中國(guó)生物化工產(chǎn)業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展的基石

眾所周知，煤炭、石油是不可再生資源，總有枯竭的一天。作為重要的替代能源，生物質(zhì)取之不盡，通過植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的持續(xù)利用。據(jù)估算，全世界每年通過光合作用生成的生物質(zhì)能約為50億噸，潛力巨大。

即將于6月在深圳舉行的第五屆中國(guó)生物產(chǎn)業(yè)大會(huì)下設(shè)先進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)論壇，清華大學(xué)生物化工研究所所長(zhǎng)邢新會(huì)將在論壇上作有關(guān)生物化工的主題報(bào)告。

近日，《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者在清華大學(xué)采訪了邢新會(huì)。當(dāng)他談及生物化工的發(fā)展前景時(shí)表示，生物化工的應(yīng)用已涉及到人民生活的方方面面，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)、資源和能源開發(fā)等各領(lǐng)域，作用極其重要。特別是考慮到可持續(xù)發(fā)展，生物化工將是未來很多產(chǎn)業(yè)的基石，將為人類作出巨大貢獻(xiàn)。

從概念上說，生物化工是指通過生物技術(shù)生產(chǎn)大宗化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品和能源化學(xué)品的過程及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，是生物技術(shù)與化學(xué)工程相互融合的新型學(xué)科。生物化工技術(shù)的核心是生物催化和轉(zhuǎn)化，即工業(yè)生物技術(shù)。

要了解生物化工技術(shù)，首先要了解生物反應(yīng)。據(jù)邢新會(huì)介紹，生物反應(yīng)過程包括以下幾個(gè)部分：一是原料預(yù)處理，即底物（酶催化反應(yīng)中的作用物）或培養(yǎng)基發(fā)酵過程中的底物及營(yíng)養(yǎng)物，也稱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備過程，包括原料的物理、化學(xué)加工和預(yù)處理過程；二是構(gòu)建高效生物催化劑和生物反應(yīng)器；三是做出產(chǎn)品，即生物化工產(chǎn)品的分離、精制和制劑化。

當(dāng)前，人類面臨資源、能源、環(huán)境三大危機(jī)挑戰(zhàn)。邢新會(huì)說，世界經(jīng)合組織（OECD）的報(bào)告提出，生物化工技術(shù)是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù)。生物化工技術(shù)取代傳統(tǒng)的化工技術(shù)，將會(huì)使原料減少、能耗減少、水耗減少以及污染減少。因此，未來應(yīng)對(duì)三大危機(jī)挑戰(zhàn)，生物化工技術(shù)將發(fā)揮重要作用。特別是環(huán)境問題，未來要從源頭上解決污染問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，生物化工技術(shù)最具發(fā)展?jié)摿Α?

邢新會(huì)以農(nóng)村污水處理為例，介紹了生物化工技術(shù)在其中發(fā)揮的重要作用。他告訴記者，當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，農(nóng)民生活改善了，農(nóng)村環(huán)境卻越來越差。大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)沒有污水收集和處理設(shè)施，直接排放造成了面源污染，同時(shí)也造成我國(guó)飲用水源地普遍受到污染，已成為我國(guó)的主要污染問題之一。要解決這一問題，就必須在農(nóng)村地區(qū)建立污水處理系統(tǒng)。

然而，由于我國(guó)大部分農(nóng)村居住分散，如果像城市一樣采用管道集中的方式建設(shè)大規(guī)模污水處理系統(tǒng)，建設(shè)管道成本極高。因此，必須針對(duì)我國(guó)農(nóng)村的具體情況，開發(fā)適宜的農(nóng)村污水處理技術(shù)。

邢新會(huì)的研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了我國(guó)村鎮(zhèn)水污染特點(diǎn)、規(guī)律，提出了適合我國(guó)農(nóng)村特點(diǎn)的“低投入、低成本、易管理、易回用”的新理念，研發(fā)了多孔微生物載體污水處理技術(shù)，通過微生物種群的控制和反應(yīng)器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了源頭污泥減量化，降低了污水處理成本。污水經(jīng)過處理后，可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)或一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)邢新會(huì)介紹，該技術(shù)的創(chuàng)新特色包括以下三個(gè)方面：一是減少了污泥量。

對(duì)于污水處理來說，剩余污泥是一個(gè)關(guān)鍵難題。由于剩余污泥自身的特點(diǎn)，其處理和處置都比較困難，主要的處理方式是焚燒和填埋，不但費(fèi)用較高，還極易造成二次污染。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的多孔微生物載體污水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污水污泥的同步處理，沒有剩余污泥排放，降低了能耗及處理費(fèi)用。二是投入成本相對(duì)較低。對(duì)于農(nóng)村地區(qū)來說，只需要根據(jù)農(nóng)戶的集中情況，建設(shè)小型的污水處理反應(yīng)器。三是占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡(jiǎn)單。該反應(yīng)器是可以埋在地下的，農(nóng)民還可以在其上種菜，且實(shí)現(xiàn)了“傻瓜式”管理。

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