解植物纤维成分进行制浆，从源头上减少了废物的排放，减轻了造纸废水对环境的影响。经过一年的使用，该工艺被证明得浆率高、污染排放低、无硫化物产生，属于国内领先水平，可以完全取代原来的亚胺法制浆，具有显著的经济、社会和生态效益。水量85%能够回用生产，外排水的COD也稳定在每升100毫克以下，大大低于国家对企业外排废水的标准要求。

项目负责：山东贵和纸业集团公司。

意义：污水处理过程中产生的沼气，含有50%-70%的甲烷。可实施气发电工程，实现废物利用。“黑液菌化处理麦草生物清洁制浆工艺”获得已申请国家专利。其技术属于国内领先水平。

农林废弃物生物降解制备

低聚木糖技术

项目简介：低聚木糖是由2～8个木糖通过糖苷键结合而成的功能性低度聚合糖类的总称。低聚木糖的生理功能主要是促进人或动物肠道内双歧杆菌的增殖作用和诱生免疫因子从而提高免疫力。在各种功能性低聚糖中,低聚木糖由于具有对双歧杆菌高选择的增殖作用、不被人或动物的消化系统所分解、很高的酸稳定性、热稳定性及难发酵性等特点,而被公认为最佳的功能性低聚糖。该项目以我国丰富的农林废弃物为原料,采用生物技术和现代分离技术制备高品质的低聚木糖,并延伸了一条农业产业链,经济效益和社会效益十分显著。

与国内外技术相比,“农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术”的主要创新点表现为:(1)采用对人体安全的微生物菌株生产木聚糖酶,采用现代蛋白质分离技术制备适合于低聚木糖生产的、具有特定酶系结构的木聚糖酶,用该酶定向水解农林废弃物原料制备聚合度为2～6的低聚木糖,产品中无生理活性的木糖含量控制在5%以下;(2)采用新型酶水解技术提高了酶水解得率,使原料中木聚糖转化为低聚木糖的得率在70%以上;(3)制备分离获得了低聚木糖各单一纯组分,在国内外首次建立了基于高效液相色谱分析的低聚木糖准确分离方法;(4)在国内外首次将低聚木糖作为饲料添加剂在畜禽和水产品上大规模推广应用,获得了农业部“饲料添加剂新产品证书”,延伸了一条新的农业产业链。

项目负责：南京林业大学。

意义：该技术主要具有4个创新点。项目建立了一个以低聚木糖为核心的农林废弃物高值利用、低聚木糖的生产、绿色养殖业和安全动物食品生产的新的农业产业链,对于提高我国资源利用水平,改善生态环境,调整农业产业结构,增加农民收入,推进我国社会主义新农村建设具有重要意义。

低聚木糖作为饲料添加剂可以提高动物生产性能4%～6%以上,降低抗生素用量40%以上,提高农民养殖增收16%～25%。我国现有饲料总量1.5亿吨左右,如果我国25%的饲料中添加剂低聚木糖,年需低聚木糖4000吨,可实现产值12亿元,利税2.8亿元,更重要的是每年可给农民带来增收50亿元～70亿元。

细菌清理污油净化地层水技术

项目简介：该技术不仅解决了回注污水含油量高、硫酸盐还原菌含量超标、过滤设备的污染等关键性问题，更重要的是让采出来的地层污水经过处理后，污水变成洁净的水又还给了地层，无油泥产生，无二次污染，安全、环保、洁净。

回注污水水质不合格，导致注水能力下降，伤害地层，使注水压力上升，并引起注水系统的严重腐蚀，影响油田正常开发。胜利油田采油工艺研究院利用两年的时间艰难“破冰”，如今，从地层采出的含油污水，清洁化处理后可以再将其送回地层。 “将生化处理工艺成功应用于油田回注污水的处理中，在国内尚属首次。” 2004年，胜利油田采油院微生物中心就开展了纯化油田回注污水生化处理技术的科研攻关研究，选取大自然殊的细菌来"吃掉"含油污水中的石油，效果理想。

项目负责：胜利油田采油院。

意义：这项技术配置的菌液成本很低，每立方米水只需0.2元，只需要在所处理的注水站建一套工艺流程，技术成熟，操作简便，处理效果非常稳定，为低渗透油藏注水开发开辟了新途径。