作者:黄明明 李勤 来源:中国科学报 发布时间:2012-8-7 5:38:34
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生物工程产业化仍需寄托于前端基础研究
 
编者按:生物产业前行的道路是充满探索的。这一过程中,各行业协会好比是纽带,使得政府、企业和科学家们交织,为一系列“看似已知方向的未知产业”而努力。本报记者将陆续走访生物行业协会相关负责人,请他们解析行业现状,拨开迷雾,探寻未来。
 
■本报记者 黄明明 实习生 李勤
 
走进中国化纤协会名誉会长郑植艺的办公室,记者看到旁边的大柜子里摆着三架别致的飞机模型,乍一看还以为郑植艺是飞机模型收藏的爱好者,其实不然。郑植艺告诉《中国科学报》记者,这些飞机都含有碳纤维结构材料。他感叹,这就是化学纤维在结构材料中的应用突破。
 
从最早的人造纤维,到而后的合成纤维,到如今化纤产业的新方向——生物纤维,郑植艺就像是一位站在山顶、一直密切关注化纤行业发展动态的观察者,他不仅看到了化纤行业发展的过去,见证了现在,更凭借多年的经验来展望未来。
 
化纤行业未来属于生物
 
大半辈子都从事着化学纤维的郑植艺却认为,化纤行业的未来属于生物方向。
 
在《中国生物质纤维和生化原料科技与产业发展30年路线图》发布会上,介绍中国的“生物质纤维”及“生物原料”的科技与产业发展时,郑植艺整整用了68页的PPT。
 
从国家生物产业的发展方向到生物制造业在全球的战略地位,从“微生物学”、“合成生物学”、“绿色化学”、“材料学”等和生物产业相关的基础知识链到生物医药、生物合成、生物制造、生物环保等交织的未来产学研发展之路,郑植艺试图勾勒的是未来生物产业的发展命脉。
 
透视郑植艺解析的我国化纤产业的发展脉络,似乎可以看到生物产业发展的未来。
 
中国的化纤工业起步于上世纪50年代,新中国成立后就首先恢复了安东化纤厂和上海安乐人造丝厂,从而拉开了新中国化纤工业发展的序幕。随后,上世纪60年代初,国家建设了吉林化纤、新乡化纤等一批企业,并改造和扩建了丹东化纤厂。
 
“因此,到了60年代,咱们在市面上就能见到化纤的东西了。当时有一种白衬衫,人家问:你穿的什么白衬衫啊?别人就会说:人造丝的、人造棉的。再过了几年,人家问:你穿的什么衣服?答曰:的确良的。”郑植艺列举了一个形象生动的例子。
 
“当时化纤的发展是为了解决穿衣的问题,80年代初,国家取消了布票的供应,这就是化纤带来的变化。”郑植艺介绍。
 
市场的需求与我国化纤产业运行的矛盾,为化纤产业的生物方向发展埋下了伏笔。而现在化纤的发展就不只是为了解决穿衣的问题了,社会生活的方方面面都用到了化纤。
 
此外,供需关系转化加快的趋势将长期困扰我国化纤产业,而且原料制约、环境约束以及碳排放的要求和行业运行与发展的矛盾日益突出。从操作层面上看,技术进步、调整结构、品牌竞争的压力也日益凸显。
 
攻关原料和过程双重替代
 
“从原料上看,合成纤维依靠稀缺资源石油,人造纤维则主要靠棉短绒。棉短绒现在也成了稀缺资源,因为棉短绒要朝着更高的附加值走。比如,可以提炼出微晶纤维素用于轻工、食品、药品行业等。”郑植艺举例说,“胶囊事件”曝出使用了工业明胶,那么我们可以用棉短绒提炼出的微晶纤维素来做胶囊外壳,这样的胶囊就十分安全。
 
对此,郑植艺指出:“大量的原料可以从林业、农业的秸秆中获得,这就是原料替代。” “我们的方向是植物的秸秆,将秸秆中木质素、纤维素和半纤维素三素分离。但是目前木质素的利用是世界性难题。因为木质素是混合物,像原油一样也是混合物,所以需要精细分离。目前想要分离木质素,还需要技术攻关。”郑植艺表示。
 
根据调研,路线图列出了当前生物质资源转化的绿色过程工程中比较有产业化前景的10项技术。郑植艺口中的“技术攻关”指的是木质素改性加工技术和木质素熔融纺丝技术,亦被列入其中。
 
实际上,这10项技术中,目前只有3项可以算得上是产业化。郑植艺分析指出,高效低能预处理和综合利用技术以及海洋生物质综合利用技术都已经达到产业化的基本要求,木质素改性加工技术则在初步攻关阶段,还做不到精确分离。
 
他表示,在这三项技术都达到了一定产业化规模的情况下,下一步是提高工艺过程,开发产品系列,降低成本,寻找更加原始的生物质材料。
 
以海洋生物质的综合利用为例。现在海洋生物质的产品主要涉及到三个品种,壳聚糖、甲壳素和海藻酸(即海藻纤维),山东华兴纺织集团有限公司就是国内在生产壳聚糖纤维上为数不多的几家企业中做得较为出色的。
 
山东华兴纺织集团有限公司总工程师周家村对《中国科学报》记者表示,目前制约企业发展的最大难题是原料的来源。
 
据介绍,路线图列出的十大共性课题、技术和工程是制造再生纤维素纤维、再生多糖纤维、再生蛋白纤维、生物质合成纤维和生化原料的基础,是产业化的工程技术和过程技术。
 
“这十项技术都在做,做好了这10项技术,这几种纤维都能做出来。”郑植艺说。
 
除了原料的问题,郑植艺同样强调过程的替代。
 
与平日接触的观念不同,郑植艺强调的是,不只是化学的方法会产生污染,客观地说,生物方法在生产过程中也可能造成一定污染,因为它的副产品和废料有可能就是污染源,所以在生产过程中也要严把环保关,真正达到绿色的过程替代。
 
目标低调的根源
 
尽管发展方向和技术目标都很明确,而回到以30年为界的生物质纤维路线图,起草者显得略微低调——到2020年行业的原料、过程替代水平仅为5%,且目标5年一修订。
 
“我们判断,‘十二五’只是一个铺垫,‘十三五’期间,化纤行业在生化水平上会有一个很大的发展,各个品种只要有突破,就会形成较大的产业化规模,甚至形成一定的市场占有率。但是真正的大发展恐怕得到‘十四五’,得到第二个十年。”
 
“不是我们低调,是现在谈整个产业链的时候未到。”在郑植艺看来,生物工程的发展重要的是对微生物资源的利用,如工业酶、生物催化的技术。
 
“这些技术要想在产业上有所突破,最根本的在于整个生物科研基础要发展。比如说,基因改造、基因的定向进化、基因的修复、细胞重组等技术要发展。这些技术大量地应用到产业化中还需要解决环保问题、提纯问题,我们还寄托于基础前端技术的突破。”郑植艺强调。
 
《中国科学报》 (2012-08-07 B1 生物周刊)
 
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