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化学工业上大展雄风_生物工程的发展

时间:2020-02-09百科知识
化学工业上大展雄风_生物工程的发展

第四节 化学工业上大展雄风

人们最初是从动物和植物那里取得有用的物质的,如棉、麻、毛、丝、皮革、染料等,正所谓“取之于自然,还之于自然”,这些都是可再生的物质。像我国东北鄂伦春族的狍皮衣、狍筋绳,赫哲族的鱼皮衣裤。到19世纪后期,许多种极有价值的物质可从煤焦油中获得,随着化学和工业的发展,廉价的石油就成为化工原料的主要来源了。但是,石油终究有限,特别是20世纪70年代初的石油危机后,各国对化工原料依赖石油的状况感到不安,于是许多人认为原料来源又将回归到煤和生物量上去了。

这些由植物通过光合作用合成糖后再转化成淀粉、纤维素、木质素中的生物量,是取之不尽,用之不竭的可再生资源,对它们的开发利用,生物工程无疑是责无旁贷的。生城市交通门户物工程在化学工业中的工作是这样进行的:先通过微生物或酶把再生能源转化成简单化合物,如酒精、甘油、丁醇等,再将发酵产物通过化学方法转化成为各种更为复杂的产物。

作为目前化学工业支柱的石油化工,往往用金属或金属化合物作为催化剂,为了加速催化反应,又常常采用高温高压(高达摄氏几百度和每平方英寸几百个大气压)带来的后果是能耗大、“三废”多。生物工程进入这一领域,将引起传统化学工业的工艺变革,出现省能源、少污染的新工艺。

前面我们介绍过的生物催化剂——酶,它的催化条件不需要高温、高压,只要在水溶液中,常温、常压和不高的酸碱度下,反应就能进行,可以大大降低设备的费用。

更重要的是,生物催化反应不同于一般的化工合成,必须每步分开进行,中间要经过分离,再进行下一步反应,而是反应一步完成。在生物反应系统中,合成的过程完全发生在细胞内,由细胞内的酶来逐步完成各个反应步骤。这样,比起化工合成来,生物催化省时又省钱。

还有一个我们关心的问题——污染问题。要知道,化工生产几乎是污染的代名词,废水、废气、废渣中的酸、碱及有毒物质,特别是农药生产,给周围环境造成严重的污染。而运用生物工程则能得到让我们满意的结果,如发酵后的废菌体和废液,经过厌氧或好氧消化,还可以产生沼气这样有用的气体。(www.anred.net.cn)

可见生物催化一进入传统的化工领域,就给原料来源、能源消耗、经济效益、环境保护等各方面带来了根本性的变化。不仅如此,传统微生物发酵工程还给人们提供了很多重要的化学产品,如柠檬酸、酒精、丙酮、丁醇;而且微生物代谢类型繁多,可以利用各种各样的原料,按照人们的需要,生产丰富多彩的化工新产品,开辟化工原料生产的新途径。

那么,这些产品目前的开发情况怎样呢?

应用生物工程技术生产的化工原料有乙醇、丁醇、丙酮、醋酸等传统产品,这些产品在化学工业中无疑是不城市交通门户可缺少的;除此之外,由碳水化合物生产合成橡胶的原料已经在生产中应用;用来制造尼龙和香料的葵二酸已经用微生物酶法开发成功;用基因工程方法合成作为甜味剂和输液用的L—苯丙氨酸,也是国内外的热门课题之一;原来从蓼蓝叶中提取的靛蓝,是天然的蓝色城市交通门户染料,后来用合成生产代替了天然城市交通门户产品,最近又用基因工程将假单胞菌中葵双氧酶的基因克隆到大肠杆菌,使大肠杆菌合成了相当数量的靛蓝。

当然,生物工程技术可为化工提供的产品还远不只这些。今后随着基因工程和固定化技术的发展和完善,把生物催化工艺引入到化学工业中,大型化学反应装置恐怕将从化工厂中消失,而有1/5的化工产品将是运用生物反应器生产出来的,化学设备的投资额也会降低1/5,能源消耗费用则下降一半以上。所以,生物工程必定会在化学工业这方天地中大显身手。

以上我们分别介绍了世界上发达国家生物工程研究和开发的概况,希望读者能对目前生物工程的发展情形有个初步了解。

之所以要单独介绍发达国家的情况,是因为他们的研究、开发是处于世界领先地位的、有代表性的。“知己知彼、百战不殆”,我们也希望通过对比,充分认识各国在生物工程方面的发展优势和不足,也认清我国与发达国家之间的差距,抓住机遇认真学习,迎头赶上,争取在这场激烈的生物工程国际竞争中立于不败之地,并最终成为生物工程强国。

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