煤生化行業(yè)的興起與發(fā)展前景探索

范延超　喬曉梅　郝景梅

摘要：人類對(duì)煤炭的需求量日益增長(zhǎng)，世界各國(guó)的煤產(chǎn)量都要成倍增長(zhǎng)，但是煤在日常生活中的應(yīng)用卻帶來了許多棘手的問題。為了社會(huì)穩(wěn)定美好的發(fā)展，減少污染性氣體的排出，要將目標(biāo)放到由煤化工行業(yè)向生物化工行業(yè)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)煤生化行業(yè)的興起，不僅能夠保證煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，還能夠保持環(huán)境等不受污染，實(shí)現(xiàn)煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤生化行業(yè)；煤化工；生物化工；煤炭需求；煤炭行業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TQ546 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0005-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.003

1 概述

煤化工一直以來是我國(guó)化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，但是煤化工是資源消耗型行業(yè)，傳統(tǒng)的煤化工是高能耗、高排放和高污染的行業(yè)。雖然已經(jīng)得到不斷更新，但是煤化工行業(yè)還是浪費(fèi)了較多的能源，甚至是造成了較大的環(huán)境等方面的嚴(yán)重污染。新興的煤生化行業(yè)主要圍繞煤化工向生物化工轉(zhuǎn)變過程中涉及的煤基產(chǎn)品的生物轉(zhuǎn)化及精深加工技術(shù)進(jìn)行研究，從而解決煤化工行業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、附加值低、能耗高、污染大的問題。我公司作為煤炭企業(yè)集團(tuán)的子公司已進(jìn)行甲醇蛋白工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究與示范、煤基甲醇蛋白纖維生產(chǎn)技術(shù)研究與開發(fā)、煤基多功能生物活性物質(zhì)的研發(fā)與應(yīng)用、新型化工產(chǎn)品的生物煉制等諸多煤生化項(xiàng)目。

2 煤生化行業(yè)的興起

2.1 背景

我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，是最主要的基礎(chǔ)性能源，煤炭占到我國(guó)能源消費(fèi)比重的67.7%。我國(guó)煤炭的使用以低技術(shù)含量和低附加值產(chǎn)品為主導(dǎo)，大多集中在燃煤發(fā)電和煤化工產(chǎn)業(yè)。而煤化工的主要原料是煤，然后經(jīng)過一系列化學(xué)加工將煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體等狀態(tài)的燃料，主要的化學(xué)過程就是氣化、液化、干餾、焦油加工、電石乙炔化工等，目前以煤制天然氣、煤制甲醇、煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制乙二醇等工藝為主流。由于存在投入大、能耗高、污染重、產(chǎn)能過剩、工藝技術(shù)不穩(wěn)定等局限，其發(fā)展正面臨著供大于求、環(huán)境保護(hù)、技術(shù)、資金和社會(huì)配套條件等方面的挑戰(zhàn)。甚至一些地方不顧資源、生態(tài)環(huán)境等方面的承載能力，出現(xiàn)了盲目規(guī)劃、競(jìng)相建設(shè)煤化工項(xiàng)目的情形。建成的項(xiàng)目趨同性較大，缺乏有特色的產(chǎn)品和發(fā)展方向，有的技術(shù)尚處于試驗(yàn)階段，仍有較大風(fēng)險(xiǎn)。總之，煤化工產(chǎn)業(yè)仍需延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，以科學(xué)發(fā)展觀作為重要的指導(dǎo)，提高技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)資源的合理化、高效率應(yīng)用。

2.2 煤生化行業(yè)出現(xiàn)的意義

我公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)于2012年開始圍繞煤化工產(chǎn)品的生物轉(zhuǎn)化及精深加工所涉及的生物學(xué)與化學(xué)工程學(xué)相關(guān)問題而開展一系列研究。首先以生物法生產(chǎn)技術(shù)替代傳統(tǒng)的化工法生產(chǎn)技術(shù)為突破口，然后利用微生物的高效轉(zhuǎn)化作用，以煤基產(chǎn)品作為唯一碳源，開發(fā)出了新型煤基生物產(chǎn)品。不僅解決了煤化工產(chǎn)業(yè)所面臨的諸多問題，延長(zhǎng)了煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，而且拓寬了生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域。煤生化是一門煤化工和生物化工相結(jié)合的學(xué)科，它是以生物技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模擴(kuò)大至生產(chǎn)規(guī)模為目的，以生物生產(chǎn)過程中帶有共性的工程技術(shù)問題為核心。它既是生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，又是化學(xué)工程的一個(gè)分支學(xué)科。它綜合了生物化工技術(shù)理論的諸多方面，旨在對(duì)煤生化關(guān)鍵技術(shù)的研究和優(yōu)化操作與控制，進(jìn)而應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)科技成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。煤生化行業(yè)的出現(xiàn)，既符合國(guó)家倡導(dǎo)的學(xué)科交叉，形成化工與生物學(xué)科之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，又能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)日益增長(zhǎng)的物質(zhì)需求，可以促進(jìn)煤炭工業(yè)的清潔綠色發(fā)展，是當(dāng)前煤炭行業(yè)與煤化工發(fā)展的必由之路。

3 發(fā)展前景探索

據(jù)相關(guān)資料顯示，目前全球化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)值中，約有1/5來自生物技術(shù)產(chǎn)品，全球近乎所有頂級(jí)化工企業(yè)都在投資生物技術(shù)研究。由于自身的通用性，生物技術(shù)即將進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，生產(chǎn)用途也將從治病為主轉(zhuǎn)向延長(zhǎng)人類生命周期、提高人類生活質(zhì)量、改善生態(tài)環(huán)境等。現(xiàn)在生物技術(shù)已經(jīng)成為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，生物化工也將成為重要的化工產(chǎn)業(yè)，生物化工的涉及面十分廣，涉及的行業(yè)也十分多，隨著生物化工領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，生物化工也在不斷完善，以便立于不敗之地。根據(jù)生物化工發(fā)展的現(xiàn)狀，可以看出生物化工的發(fā)展十分迅速，銷售市場(chǎng)已經(jīng)成功地打開，全球的生物化工銷量額在400億美元左右，并且還在不斷增長(zhǎng)，商業(yè)公司之間存在較大的經(jīng)濟(jì)利益，使得生物化工的發(fā)展方向更加多樣化，因此也就擁有了更好的發(fā)展前景。我國(guó)近些年在生物化工方面取得一定的研究成果，也明確了發(fā)展方向。推崇自主創(chuàng)新不斷轉(zhuǎn)變，研究模式由實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向生產(chǎn)，基于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展拓寬到國(guó)外市場(chǎng)，逐漸形成自主對(duì)立開拓生物化工的初步能力。目前生物化工主要集中在醫(yī)學(xué)、保健、農(nóng)藥、食品、飼料、有機(jī)酸等。生物化工可促進(jìn)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展，其可以創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)，調(diào)整發(fā)展策略，幫助轉(zhuǎn)型為綠色化工生產(chǎn)方向。生物化工研究出的基因重組、細(xì)胞融合、酶的固定化等技術(shù)，為工業(yè)發(fā)展提供了大量的廉價(jià)化工原料和產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝也進(jìn)行了優(yōu)化，以至于通過生物催化可以生成一些性能優(yōu)異的化合物。由此可見生物化工可以推動(dòng)生物與化工生產(chǎn)兩項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步與改革，從而帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。未來生物技術(shù)將會(huì)在化工生產(chǎn)工藝中占據(jù)四分之一的地位，生物技術(shù)會(huì)逐漸發(fā)展成為21世紀(jì)的主要產(chǎn)業(yè)之一，21世紀(jì)的化工產(chǎn)業(yè)會(huì)因?yàn)樯锘ざl(fā)生轉(zhuǎn)變。隨著生物工程的發(fā)展，煤化工行業(yè)受能源制約的局面將逐步改變。原料路線的改變和生物化工生產(chǎn)工藝的開發(fā)，將使傳統(tǒng)煤化工發(fā)生根本性變化，能生產(chǎn)出技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更先進(jìn)的生物基化工產(chǎn)品，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。生物基產(chǎn)品發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃曾明確提出：2015年，生物基產(chǎn)品對(duì)化工原料的替代要取得重大進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)一批重要生物基產(chǎn)品的非糧原料生產(chǎn)，形成年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)生物基材料、千萬(wàn)噸級(jí)生物基產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。我公司所研究的煤生化系列產(chǎn)品恰好屬于生物基化工產(chǎn)品，其應(yīng)用的生物技術(shù)亦是我國(guó)現(xiàn)在大力發(fā)展的高新技術(shù)，可以安全放心地應(yīng)用到食品、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域，其生產(chǎn)過程中可做到不排廢水、廢氣，不產(chǎn)生有毒有害代謝物質(zhì)，安全、環(huán)保。相信未來幾年，煤生化行業(yè)勢(shì)必成為維持煤化工行業(yè)實(shí)施與發(fā)展的基礎(chǔ)，可以解決人們面臨的資源、環(huán)境、能源、健康等方面的問題，對(duì)我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展亦有著非常重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

新興的煤生化行業(yè)通過研究以煤化工產(chǎn)品高效利用與轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的生物產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，獲得煤基生物系列產(chǎn)品，形成以“產(chǎn)品高端、技術(shù)高新、市場(chǎng)廣大、裝置多用、產(chǎn)品多樣”為特點(diǎn)的生產(chǎn)格局。煤生化行業(yè)可以彌補(bǔ)煤化工帶來的諸多危害，不僅成功地解決了煤化工存在的問題，不會(huì)造成資源、能源的巨大浪費(fèi)，也不會(huì)造成環(huán)境的污染，符合我國(guó)環(huán)保的理念，而且能帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，因此實(shí)現(xiàn)煤化工向生物化工方向轉(zhuǎn)變形成煤生化行業(yè)是適應(yīng)發(fā)展潮流的，能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)繼續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）