中國生物化工產業未來可持續發展的基石

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，生物質取之不盡，通過植物的光合作用可以再生，與風能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的持續利用。據估算，全世界每年通過光合作用生成的生物質能約為50億噸，潛力巨大。

即將于6月在深圳舉行的第五屆中國生物產業大會下設先進生物制造產業論壇，清華大學生物化工研究所所長邢新會將在論壇上作有關生物化工的主題報告。

近日，《科學時報》記者在清華大學采訪了邢新會。當他談及生物化工的發展前景時表示，生物化工的應用已涉及到人民生活的方方面面，包括農業生產、醫藥、食品、環境保護、資源和能源開發等各領域，作用極其重要。特別是考慮到可持續發展，生物化工將是未來很多產業的基石，將為人類作出巨大貢獻。

從概念上說，生物化工是指通過生物技術生產大宗化學品、精細化學品和能源化學品的過程及其產業化技術，是生物技術與化學工程相互融合的新型學科。生物化工技術的核心是生物催化和轉化，即工業生物技術。

要了解生物化工技術，首先要了解生物反應。據邢新會介紹，生物反應過程包括以下幾個部分：一是原料預處理，即底物（酶催化反應中的作用物）或培養基發酵過程中的底物及營養物，也稱營養基質的制備過程，包括原料的物理、化學加工和預處理過程；二是構建高效生物催化劑和生物反應器；三是做出產品，即生物化工產品的分離、精制和制劑化。

當前，人類面臨資源、能源、環境三大危機挑戰。邢新會說，世界經合組織（OECD）的報告提出，生物化工技術是工業可持續發展最有希望的技術。生物化工技術取代傳統的化工技術，將會使原料減少、能耗減少、水耗減少以及污染減少。因此，未來應對三大危機挑戰，生物化工技術將發揮重要作用。特別是環境問題，未來要從源頭上解決污染問題，實現節能減排，生物化工技術最具發展潛力。

邢新會以農村污水處理為例，介紹了生物化工技術在其中發揮的重要作用。他告訴記者，當前，隨著我國經濟發展和社會進步，農民生活改善了，農村環境卻越來越差。大多數農村地區沒有污水收集和處理設施，直接排放造成了面源污染，同時也造成我國飲用水源地普遍受到污染，已成為我國的主要污染問題之一。要解決這一問題，就必須在農村地區建立污水處理系統。

然而，由于我國大部分農村居住分散，如果像城市一樣采用管道集中的方式建設大規模污水處理系統，建設管道成本極高。因此，必須針對我國農村的具體情況，開發適宜的農村污水處理技術。

邢新會的研究團隊系統分析了我國村鎮水污染特點、規律，提出了適合我國農村特點的“低投入、低成本、易管理、易回用”的新理念，研發了多孔微生物載體污水處理技術，通過微生物種群的控制和反應器設計，實現了源頭污泥減量化，降低了污水處理成本。污水經過處理后，可以達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》一級A標準或一級B標準。

據邢新會介紹，該技術的創新特色包括以下三個方面：一是減少了污泥量。

對于污水處理來說，剩余污泥是一個關鍵難題。由于剩余污泥自身的特點，其處理和處置都比較困難，主要的處理方式是焚燒和填埋，不但費用較高，還極易造成二次污染。該團隊開發的多孔微生物載體污水處理技術實現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用。二是投入成本相對較低。對于農村地區來說，只需要根據農戶的集中情況，建設小型的污水處理反應器。三是占地面積小、運行費用低、管理簡單。該反應器是可以埋在地下的，農民還可以在其上種菜，且實現了“傻瓜式”管理。

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