陳遠童:生物合成長鏈二元酸產業的引領者

題記：

每個人都是為了某種事業而誕生，每個人的生命都是一種經歷；生命的價值，正是在跑好自己承擔的這一里程中體現出來的；生命雖然有限，但生命的意義卻可以燦爛無比，直到永遠。

人生角色不同，所呈現的價值樣態各異。具體到科學家而言，生命價值則體現在他的科研成果以及科研實踐中。

如此說來，陳遠童的生命價值則來源于他的“生物合成長鏈二元酸”技術成果以及相應的創新產業實踐——已取得5項重要的長鏈二元酸科研成果，獲7項授權的國家發明專利；近10年來專利成果已經轉讓多家公司，在國內建起2座萬噸級和3座千噸級規模的長鏈二元酸生物合成生產工廠，總生產能力超過5萬噸/年，使我國成為當今國際上唯一能夠應用生物合成技術實現多種長鏈二元酸大規模工業化生產的國家……

如果從長遠的眼光來看，陳遠童的生命價值絕不止如此——長鏈二元酸有著廣泛而重要的應用價值，再加上其技術上的銳利突破為民族產業迅猛推進排除了關鍵障礙的偉大意義，還有相關產業的巨大市場前景和社會效益……都不是可以簡單衡量的。

極其重要的“長鏈二元酸”

所謂長鏈二元酸是指碳鏈中含有10個以上碳原子的脂肪族二羧酸，它們是一類用途極其廣泛的重要精細化工產品，是化工上合成高性能尼龍工程塑料、高級麝香香料、高檔尼龍熱熔膠、高級油漆、涂料和潤滑油、高溫電介質、農用薄膜耐寒性增塑劑、新醫藥和農藥等的重要原材料。

長鏈二元酸的主要用途：

1、合成高性能尼龍工程塑料：利用上述的長鏈二元酸為原料，可以合成一系列雙號碼長碳鏈尼龍：尼龍1111、尼龍1112、尼龍1212、尼龍1213、尼龍1313、尼龍1314、尼龍1414、尼龍612、尼龍614等。這些雙號碼尼龍具有良好的性能，耐腐蝕性好、絕緣性好和柔韌性強，可以精密注塑成型，制造各種精密零部件、降落傘繩索、纖維護套等，在航天、航空、汽車、輪胎、船舶、建筑、電子、電器和信息領域具有廣泛應用，對減輕重量，降低能耗具有重要意義，還可以制造石油管道等。

利用雙號碼長碳鏈尼龍抗拉耐磨的特性，作為輪胎的子午線，這種輪胎具有高速、安全、節油、耐磨，一般能提高輪胎使用壽命5～10倍，是輪胎工業發展的方向。

雙號碼長碳鏈尼龍還可以代替進口的單號碼尼龍11和12制造汽車管，如輸油管、剎車管、液壓管、真空管、排氣管等，在汽車行業中倍受青睞。

2、合成高檔熱熔膠：利用微生物發酵生產的長鏈二元酸為原料合成的高檔熱熔膠在服裝和家電行業中很受重用。在高檔服裝生產中使用高檔熱熔膠，使整個服裝耐水洗、耐干洗、尺寸穩定、穿著挺括。我國是世界上服裝出口第一大國，年銷售額近200億元，并且每年生產大量高檔服裝出口，年用膠量3000噸左右，全部靠進口：彩色顯象管與偏轉線圈粘合用膠需在100℃高溫下長期使用，才能保證彩色顯像管的正常工作。我國目前有6個大生產線，年產彩色顯像管2000萬支，年用膠量為500噸，全部靠進口。

3、合成高級尼龍粉末涂料和油漆：用微生物發酵生產的長鏈二元酸為原料合成的高級粉末涂料具有節約能源、降低污染、使用安全和經濟實用等特點；合成的高級油漆具有色澤光亮、耐磨性好、耐沖擊強度高、附著牢固和柔韌性極佳等優點。有資料表明在過去的十年中，我國消費的高級尼龍粉末涂料年平均增長率為20%以上。

4、合成高級麝香香料：麝香是一種十分珍貴的中藥藥材，是制備中成藥的重要成分。根據不完全統計有300多種中成藥必須添加麝香。天然麝香中具有生理活性的主要有效成分是麝香酮。現在，保護野生動物已成為全民的共識，因此，天然麝香的來源已經斷路。用C11～C18的長鏈二元酸可以合成具有不同香型的大環酮香料，尤其是用微生物發酵生產的DC15為原料，合成環十五酮和麝香酮（即3-甲基環十五酮）時，合成步驟簡單得多，成本大大降低，這種合成的麝香酮完全可以代替天然麝香配制中成藥，在醫藥上有著廣泛用途，為我國中醫藥走向世界具有十分重要的意義。DC13可合成麝香–T，它是一種高級日用香料。

5、合成高溫電介質、潤滑油：長鏈二元酸可以合成高溫電解質，可在120℃下長期使用；合成高級潤滑油，不僅耐高溫，而且在零下45℃仍維持正常潤滑。

6、合成耐寒性增塑劑：利用長鏈二元酸為原料可以合成耐寒性增塑劑，加入這種增塑劑的塑料薄膜耐寒冷、抗老化、柔軟性好，適合于北方地區蔬菜和育秧大棚應用。

7、合成醫藥：利用長鏈二元酸還能合成早期卵巢癌的檢測試劑、合成治療皮膚癌、艾滋病的藥物、合成長效降糖藥。目前我國有關部門正在進行研究。

8、合成其他產品：長鏈二元酸還可以合成二元醇、二元胺、聚酯、聚酐和生物膜等。

可以看到，長鏈二元酸作用非常大，但國際上傳統的長鏈二元酸制造工藝主要是化學合成方法，而這種方法迄今只能夠生產出十二碳二元酸（DC12）。這種化學合成方法是以丁二烯為原料，需要9個復雜的反應步驟以及高溫、高壓和催化劑，工業生產的時候需要防火、防爆和防毒裝置。整個生產過程存在條件苛刻、步驟多、收率低、成本高和環境污染嚴重等缺點。

陳遠童生物合成法的優勢和

創新點

針對長久以來化學合成長鏈二元酸技術的不足，陳遠童潛心研究40年，終取得突破。

陳遠童介紹，應用生物工程技術，以石油中的副產物正烷烴為原料，采用微生物發酵的方法生產長鏈二元酸，具有化學合成法無法比擬的優越性。此法是利用微生物特異的氧化能力，通過胞內酶的作用，在常溫常壓下氧化石油正烷烴兩端兩個甲基，加上4個氧原子，一步生成二羧酸（二元酸）。與化學合成法相比，生產工藝簡單、生產條件溫和，整個生產過程在常溫（28~30℃）、常壓（0.490×105~0.981×105Pa，即0.5~1kgf/cm2）下進行，規模大，收率高，成本低，尤其是不造成環境污染，是一種環境友好產品，是一種新發展起來的綠色化學產業。

長鏈二元酸微生物發酵技術中涉及油、水、氣、固（菌種）多個界面，要實現工業化生產，必須解決一系列工程技術新難題。從1990年代起，陳遠童研究員先后承擔國家“八五”和“九五”科技攻關任務，首先開展基礎理論研究，根據合成長鏈二元酸微生物種屬關系和合成機理，發現長鏈二元酸生物合成是在微生物細胞內通過胞內酶的催化作用氧化生成的，ω-氧化酶催化二元酸生物合成，β-氧化酶則催化二元酸的降解。在此基礎上提出了提高長鏈二元酸生物合成速度必須控制細胞的酶活性和增大細胞膜的通透性的創新思路，這個思路對提高二元酸的產量起到了關鍵作用。在長鏈二元酸的研發工作中取得突破性進展，創造性地解決了微生物發酵生產長鏈二元酸工程技術方面存在的幾大難點：

（1）針對油水混合體系中菌種生長轉化的難點，創造了“氧化酶活力篩選指示培養基”和“快速三步篩選法”，培育出分別生產C12～C17一系列單一長鏈二元酸的6株高產菌株，產酸水平提高2～3倍；

（2）創建了“三階段控制的同步發酵法”優化了生產工藝條件和過程控制，使發酵產酸水平提高35％；

（3）加入細胞膜透性調節劑，加速反應底物和產物通過細胞膜的運轉速度，產酸水平提高25%；

（4）解決了產品分離純化難的問題，發明了“在水中破乳分層快速分離回收殘烴的方法和特殊裝置”，用水或有機溶劑進行精制，提高了產品收率。

至今先后完成4種長鏈二元酸中試和工業生產試驗，取得了C12～C15四項重要科研成果，產酸水平達到200g/L左右，經技術鑒定和查新報告均屬國際領先水平。

長鏈二元酸微生物發酵技術

取得的重要成果

在這幾年的科研實踐中，陳遠童和他同事們一起不斷地取得了相應的突破成果：

1、十五碳二元酸（DC15）：屬國家“八五”攻關項目，完成2.5噸發酵罐中試，產酸170～180g/L，烷烴轉化率52.5％，后處理收率平均80.5％，DC15純度平均95.85％，已在20和200噸罐工業化生產多年，產品占領國內外全部市場。日本在實驗室5L罐發酵，產酸90g/L，至今未工業生產。

2、十二碳二元酸（DC12）：屬國家“九五”攻關項目，完成20噸罐工業生產試驗，產酸水平為190～210g/L，烷烴轉化率84％左右，后處理收率83％左右，DC12純度98.5％以上，已在25噸、50噸及200噸發酵罐工業化生產多年，產品銷往歐美和日本。美國在實驗室5L罐發酵，產酸達140g/L，未工業化生產。幾十年來，美國杜邦公司等以丁二烯為原料化工合成生產DC12，成本高，尤其是環境污染嚴重。本項目用生物合成法生產DC12，成本低，尤其是沒有環境污染，將逐漸替代化學合成法，已占領國內外大部分市場。

3、十三碳二元酸（DC13）：完成2.5噸罐中試后，已在20噸、50噸及200噸發酵罐工業生產多年，產酸水平160～170g/L，烷烴轉化率80％以上，后處理收率80％以上，純度98％以上，產品質量好，遠銷日本和歐美。1987年日本開始在20噸罐中發酵生產，產酸水平130g/L左右，DC13純度96％左右，年產200噸，因成本高、質量差，2001年停產。本項目DC13產品已占領國內外全部市場。

4、十四碳二元酸（DC14）：完成25噸罐規模工業生產試驗，產酸225～245g/L，烷烴轉化率88％，后處理收率85％，DC14純度98％以上，在200噸發酵罐工業生產多年，產品質量好，遠銷歐美等國，市場競爭力強，占領國內外全部市場。國外至今沒有研究和工業生產報道。

長鏈二元酸技術的突破也讓陳遠童先后榮獲多項國家、省部級大獎，其中包括國家“八五”攻關重大科技成果獎１項，“九五”攻關優秀成果獎１項，中國科學院發明獎一等獎和三等獎各１項，北京市科學技術獎和北京市發明專利獎二等獎各1項。特別是2006年，長鏈二元酸技術榮獲國家科學技術進步二等獎。此外，該技術還獲得7項授權的國家發明專利。

科技成果要成為生產力必須有產業轉化。陳遠童介紹，目前，我國的長鏈二元酸生產上擁有絕對領先的技術優勢，雖然中美日德四國都進行了微生物發酵法生產長鏈二元酸的研究，但是真正實現工業生產的只有中日兩國。但日本礦業公司在1985年建成年產200噸的十三碳二元酸發酵裝置，卻在2001年已經停產。因此，我國目前是國際上唯一大規模生產和出口長鏈二元酸的國家。

我國能在該領域取得領先，很大程度上有賴于陳遠童研究員和像陳遠童一樣無私奮斗在該領域中的科技工作者們。

致力于成果與產業的對接

從1998～2010年，陳遠童研究員的長鏈二元酸專利技術已先后轉讓山東淄博廣通、上海凱賽、江蘇清江石化、南通圣諾鑫和山東瀚霖生物技術公司等5家公司，建成2座萬噸級和3座千噸級規模生產廠，年總生產能力5~6萬噸，形成一個中國獨有的、環境友好型的現代制造業——長鏈二元酸生物合成新產業，代替嚴重污染環境的化工制造業，開辟了長鏈二元酸的新來源并填補了空白。

①山東淄博廣通化工有限責任公司（原淄博龍泉煤礦）。1997年底，廣通公司在淄博龍泉地區建成年產300噸二元酸的發酵工廠，發酵罐體積為20噸，一次試車成功，并于1998年正式工業生產，1999年底二期工程建成后，年生產能力擴大到1，000噸，成為國際上首家千噸級規模的長鏈二元酸生物發酵廠。用水進行后處理，產品質量好，1999年通過ISO9000國家質量認證，產品除滿足國內需要外，還遠銷歐美和日本，產生較好的經濟效益和社會效益，使一個瀕臨破產的百年老礦重新煥發了生機，完成轉產任務，安排200多人勞動就業。2004年生產的產品達到1，500噸。廣通公司長鏈二元酸產業化的成功和多年生產實踐，證明中科院微生物所的專利技術成熟，產酸水平高，生產穩定。

②上海凱賽控股有限公司。該公司高層領導經過翔實的市場和技術調研，對長鏈二元酸產品的廣闊用途和巨大市場十分滿意，公司受讓了中科院微生物所成熟的技術成果后，2002年底在山東濟寧地區建成一座年產7，000噸長鏈二元酸的發酵工廠，發酵罐體積借鑒廣通公司20噸罐成功的經驗，放大為200噸，試車成功后，于2003年8月正式投產。成為當時國際上石油發酵生產二元酸規模最大的發酵工廠，產品質量好，遠銷歐美等地。2006年產量達到8，000多噸，2007年完成二期工程建設，生產能力擴大到1.8萬噸/年。

③江蘇清江石油化工有限公司。轉讓中科院微生物所的專利技術，承擔國家發改委支持的微生物發酵生產長鏈二元酸產業化示范工程項目，2006年一座年產1，500噸的長鏈二元酸生物發酵新工廠在淮安建成，并試車成功，其特點是技術水平高、自動化程度高。

④江蘇南通圣諾鑫生物技術公司。該公司克服了資金不足的困難，精打細算，在節約能源上下功夫，建起一座千噸級規模生產工廠，試車成功后，正在擴大生產。

⑤山東翰霖生物技術公司，2008年轉讓中國科學院微生物研究所長鏈二元酸專利技術，計劃集資30億元人民幣，5年內分三期完成6萬噸/年的長鏈二元酸生產線，第一期工程年生產能力1萬噸，2009年7月份建成試車后投產；二期工程投資10億元人民幣，設計年生產能力2萬噸，目前正在設備安裝調試；三期工程投資15億元人民幣，設計年生產能力3萬噸，計劃于2014年竣工投產。三期工程完成后，每年新增產值將達到30多億元，年創利稅12～14億元人民幣。

任何事物都是相互的，產業彰顯了科學技術的偉大價值，科學技術也造就了企業的發展和活力。但不管如何，一項項活生生的產業實例正在不斷地驗證著陳遠童這些專利技術的廣闊前景和巨大價值。

廣闊的市場前景和巨大的社會效益

微生物發酵生產長鏈二元酸研究的成功和工業化生產，解決了用純化學方法難以合成的問題，開辟了長鏈二元酸的新來源，為尼龍工程塑料、熱熔膠、涂料和香料等十幾大類高檔產品的化學合成提供了豐富的原材料，推動這些產業及相關行業的發展和技術創新，將創造出幾十上百種具有中國自主知識產權的新產品，將在我國逐漸形成具有獨立特征的產業鏈和精細化工產品樹，從而在航天航空、汽車、輪船、輪胎、建筑、紡織、服裝、電子電器、信息領域以及人民日常生活中醫藥衛生、保健等方面有廣泛的應用，將為提高我國綜合國力產生巨大和深遠影響，將在激烈的國際競爭中占有一席之地。

美國權威專家說，全世界每年以二元酸為原料生產出來的各種產品，總價值為420億美元。

杜邦、漢高、拜爾、德固賽、阿托、汽巴、雨布等十幾家國際500強大公司，近幾年來都紛紛轉向中國，購買生物合成法工業化生產的長鏈二元酸產品，用于合成高性能尼龍工程塑料、高級麝香香料、油漆、涂料和潤滑油、高溫電介質、醫藥中間體和農藥等，其需求量與日俱增。許多有實力有遠見的大公司都看好長鏈二元酸生物合成這一高新技術產業及其相關行業。事實證明，長鏈二元酸生物合成法必將代替化工合成法。

統計顯示，自20世紀90年代中期起，中國每年進口工程塑料150萬噸左右，耗用外匯近20億美元，且保持著15%~20%的年增產速度。特別是一些高性能工程塑料，目前仍主要依賴于國外進口。2000年以來，中國汽車水性底漆、建筑水性乳膠涂料、粉末防腐涂料、水性防腐蝕涂料等高性能涂料的需求量超過100萬噸/年；2001年，中國進口的高性能工程塑料約為1萬噸，高檔熱熔膠約3000t，共耗費約2億美元外匯。業內權威人士指出：長鏈二元酸在國內外有巨大的市場需求，發展前景十分廣闊。有關專家估計，到2015年，中國每年長鏈二元酸的需求量將達到（4~5）萬噸。市場空間巨大，產業化規模正在逐步擴大，前景越來越好。

影響力在發展中愈加彰顯

陳遠童和其長鏈二元酸技術的影響力是全方面的——

技術成果本身的價值：雖然中美日德四國都進行了微生物發酵法生產長鏈二元酸的研究，但是真正實現工業生產的只有中日兩國，但日本礦業公司曾在1985年建成年產200噸的十三碳二元酸發酵裝置，卻在2001年已經停產，因此，我國目前是國際上唯一大規模生產和出口長鏈二元酸的國家；

產業價值：國內的產業推廣的風生水起，產生了巨大的經濟和社會效益，但在陳遠童心里，長鏈二元酸的市場絕不僅僅止于國內，而事實上，由于陳遠童技術的優勢，杜邦、漢高、拜爾、德固賽等十幾家國際500強大公司，近幾年來都紛紛轉向中國，購買生物合成法工業化生產的長鏈二元酸產品；

其他影響：每年一度的兩院院士評選中國和世界十大科技進展新聞，是科技界、新聞界極其關注的一項活動。這項活動是由中國科學院院士工作局、中國工程院學部工作局和科學時報社共同主辦，由557名中國科學院院士和中國工程院院士共同投票來評選。該活動對宣傳、普及科學技術起到了積極作用，在科技界有著廣泛的影響力。正是由于山東瀚霖生物公司在陳遠童長鏈二元酸技術的產業化過程中的影響力，才榮幸地參與“瀚霖杯2010年中國十大科技進展新聞和世界十大科技進展新聞”評選活動，而瀚霖杯的“雙十”評選活動也讓山東瀚霖生物公司企業形象和影響力大增。

這樣的榮光也讓擔任山東翰霖生物技術公司首席科學家的陳遠童研究員感到幸福，因為這說明了科技界對他們廣大科技工作者努力付出的一種肯定。這種肯定也深深地激勵著陳遠童不斷地超越自我、向更廣闊的天地前行。

生命的價值，在不斷地前行中愈加飽滿，但陳遠童研究員仍懷著一顆對科學無比熱愛的心，尋找著實踐與創新最佳的契合點，在孜孜不倦的探索中，努力為生命價值最大化的實現尋找著方向。

個人簡介：

陳遠童，廣東普寧市人，北京大學化學系本科畢業，中國科學院微生物研究所研究員，博士生導師，政府特殊津貼獲得者，中共黨員。

在中國科學院微生物研究所從事微生物發酵生產長鏈二元酸的基礎理論研究和應用開發研究近40年。從1987年起，先后承擔橫向委托、國家自然科學基金、國家“八五”和“九五”科技攻關項目，在生物合成生產長鏈二元酸系列產品的應用開發研究中，取得5項重要的長鏈二元酸科研成果，獲7項授權的國家發明專利，近10年來專利成果已經轉讓多家公司，在國內建起2座萬噸級和3座千噸級規模的長鏈二元酸生物合成生產工廠，總生產能力超過5萬噸/年，使我國成為當今國際上唯一能夠應用生物合成技術實現多種長鏈二元酸大規模工業化生產的國家，形成一個中國特有的，具有自主知識產權的民族新產業。技術水平和產業化都處于國際領先地位。

先后獲得國家“八五”科技攻關重大科技成果獎和“九五”國家重點科技攻關計劃優秀科技成果獎各1項，國家科技進步二等獎1項，中國科學院發明一等獎和三等獎各1項，中國科學院與省市、企業合作獎個人二等獎1項，北京市科學技術二等獎和北京市發明專利獎二等獎各1項。