國外生物化工技術發展

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生物化工技術是生物工程與化學工程技術相結合的産物。現代生物技術在開發新資源、新材料、新能源和新醫藥品方面已顯示出旺盛的活力。生物技術是綠色化學與綠色化工發展的重要趨勢之一，具有廣闊的開發和應用前景，已經引起了世界各國的關注和重視。
2003年全球生物技術産業市場估計約894億美元，比2002年的790億美元，成長約13%，美國爲全球生物技術的龍頭，占全球市場的47%，歐洲占29%，亞太地區占24%。預計2007年全球生物産業市場將達到1300億美元，在化學工業中所占的比重將在15%-30%之間。目前各國已競相展開生物化工技術開發，許多大型企業如杜邦、孟山都、Bayer和陶氏化學都投入鉅資和研發力量進行生物化工技術研究。簡要說明：
(1)Cargill Dow致力於利用生物技術開發新産品，目前擁有將穀物加工成乳酸，再進一步製成一系列衍生物，並生産聚乳酸(PLA)。針對乳酸衍生産品，目前除已生產乳酸乙酯(主要用於電子産品)外，還可以作爲雜環化合物的原料，進一步生產氨基酸和醫藥中間體，以及化學品如丙二酸和丙烯酸等。目前主要著力於開發合適的催化劑，使生産成本低於傳統的石油化工路線。
(2)丁二酸是具潛力的生物化工基礎原料。日本三菱化學與味之素公司共同開發利用農作物生産丁二酸的生産製程，此部分是該公司開發可生物降解聚合物聚丁二酸丁二醇酯(PBS)生産的一部分。其PBS産能爲3000公噸/年，預計在2006年興建3萬公噸/年的生物法丁二酸生産製程。
(3)杜邦公司目標在2005年將可再生材料爲原料的産品銷售額比例提高到25%，杜邦的第一個大型專案是工業化1，3-丙二醇(PDO)的生物生産製程。除此之外，杜邦還在開發另一種具潛力的基礎化工産品異山梨酸，希望用它作爲共聚單體生産耐高溫的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。杜邦與澱粉衍生物生産廠商法國Roquette Freres公司合作開發異山梨酸，用於醫藥、溶劑和表面活性劑等產業。
(4)Metabolix公司最近積極提高核酸糖原料生産，使可生物降解塑膠聚羥基脂肪酸酯(PHA)製程效率獲得提高，具備與石化路線生産塑膠成本的競爭力。
(5)美國DOE資助Cargill Dow公司開發生物煉油製程，使用穀物等不可食用的低成本材料生産燃料和化學品。
(6)美國杜邦公司開發一種以玉米爲原料生産服裝的新技術，可取代以往使用的基礎化工技術，利用玉米生産服裝原料Sorona聚合物。生産的Sorona聚合物手感更柔軟，可進行多種染色、耐洗性強、還可以防紫外線照射。杜邦在美國北卡羅萊州運用石化製程生産Sorona聚合物，已在2003年改用新開發的生物技術生産Sorona聚合物。
以生物製程生產的潛力產品有：
(1)蟲草菌乾粉：冬蟲夏草是麥苗菌科植物冬蟲夏草的子座及寄生幼蟲的寄生複合前體，採用生物技術規模化生産蟲草菌乾粉，其營養及功能成分與天然冬蟲夏草相比基本相似。利用人工培育蟲草可以開發不同類型、不同功效的多種醫藥保健産品。
(2)β-胡羅蔔素：β-胡羅蔔素是維生素A的前體，是世界組織公認的A類優秀有營養食品添加劑。全球β-胡羅蔔素年需求量在1000公噸以上，而産量約爲600公噸，年銷售值在2.0-2.5億美元，每年成長率約7%-9%。生産β-胡羅蔔素有3種方法：①化學合成法；②杜氏鹽藻提取法；③微生物發酵法。後者不受環境條件的影響，産量高，所以微生物發酵法是最好的方法。
(3)新型生物農藥：生物農藥具有高效、安全，較化學藥劑有著高效防治病害、促進作物高産優質、保護生態環境等優點。
(4) L-苯丙氨酸：L-苯丙氨酸(L-Phe)是醫藥輸液製品和食品添加劑APM(健康糖)的必要成分，全球每年需求3萬公噸左右，主要由美國孟山都公司、日本味之素公司、韓國大象公司、德國迪高薩公司等幾家大公司生産。L-Phe是人體必需的8種氨基酸之一，也是抗癌藥物(如苯丙氮芥、甲酰溶肉瘤素)的合成原料，同時在抗病毒新藥開發上也引起重視。
(5)2,3-丁二醇和甲乙酮：2,3-丁二醇可用於製備樹脂、化妝品、油墨、香料、炸藥及醫藥中間體；並可作爲化工原料來合成其他化學品；還可以用於白酒工業中，作爲風味添加劑及用於製備香料3-羥基-2-丁酮。由於化學法合成2,3-丁二醇比較困難，所以至今尚未實現規模化生産。生物發酵法生産2,3-丁二醇技術較爲成熟，如果能充分開發出2,3-丁二醇的應用，將會形成一個新的産業。
(6)高分子材料：目前世界上合成高分子材料材料已超過1.4億t/a，主要爲石油化工材料。生物材料已成功實現商業化的有Cargill Dow公司的聚乳酸工廠和杜邦公司由1，3-丙二醇生産PTT的工廠。前者能消耗可降低30%-50%，後者降低25%。聚乳酸的生産主要通過葡萄糖轉化爲乳酸，然後再經化學生成聚乳酸。估計2020年全球對它的需求將達到1150萬公噸-2300萬公噸。另外，1,3-丙二醇與對苯二甲酸進行縮聚製造的PTT是一種新型纖維材料。預計2020年全球PTT的需求量可達100萬噸以上。
(7)生物提取的香料和保健品。

工業生物技術應用於規模化化學品生産已初見端倪，如農用化學品、精細化學品、大宗化學品、藥物和高分子材料等領域。國際各大化工廠紛紛轉向工業生物技術領域，並均有産品投入市場。美國國家委員會預測，到2020年將有50%的有機化學品和材料産自生物質原料。