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    院士論壇丨譚天偉:如何讓化工更“美麗”
    發布時間:2023-07-31 來源:北京碳中和學會     分享到:

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    譚天偉,生物化工專家,中國工程院院士?,F任北京化工大學校長,中國可再生能源學會理事長,中國化工學會副理事長。主要從事生物化工研究,在脂肪酶及酶催化合成化學品方面進行了大量研究,實現了有機合成用脂肪酶的生產和酶工業催化的應用;建立了基于標志代謝物控制的發酵放大新方法,并用于酵母發酵產品的工業生產;開發了發酵廢菌絲體綜合利用工業化應用新工藝。先后獲國內外發明專利40余項。以第一完成人獲國家技術發明二等獎2項、省部級科技進步獎一等獎4項,以及何梁何利科學與技術創新獎、談家楨生命科學獎、亞洲青年生物技術杰出貢獻獎等。






    塑料、橡膠、油漆、涂料、藥品、化妝品、食品添加劑、服裝……在我們身邊,化工產品無處不在?;ば袠I為我們提供了豐富多彩的產品和服務,是國民經濟的支柱產業。如今,我國是世界上最大的化工產品生產國和消費國,總產值世界第一。然而,大多數人對化工行業并不真正了解,一提起化工行業,就認為與污染、毒害和危險相伴,不少人談“化”色變、唯恐避之不及。事實上,健康發展的化工行業,與國民經濟和百姓生活有著極為密切的關系,具有十分重要的意義。我國經濟正在轉向高質量發展,新技術不斷推動產業革命,在這樣的大趨勢下,化工行業該如何實現綠色發展、轉型升級?未來,那些困擾我們的白色污染、塑化劑超標和能源短缺問題如何破解?正在蓬勃發展的生物技術能為化工行業帶來怎樣的突破?未來化工行業能否變得人畜無害、和善可親?

    化工行業確實給我們帶來了一定的安全隱患還有一些污染問題。但是,也有例外。德國的化工行業一直在世界上是領先的,有很多著名的公司,像巴斯夫公司、拜耳公司、赫斯特公司,當年都是從化學公司起家的。德國的很多化工企業都是在美麗的萊茵河畔,記得在十幾年前,我第一次去巴斯夫公司的時候,這個公司的研究部經理一定要帶我到萊茵河邊去看看。我說:你為什么要帶我來萊茵河?他說:您只要看到這河里都是清清的,各種魚在游,你就知道我們的企業是一個什么樣的企業。那時我明白了,其實化工企業完全可以做得跟花園一樣。

    另外,大家知道,新加坡是一個非常小的島國,它的面積不大。新加坡著名的裕廊島化工園區是世界上第三大石油化工基地,這里有幾十萬噸的PX裝置,PX化學名就是對二甲苯。這個園區距離新加坡市區只有十公里的距離,這么多年沒有發生過一起安全事故。只要認真地把有關安全的規范和評價以及檢查體系做好,用新的綠色環保技術去做化工,化工是可以做到綠色、安全的。

    化工行業是國民經濟的支柱

    化工行業是國民經濟的支柱。實際上化工行業不單是我國的支柱,在全世界也是這樣。從全球化工行業的整個銷售額或者是GDP(國內生產總值)來看,是5.7萬億美金,占了全球GDP(國內生產總值)的7%。因為化工行業生產基礎原材料,它對其他行業有巨大的帶動作用。國外做過一個統計,每生產1美元的化工產品,在下游加工成終端產品,就會產生4.2美元的終端產品。我國的情況是怎么樣呢?實際上化工行業也是我國的支柱產業之一。我國化工行業有12萬億以上人民幣的銷售收入,我國規模以上的化工企業有27000多個,而這個規模以上,還不包括中小型的企業。我國是世界化工行業產值第一大國,我國這幾年化工行業增長率占了全球化工行業增長率的一半以上。

    人們正常的衣食住行,每天都離不開化工產品,因為化工產品是基礎的原材料。我國近幾年的一些重大科學工程,都離不開化工行業,碳纖維就是一個非常好的例子。碳纖維,它的重量特別的輕,大概只有普通鋼材的幾分之一,但是它的強度比一般的金屬材料要強,韌性也比金屬材料要好。這樣一種質量輕、強度高、性能好的材料,可以在航空航天中應用?!伴L征7號”火箭用了碳纖維材料之后,它可以減重900公斤,減重900公斤意味著可以攜帶更多其他東西上天,或者是打得更遠。再有港珠澳大橋的吊索是超高分子量的聚乙烯,單根聚乙烯纖維的直徑只有0.5毫米,0.5毫米也就是五六根頭發絲那樣粗細,而這樣的一個粗細度,它實際上的拉力或者是耐受的強度比普通鋼材要強得多。高分子量的這種新材料為港珠澳大橋的建成貢獻了力量。大興機場也用到了大量的化工材料,比如內飾涂料,還有跑道上新型的瀝青高分子材料?;ば袠I不但為我們的日常生活衣食住行,也為我國和世界上的重大工程項目在作支撐。過去很多不可能做到的事情,今天因為有了化工行業的發展才成為可能。

    工業生物技術讓化工更“美麗”

    工業生物技術就是利用生物質做原料,用生物的手段,并結合化學工程的技術,進行產品的加工,或者是提供相應的社會服務。上百年的化學工業基礎都是以石油和煤做原料的,用石油和煤做原料,我們叫石油化工、煤化工,后面又衍生出來很多的材料化工、機械化工等等。這類化工的最大特點,就是從原料體系劃分,都是不可再生的。

    生物質是通過太陽能光合作用來合成的物質。這種物質是自然生長起來的,年復一年,不斷地產生這種生物質,屬于可再生資源。工業生物技術跟傳統的化學化工技術相比,第一,它的原料是不同的。過去的化學化工主要用的是石油基,或者煤基、礦石基,工業生物技術主要是利用生物基。到底化學基和生物基的產品,有什么直接的不同?其實就看你穿的衣服就知道了。純棉做的衣服,那就是生物基的,因為它是用生物質(棉花)做出來的;如果你穿的是純化纖的衣服,那就是石油基的。第二,合成的化學條件不同?;瘜W反應,都需要高溫高壓,合成氨反應就是一個典型的例子。學過化學的都知道,壓力越高,合成氨的產率越高。如果要爆炸,那是很厲害的,所以它有安全隱患。而生物反應其實就是利用酶和微生物。酶和微生物,就跟人一樣,它不適合于高溫,100攝氏度就死了。生物反應是常溫常壓下的反應,它不會爆炸,很多都是水性體系,所以沒有安全隱患。

    為什么這幾年大家對于生物轉化越來越重視呢?因為它使能耗大幅度下降,物耗也能夠大幅度下降,環境污染減少了,碳排放也減少了。生物技術是一種非常重要的減排手段。OECD(經濟合作與發展組織)作了一下計算,工業生物技術的應用大概每年能減少10億到25億噸的二氧化碳排放量。

    各個發達國家都對本國的生物戰略進行了規劃,日本、韓國、印度都進行了戰略規劃。印度做得很好,他們成立了一個生物技術部。歐盟也跟我國一樣制定了中長期發展規劃,計劃到2030年,化工原料里生物基的原料要占到30%以上。

    化工可能還有一些不美麗的地方,比如對環境的污染排放,還會發生爆炸事故。但是通過包括工業生物技術、過程強化技術、人工智能技術的發展,慢慢都在使化工一天比一天更加美麗。


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