生物發酵法PDO迎頭趕上
PTT纖維的優越性能及市場潛力早在50年前就被人們所認識,但其原料1,3—丙二醇(PDO)生產技術難度大、成本高,阻礙了PTT的發展。過去幾十年間,人們著重研究PDO生產的化學合成工藝路線,目前只有英荷殼牌公司、德國Degussa公司和美國杜邦公司分別采用兩條化學合成路線實現了PTT纖維的商業化生產。
與化學合成法相比,生物發酵法選擇性高,操作條件溫和,原料是可再生的農產品——淀粉或植物油料,因此近年來受到特別重視。德國國家生物技術研究中心、美國杜邦等公司投入大量心血研究PDO的發酵生產技術。
國外對發酵法生產PDO的研究主要集中在兩個方向:其一是從工業甘油出發研究發酵生產PDO;其二是運用現代基因工程手段改造菌種,試圖將葡萄糖轉化為甘油和將甘油轉化為PDO的兩組基因重組到同一個細胞內,但這一途徑十分困難。
以甘油(或來源于淀粉原料的葡萄糖)為原料分別采用一步或兩步生物發酵法來生產1,3-丙二醇,該工藝得到國家“十五”攻關計劃和國家高新技術產業化示范工程計劃的支持,項目組與黑龍江辰能生物工程有限公司合作進行生產性試驗獲得成功。我國中石化、中石油兩大集團及上海焦化廠、黑龍江石化院等一直高度重視PDO生產項目,著重研究化學合成路線,但目前的技術水平離產業化要求還很遠。與此同時,清華大學、撫順石化研究院、大連理工大學等單位開展了生物發酵法生產PDO的研究,雖然比德、美等國起步晚,但研究水平特別是中試水平已趕上甚至超過國際先進水平。
聚乳酸尚屬起步階段
作為一種可生物降解的高分子聚合物,以玉米等為原料制備的聚乳酸可廣泛應用于醫療、藥學、農業、包裝業、服裝業等領域,以替代傳統材料。聚乳酸還是一種低能耗產品,比以石油產品為原料生產的聚合物低30%~50%的能耗。
目前,美國NatureWorks公司擁有14萬噸/年的聚乳酸生產能力。國內對聚乳酸生產及在紡織等領域應用性能的開發也開始出現熱潮。
總體來看,聚乳酸的生產在我國仍屬起步階段,已建的生產線很少,且規模較小。但可喜的是,擬建項目或擴張項目規模大多達到萬噸級。某些單位在聚乳酸技術工藝研發方面取得了不錯成績。
中科院長春應化所的聚乳酸生產技術已取得突破性進展。該研究所與企業合作,已經擁有30噸/年的聚乳酸生產能力,計劃擴產達到5000噸/年。目前,該企業已經開展以聚乳酸為原料的制品開發,部分產品出口。由浙江海正集團有限公司研制的聚乳酸現已進入產業化中試階段,計劃兩年內建成1萬噸/年規模。中國科學院成都有機化學有限公司則在聚乳酸及相關醫學材料方面進展迅速。此外,上海同杰良生物材料有限公司通過“一步法”制取聚乳酸,得到了理想的生產成本。該公司計劃在兩年內將產能提升到萬噸級。江蘇九鼎集團公司正在建設1000噸/年的聚乳酸生產線,并擬建1萬噸/年的薄膜、包裝用聚乳酸生產線。其他很多企業的相關項目也正在論證或已經開工建設。相信在不久的將來,聚乳酸在我國的眾多領域將代替傳統產品,充分發揮其生物可降解功能。