生物化工是化学工程与生物技术相结合的产物,是生物技术的重要分支。生物技术是以生命科学为基础,应用自然科学方法及工程学原理,通过生物剂对生物原料进行加工,从而提供产品或服务的技术。利用生物化学基础研究的成果,结合生物学和化学工程技术生产对人类有用的化工产品,就形成了生物化工这一化工领域的新兴产业。
生物化工产品应用广泛
目前生物化工产品已经广泛应用于各个领域。首要的是医药领域,如青霉素、四环素、胰岛素、干扰素、生长激素及各种生长因子和疫苗等。生物药品的最大特点是毒副作用小,对人体安全,符合当今人们崇尚自然的心理。还有大量用于发酵、食品、医药、化工等部门的酶制剂,如蛋白酶、淀粉酶、异构化酶、脂肪酶、纤维素酶等,可以起到很好的生物催化作用。
生物化工为有机化工提供原料。全球乙醇的生产仍以发酵方法为主,发酵酒精占乙醇生产总能力的85%以上。与石油化工路线相比,微生物发酵工艺生产的乙醇具有较强的竞争力,特别是以可再生的农副产品为原料,不存在资源枯竭的问题,是缓解石油供应紧张的办法之一。
在环保领域,生物化工也逐渐发挥了作用。如煤和石油中的硫是导致空气污染造成酸雨的主要原因之一,化学法脱硫效率较低,而且对有机硫作用效果不明显。国外已有生物脱硫装置,国内生物脱硫也开始了研究,有些单位已获得了高效脱硫菌种。
生物化工发展前景广阔
与传统化学工业相比,生物化工原料具有可再生性,一般为光合作用产物及其加工品,如淀粉、糖蜜、农作物的秸秆等,有利于经济的可持续发展,促进农业产业化发展。与许多化学反应需在高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件下进行不同,生物化工的生产过程温和,一般都在常温常压下进行,因而安全性较高。另外,生物化工的生产设备一般都很相似,常可更换生产品种,而不像传统化工设备有明显的专一性。
随着基因重组、细胞融合、酶的固定化等技术的发展,生物技术不仅可提供大量廉价的化工原料和产品,而且还将改变某些化工产品的传统工艺,甚至一些性能优异的化合物也将通过生物催化合成。生物化工的发展将有力地推动生物技术和化工生产技术的变革和进步,产生巨大的经济效益和社会效益。生机勃勃的生物化工前景广阔。
据有关方面预测,未来将有20%~30%的化学工艺过程会被生物技术过程所取代,生物化工产业将成为21世纪的重大化工产业。目前,全球生物化工年销售额在400亿美元左右,每年约以7%~8%的幅度增长。许多著名的老牌化学工业公司已变成了以生物技术为主的大公司,如美国的孟山都公司,1997年由生物技术生产的产品销售额已占其总销售额的70%以上,杜邦公司在1998年也开始向生物技术进军,购买了美国最大的种子公司,并和默克公司联合成立了生物医药公司,向生物化工发展。
政府与企业合力推进
我国的生物技术在20世纪70年代中期开始起步。国内许多研究单位相继开展了基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程的研究,为我国生物技术的发展奠定了基础。从“七五”开始到现在的“十一五”期间,生物技术都被列为国家重点科技攻关项目。
我国生物化工产业在生物技术产业中占有相当地位,而且发展速度较快。目前,我国已在生物化工方面初步形成了研究、开发、生产体系,但与国外先进水平相比,还存在不少差距:科技开发投入少,技术队伍相对薄弱;总体生产规模不大,在化工行业中所占比例偏小;产品结构不尽合理,产业链尚未形成;缺乏相关配套的生物技术设备;综合利用和采用清洁生产工艺不够。
扩大经济规模,做强做大生物化工企业,使之集科研、开发、生产、销售于一体,尤其要培育一批科技创新型企业,采用现代生物技术改造传统的生物化工产业,降低成本,提高质量,调整产品结构,发展高档产品,强化环境保护,应该是我国生物化工的发展方向。
日前,国务院办公厅转发了国家发改委编制的《生物产业发展“十一五”规划》,明确提出生物化工产业发展的指导思想和发展重点。此前,中国石化股份公司和中粮集团有限公司于今年4月13日签订合作协议,将共同致力于生物化工制品的研究、开发、生产和应用。业内人士认为,中国石化这样的国有大型骨干企业进入生物化工领域,有利于推动这一行业向规模化、一体化、产业化的方向发展。