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      新聞中心

      NEWS INFORMATION

      “細胞工廠” 里的“大經濟”

      來源:中國科學報 作者:王珊 日期:2021-05-26 09:31:24

        6月5日是世界環境日。當天的天津空港體育中心就像一個大集市,熙熙攘攘的人群向“小販”們不停詢問著。這是由天津保稅區環保局等主辦、中科院天津工業生物技術研究所承辦的“踐行綠色生活,共享美麗空港”生物塑料公益宣傳活動現場。

        展臺擺著的高科技產品,讓參觀的人群感到既“陌生”又“熟悉”:“陌生”的是沒想到這些產品居然是由秸稈等廢棄農作物“變成的”,“熟悉”的是這些產品就是生活中經常用到的杯碗叉勺和塑料袋。

        其中一個展臺上擺著幾個儲蓄罐大小的透明瓶子,里面盛滿了米粒般大小的白色物品。一旁的工作人員告訴記者:“這是聚丁二酸丁二醇酯(PBS),是生產桌上所有展覽品的原材料。產品使用的是中科院天津工業生物所開發的新技術,可環保呢!”

        創建“細胞工廠”

        每1噸塑料需要消耗3噸石油,而我國每年消耗的塑料高達4000萬噸。當化石能源走到盡頭,人類何以為繼?

        從籌建伊始,利用現代生物技術創建“細胞工廠”,轉變經濟發展對石化資源的過度依賴,便成為中科院天津工業生物所的夢想?!皠摻毎S,發展生物經濟”,中科院院長白春禮也對此作出明確指示。

        簡單地說,這種“細胞工廠”的工作原理就是讓生物提供今天人類所必需的一切,即用秸稈、雜草甚至二氧化碳等原料制造人類所需的食品、醫藥、織物、材料、能源等。

        “細胞工廠”的重要性不言而喻??茖W家將生物細胞設計成一個“加工廠”,以細胞自身的代謝機能作為“生產流水線”,以酶作為催化劑,通過計算機輔助設計高效、定向的生產路線,并且通過基因技術強化有用的代謝途徑,從而將生物細胞改造成一個合格的產品“制造工廠”。

        通過有效的設計,秸稈、木薯、海藻等生物質原料,通過這些吃苦耐勞、兢兢業業的生物“細胞工廠”的作用,可轉變成戊二胺、丁二酸、己二酸、甲烷、乙醇等化學產品,為現代化學工業體系提供原料。

        利用“細胞工廠”生產丁二酸、乳酸、丁二醇、二氧化碳聚酯中間體等,進而合成PBS、聚甲基乙撐碳酸酯、聚乳酸等生物基高分子材料的過程,能耗低且廢棄物排放少。

        京津冀的守護者

        生物降解塑料PBS便是研究人員利用“細胞工廠”制造出來的成功代表。他們以秸稈為原料,成功創建出高效生產丁二酸的大腸桿菌“細胞工廠”,進而生產出丁二酸可用于制造PBS。

        天津工業生物所所長馬延和說,這種方法讓生產丁二酸的成本較現有的石油路線大幅降低,二氧化碳排放量下降94%,使未來PBS生物塑料的大規模推廣應用成為可能。

        同時,研究人員還實現了生物可降解塑料PLA重要單體化合物——D-乳酸的生物制造技術,并將在今年6月完成3000噸/年生產示范線的建設。與國外技術路線相比,其生產成本下降50%,將為PLA生物基可降解塑料產業的發展帶來新機遇。

        最近,天津工業生物所的科研人員在做一件事,即建設生物基材料制品應用示范區。他們希望通過3年的時間,在天津空港經濟區實現每年1000噸以上的生物基塑料制品替代一次性餐飲具、塑料購物袋等,替代率超過60%;在京津冀高鐵實現每年8000噸以上的生物基塑料制品替代一次性餐具等,替代率超過80%;并逐漸向濱海新區、天津市、京津冀區域推廣。

        在這個過程中,馬延和說,他們將致力于突破生物基材料制品的生產成本、性能兩大技術瓶頸,促進生物基材料的規?;a。

        守護京津冀,進而守護全國,遠離白色污染,這是天津工業生物所人服務天津、回報社會的目標。

        發展生物經濟任重道遠

        繼醫藥生物技術、農業生物技術之后,工業生物技術已成為國際生物技術發展的“第三次浪潮”。

        據世界經濟合作與發展組織預測,至2030年,35%的化學品和其他工業品將出自工業生物技術;生物技術產生的經濟與環境效益中,39%將來自工業生物技術的貢獻。

        如今,世界主要經濟強國都把工業生物技術確定為21世紀經濟與科技發展的關鍵技術。2012年2月,歐盟委員會通過歐洲生物經濟戰略,加大與生物經濟相關的研發和技術投資力度,增強生物經濟的競爭力;2013年,歐盟“地平線2020”計劃啟動。

        與此同時,2014年4月,美國發布《生物學工業化路線圖》,規劃了生物基產品、生物經濟發展的里程碑技術進程。

        而在我國,生物技術領域往往關注的是醫藥醫療、轉基因育種。工業生物技術創新能力不強,核心技術缺乏,隊伍體量偏小,缺少有效的穩定支持。

        “面對歐美再工業化的戰略,面對我國轉變發展方式的重大需求,我國生物工業發展需要更多的扶持?!瘪R延和說。

       ?。ㄔd于《中國科學報》 2015-06-10 第4版 綜合)

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