第二届中国生物产业大会上，有关丁醇生物制造的话题在生物能源与工业生物技术分论坛引起了广泛关注和讨论。会议间隙，记者采访了带来《丁醇生物制造——现状与未来》这一报告的金沂蒙集团有限公司总裁刘洁女士。

 

刘洁：随着石油资源的大量消耗及其价格的节节攀升，发展环境友好的生物基产品已成为转变经济增长方式、保障生态链良性循环、实现经济社会可持续发展的战略需求。丁醇是一种重要的化工原料，主要用于制造邻苯二甲酸二丁酯和脂肪族二元酸丁酯类增塑剂，广泛用于各种塑料和橡胶制品的生产。丁醇还可用来生产丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯，它们可用作树脂、油漆、黏结剂的溶剂，也可用作油脂、药物和香料的萃取剂及醇酸树脂涂料的添加剂。

 

同时，丁醇还是一种极具潜力的新型生物燃料。与甲醇和乙醇相比，丁醇亲水性弱、腐蚀性小，便于管道输送，在性能上与汽油更为接近，能与汽油任意比混合，能用现有的加油站系统，无须改造。

 

鉴于丁醇作为燃料的优良性能，国际上的一些大公司对生物丁醇的研发与生产已表现出极大的兴趣和投资热情。如美国杜邦公司2006年6月23日宣布，他们将与英国BP公司合作开发燃料丁醇项目，一期工程拟建设以甜菜为原料、年产3万吨燃料丁醇的生产装置，主要投放英国市场来替代汽油作为车用燃料，在国际上掀起了丁醇研究的新一轮高潮。

 

 

刘洁：长期以来，由于我国丁醇产能严重不足，反映在价格上是丁醇价格一直在上扬，由2006年1月的约9000元/吨上升到目前的1.6万元/吨以上。我国40%丁醇依赖进口。据权威部门预测，到2011年，我国的丁醇需求将达70万吨以上，依赖进口的局面难以得到根本性转变。

 

目前我国化学合成法的丁醇产能约为38万吨/年，主要包括中国石化旗下齐鲁石化(6.5万吨/年)、北京化工四厂(2万吨/年)、中国石化与德国BASF合资的扬子—巴斯夫公司(10万吨/年)；中国石油旗下吉林石化公司(17万吨/年)、中国石油大庆石化总厂(2.5万吨/年)。随着石油价格的不断上涨，丁醇发酵工业已迎来复苏产业的大好时机。目前中国发酵法丁醇生产主要企业包括我们金沂蒙和吉安生化有限公司、吉林凯赛生物技术有限公司、广西桂林金源化工有限公司等8家企业，产能约16.5万吨/年。

 

 

刘洁：随着世界经济的发展，对石油的需求迅速扩大，石油作为战略物资和不可再生的能源，其价格不断上涨，带动丁醇、丙酮价格上升，使生物发酵法生产丙丁总溶剂重新具有了市场竞争优势，发展前景良好。世界上许多化学公司已经开始进行重大的战略转向，用生物资源替代石油资源、用生物技术路线取代化学技术路线进行生物燃料及化学品的生产。

 

因此，发酵法生产丁醇代表着丁醇生产未来的发展方向。发酵法生产丁醇已成为国际研发热点，学术论文、专利技术均在快速增长。

 

目前发酵法生产丁醇的主要问题是发酵产率低，由于产物丁醇对微生物的毒性，发酵速度慢；由此导致丁醇在发酵液中的浓度低，一般为10 g/L左右，后续分离的能耗高，并产生大量的废水，环保压力大。解决这一问题的关键在于菌种选育，提高微生物的溶剂耐受性，同时开发丁醇原位分离技术、消除丁醇对微生物发酵的毒性、开发新型分离技术可大幅度降低后续分离的能耗。

 

国内外在丁醇生产菌的筛选和改造方面进行了大量的工作，并取得了成效。中科院上海植生所应用基因工程和代谢工程技术对菌种进行改造，得到一株721的菌株，提高了丁醇产率，获得了国家发明专利。中科院微生物所通过菌种筛选获得一株高丁醇比野生型丙酮丁醇梭菌，得率为7∶2 ∶1 ，总溶剂浓度可达40 g/L左右，申请了国家发明专利。

 

英国牛津郡(Oxfordshire)的Green Biologics公司已经开发出嗜热性细菌菌株，用以获取高收率的丁醇，可以耐受浓度将近4%的丁醇环境。

 

另外采用过程工程策略在发酵的同时实现丁醇的原位分离，可有效缓解丁醇对微生物的毒性、显著提高发酵产率。

 

 

刘洁：以生物资源替代石油资源，实现化学品的生物制造，是化学工业可持续发展的必然选择。生物法生产丁醇、丙酮，对推动生物基化学品和生物基材料产业的发展具有重要的示范意义，将引领当前工业生物技术产业发展。

 

另外，随着能源替代战略的实施，丁醇用作燃料替代汽油成为世界各国研究的热点。我国是世界第二大石油消费国，尽管政府采取很多措施提高能源使用效率，但是随着国民经济的快速增长，燃油消费仍然呈现增长态势。中国石油天然气集团公司预计，到2010年，我国汽油年消耗量将达到5500万吨。根据《中国替代能源研究报告》讨论稿的数据，2020年我国年石油需求量将达到4.5亿~6.1亿吨。我国力求届时可再生能源在能源结构中的比例达到16%，即可再生能源规模将达到0.7亿~1亿吨/年。

 

自2003年起，我国在黑龙江、吉林、河南等9个省先后改用添加10%乙醇的汽油，每年节省约100万吨汽油；山西省也开展了使用甲醇汽油的推广工作。

 

相信生物丁醇将引领生物基化学品开发，并具有广阔发展前景。

 

 

刘洁：我们金沂蒙集团在江苏连云港投建的江苏金茂源生物化工有限公司，结合我国的实际情况和国家产业政策，以非粮作物木薯为原料发酵生产丁醇，一期工程年产3万吨的丁醇、丙酮装置已试产成功，全部工程完成后将形成年产15万吨丁醇、丙酮的生产能力。

 

目前，公司正与中科院过程所、微生物所及高校进行非粮原料发酵生产丁醇领域的技术合作。在丁醇生物制造中立足走循环经济发展的路线，实行清洁生产，对生产原料“吃干榨净”，除发酵生产主要产品丁醇、丙酮外，对拟发酵副产品氢和二氧化碳进行进一步分离和利用，而深加工后的糟液经厌氧发酵，全部可作无害化处理利用。如过滤后的糟渣用于有机肥的生产，滤液经厌氧发酵生产沼气供热电厂使用，废水经深度处理可达标排放，部分可实现中水回用。

 

随着工艺技术的不断完善，我们公司发酵生产丁醇项目的实施，预计可取得更好的经济效益、环境效益和社会效益。