В последние годы биохимическая промышленность продолжает ускоренно проникать в традиционную химическую промышленность. На данный момент биохимическая промышленность уже частично заменяет традиционную химическую промышленность. С развитием синтетической биологии биохимическая промышленность станет мощным дополнением к традиционной химической промышленности, при этом увеличивая требования к технологиям сепарации в химической промышленности.

Генеральный директор компании DODGEN Chemicals, Кан Сяолин, в специальном интервью для DT New Materials проанализировала текущее состояние и потенциал роста биохимической промышленности, выявила основные проблемы в развитии отрасли и, с точки зрения зелёной химической технологии, определила направление преодоления трудностей.

Описание персонажа

Генеральный директор и ведущий инженер по химическим реакциям и системам сепарации в Shanghai DODGEN Chemical Technology Co., Ltd. Обладает более 15-летним опытом работы в отрасли разработки технологий химических реакций и сепарации, особенно в области синтеза и последующей обработки полимеров. Руководил разработкой и проектированием новых материалов на основе полимеров PLA/PGA/PHA, технологическим пакетом для производства CS2 методом газа, технологическим пакетом для реакций и сепарации продуктов гидрирования циановодорода, технологическим пакетом для непрерывного сульфирования, технологическим пакетом для производства высококонцентрированного перекисного раствора, а также занимался разработкой и проектированием технологического пакета для промышленного производства электрохимических продуктов и метода расплавления кристаллов новых материалов.

Q：Как вы оцениваете будущее биохимической промышленности и её тенденции?

"Биохимическая промышленность продолжает проникать в традиционную химическую промышленность и демонстрирует ускоренную тенденцию. В настоящее время биохимическая промышленность уже частично заменяет традиционную химическую промышленность, такие как биоэтанол, аминокислоты, молочная кислота, бутандиовая кислота, био-нейлон, биополимерные материалы и т. д. С развитием синтетической биологии доля биохимической промышленности в замене традиционной химической промышленности будет постепенно увеличиваться, и я думаю, что это произойдет быстрее. Несмотря на то, что биохимическая промышленность обладает преимуществами в виде мягких условий синтеза и возможности получения хирально чистых веществ, особенно в области синтеза лекарственных средств, эти преимущества, не зависящие от ископаемого топлива (ресурсов), биохимическая промышленность всё же сталкивается с недостатками в виде низкой концентрации, сложного состава и трудностей в очистке сырья, что предъявляет новые и более высокие требования к традиционным технологиям сепарации в химической промышленности. В биохимической промышленности требуются новые технологии сепарации с высокой точностью, способные разделять различные компоненты в сырье и получать различные биохимические продукты. В связи с тем, что в биохимических реакциях часто присутствуют термочувствительные вещества, требуется, чтобы технологии сепарации могли работать при относительно низких температурах, чтобы минимизировать побочные реакции и т. д. В настоящее время биохимическая промышленность стремительно развивается, и я верю, что это также будет трендом развития зелёной химической промышленности (зелёного синтеза) в будущем, а также будет мощным дополнением к традиционной химической промышленности."

Q：В настоящее время существуют какие-то технологические барьеры в области биологических сырьевых материалов?

"Независимо от того, речь идет о биологических сырьевых материалах, химических веществах или функциональных химических продуктах, в рамках биосинтеза (биохимической промышленности), это не просто процесс биосинтеза, называемый традиционным естественным биологическим процессом. Внедрение идеи биохимической промышленности (естественного биологического цикла) в масштабные промышленные процессы - это системная проблема, которую необходимо рассматривать в целом, включая самые критические технологические барьеры. Одной из основных технологических проблем, рассматриваемых с точки зрения естественного цикла, является, по моему мнению, разделение, обусловленное характеристиками самих биосинтетических систем. Это разделение является, на мой взгляд, наибольшим технологическим барьером в рамках биохимической промышленности."

Q：Какие характерные решения предлагает DODGEN на этапе технологии и технологического процесса?

"Возьмем, например, янтарную кислоту на основе биомассы. Содержание янтарной кислоты, производимой в ферментационной жидкости, составляет всего несколько процентов, концентрация очень низкая. В то же время состав весьма сложен, она растворена в ферментационной жидкости, имеет высокую температуру кипения и очень термочувствительна, при нагревании легко образует ангидрид, что делает ее трудно разделяемой. Решение, предложенное DODGEN, заключается в том, чтобы сначала произвести эфирирование ферментационной жидкости для образования диметилового эфира янтарной кислоты, затем дистиллировать/фракционировать диметиловый эфир янтарной кислоты из реакционной смеси, получая начальную концентрацию диметилового эфира янтарной кислоты. Затем, с помощью дальнейшего связывания кристаллизацией, получается диметиловый эфир янтарной кислоты с чистотой более 99,5%. Этот диметиловый эфир янтарной кислоты может быть дальше гидрирован для получения BDO или прямо реагировать с BDO для получения биодеградируемого материала на основе биомассы PBS, что также является актуальной темой для будущих биодеградируемых материалов."

Q：Как понимать "зеленые технологии, циклическая переработка" и как осуществлять эту концепцию развития?

Во-первых, это циклическое использование зеленых сырьевых ресурсов. Наша компания DODGEN при разработке технических решений начинает с выбора сырья и активно использует возобновляемые биомассовые ресурсы. Через инновации в области технологии мы преобразуем биологические сырьевые материалы в химические продукты с определенными функциями, новые источники энергии и материалы. Два примера в данной области: в 2018 году мы разработали технологию производства биологических органических удобрений на основе мелкомолекулярных биомасс, таких как травяные остатки, растительные волокна, животный навоз, через гидротермическую реакцию, чтобы получить зеленые органические удобрения для использования на полях, чтобы улучшить качество сельскохозяйственных продуктов и уменьшить использование химических удобрений. Кроме того, мы используем растительный крахмал, сахар и другие сырьевые материалы для синтеза биоразлагаемых материалов, таких как полилактид.

Во-вторых, мы используем зеленые химические технологии, предоставляя нашим клиентам энергоэффективные, высокоэффективные и экологически чистые технологии и оборудование с целью увеличения выхода продукции и снижения энергопотребления. Например, мы разработали микрореакторы для больших потоков, реакторы для дисперсионного синтеза, технологию фракционирования, технологию полимеризации и технологию отгонки, которые позволяют нашим клиентам увеличить выход и эффективность на стороне производства благодаря нашим технологиям и оборудованию.

Третье, с точки зрения продукции, мы постоянно разрабатываем экологически чистые продукты, такие как продукты новых источников энергии и биоразлагаемые материалы, чтобы заменить традиционные нефтяные полимеры и минимизировать загрязнение окружающей среды. Например, в области углеводородного сырья, DODGEN использует синтезгаз из угольной химии для производства молочной кислоты, а затем, через зеленые химические реакции и технологии отделения, окончательно получает полиэтиленовую кислоту. Это является примером сочетания зеленых новых материалов с традиционной угольной химией и также применением в промышленности для повышения стоимости углеводородных химических продуктов и дальнейшего снижения загрязнения окружающей среды.

Таким образом, DODGEN, исходя из трех аспектов - сырья, технологии и продукции, использует собственные технологические преимущества для создания интегрированных преимуществ в области исследований и разработок, технологий и оборудования, обеспечивая целостную поддержку для отрасли и далее реализуя цели общества по достижению пика и уравновешиванию выбросов углерода.

DODGEN, опираясь на оптимизацию развития существующих продуктов с высокой добавленной стоимостью, непрерывно разрабатывает и производит зеленые химические продукты, необходимые для социального развития, используя возобновляемые биологические ресурсы, усовершенствованные зеленые химические процессы и разрабатывая экологически чистые продукты, что способствует достижению целей общества по достижению пика и уравновешиванию выбросов углерода.

DODGEN надеется на сотрудничество с более широким кругом биохимических предприятий для достижения новой эры полноценного развития биохимической промышленности с помощью точной низкоуглеродной технологии разделения и инноваций в области материалов синтетической биологии.