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我国产值上百亿元的酯化产品目前主要采用酸碱作催化剂,环境污染严重、能耗高。而高效、环境友好的脂肪酶催化合成酯化产品,则因脂肪酶被国外公司垄断,价格高昂,而难以实现工业化生产。北京化工大学开发的“以脂肪酶为催化剂的绿色化学合成工艺”填补了我国酯化用脂肪酶的空白,打破了国外垄断,并已成功地将脂肪酶用于棕榈酸异辛酯、维生素A棕榈酸酯、多元醇酯和生物柴油等多种产品的合成,建立了酶法合成酯化化学品的绿色平台技术。该项目由此获得2008年度国家技术发明二等奖。 作为化学品绿色合成、节能减排的重大技术创新成果,该项目已获得发明专利授权4项。据北京化工大学副校长、项目负责人谭天伟教授介绍,生物质转化的首要问题是寻找高效、低成本的催化剂“酶”。2005年前,脂肪酶技术被国外公司垄断,80%的产品产自丹麦NOVO公司,其价格高达1000~1500美元/千克,很难用于大规模工业生产。北京化工大学承担起国家“十五”攻关项目——酯化用脂肪酶及其应用,研究快速高通量筛选方法,利用脂肪酶水解酯显色的原理及96孔板快速检测技术。历经5年时间,他们终于从上万个菌株中选育得到高产脂肪酶的菌种。 经过测序发现,该脂肪酶是一种新酶,即亚罗解脂酵母脂肪酶。经过菌种选育、发酵工艺优化和新的固定化工艺开发,他们攻克了酶活性和稳定性等相关技术难题,成功地实现了我国酯化用脂肪酶的产业化生产,酶的制备成本仅为80元/千克,填补了我国酯化用脂肪酶领域的空白,获得了国家发明专利,并已申请欧洲发明专利。 中华人民共和国图鉴社 在实现酯化用脂肪酶产业化的基础上,该项目组成功进行了一系列应用研究。他们开发了新的脂肪酶固定化技术,突破了固定化酶制备成本高、稳定性差等关键问题,建立了脂肪酶催化合成化学品平台;将亚罗解脂酵母脂肪酶用于维生素A和多元醇酯及棕榈酸异辛酯等产品的合成;建立了酶法生产棕榈酸异辛酯的工业装置,无废水排放,且成本低于化学法所生产的产品。专家鉴定认为,脂肪酶催化合成棕榈酸异辛酯生产工艺为国内外首创。该成果曾获得中国石油和化学工业协会技术发明一等奖、巴斯夫和中国化学会的青年化学创新奖。项目负责人曾受邀在2007年度亚太生物技术大会上作大会特邀报告。 此外,科研人员还发明了一种新的酶法绿色合成工艺,在常温下合成了二元醇酯和多元醇酯,并实现了产业化,打破了国外高档军用润滑油的封锁。二元醇酯和多元醇酯是高档润滑油的主要原料,目前主要采用化学法生产,需在高温下反应,能耗高、酸值高。这项新工艺的产业化结束了我国多元醇酯一直不能工业化生产的历史。产品多元醇酯酸值低,可生物降解性能好,已用于军用装甲润滑油和减震液的配制。 另外,他们又开发了废油酶法生产生物柴油新工艺。据谭天伟教授介绍,国外生物柴油的产业化技术已经成熟,但是多采用化学法合成。酶法生产生物柴油是利用生物作用,将动植物油脂转化为柴油。与化学法相比,酶法产品成本显著降低,且污染少,原料来源广泛,优势十分明显。 tujian.org 我国生物质主要资源之一——餐厨废油的年产量有200万吨,如果流入餐饮市场,将会成为食品安全隐患,因此将其转化为生物柴油是主要方向。谭天伟教授带领他的项目组承担了国家攻关项目——酶法合成生物柴油,研究出一种新的膜状载体固定亚罗解脂酵母脂肪酶,开发出反应和分离耦合的连续酶法转化废油合成生物柴油新工艺。该工艺使生物柴油转化率达96%,产品品质达到欧美标准,并建立了2套万吨级的酶法生物柴油装置。以膜纤维固定化脂肪酶方法制备生物柴油为国内外首创。为此,他们曾受邀在国际生物炼制大会、荷兰经济技术创新大会、韩国生物能源大会上作大会报告。作为国内最早进行酶法生物柴油研究的课题组,其论文“脂肪酶催化合成生物柴油的研究”入选中国科学技术信息研究所评选的2007年度“中国百篇最具影响力的学术论文”。
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