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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】“細(xì)胞工廠” 里的“大經(jīng)濟(jì)”

——走進(jìn)中科院天津工業(yè)生物所

2015-06-10 中國(guó)科學(xué)報(bào) 王珊
【字體:

語(yǔ)音播報(bào)

  6月5日是世界環(huán)境日。當(dāng)天的天津空港體育中心就像一個(gè)大集市,熙熙攘攘的人群向“小販”們不停詢(xún)問(wèn)著。這是由天津保稅區(qū)環(huán)保局等主辦、中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所承辦的“踐行綠色生活,共享美麗空港”生物塑料公益宣傳活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)。

  展臺(tái)擺著的高科技產(chǎn)品,讓參觀的人群感到既“陌生”又“熟悉”:“陌生”的是沒(méi)想到這些產(chǎn)品居然是由秸稈等廢棄農(nóng)作物“變成的”,“熟悉”的是這些產(chǎn)品就是生活中經(jīng)常用到的杯碗叉勺和塑料袋。

  其中一個(gè)展臺(tái)上擺著幾個(gè)儲(chǔ)蓄罐大小的透明瓶子,里面盛滿了米粒般大小的白色物品。一旁的工作人員告訴記者:“這是聚丁二酸丁二醇酯(PBS),是生產(chǎn)桌上所有展覽品的原材料。產(chǎn)品使用的是中科院天津工業(yè)生物所開(kāi)發(fā)的新技術(shù),可環(huán)保呢!”

  創(chuàng)建“細(xì)胞工廠”

  每1噸塑料需要消耗3噸石油,而我國(guó)每年消耗的塑料高達(dá)4000萬(wàn)噸。當(dāng)化石能源走到盡頭,人類(lèi)何以為繼?

  從籌建伊始,利用現(xiàn)代生物技術(shù)創(chuàng)建“細(xì)胞工廠”,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石化資源的過(guò)度依賴(lài),便成為中科院天津工業(yè)生物所的夢(mèng)想?!皠?chuàng)建細(xì)胞工廠,發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)”,中科院院長(zhǎng)白春禮也對(duì)此作出明確指示。

  簡(jiǎn)單地說(shuō),這種“細(xì)胞工廠”的工作原理就是讓生物提供今天人類(lèi)所必需的一切,即用秸稈、雜草甚至二氧化碳等原料制造人類(lèi)所需的食品、醫(yī)藥、織物、材料、能源等。

  “細(xì)胞工廠”的重要性不言而喻??茖W(xué)家將生物細(xì)胞設(shè)計(jì)成一個(gè)“加工廠”,以細(xì)胞自身的代謝機(jī)能作為“生產(chǎn)流水線”,以酶作為催化劑,通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)高效、定向的生產(chǎn)路線,并且通過(guò)基因技術(shù)強(qiáng)化有用的代謝途徑,從而將生物細(xì)胞改造成一個(gè)合格的產(chǎn)品“制造工廠”。

  通過(guò)有效的設(shè)計(jì),秸稈、木薯、海藻等生物質(zhì)原料,通過(guò)這些吃苦耐勞、兢兢業(yè)業(yè)的生物“細(xì)胞工廠”的作用,可轉(zhuǎn)變成戊二胺、丁二酸、己二酸、甲烷、乙醇等化學(xué)產(chǎn)品,為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)體系提供原料。

  利用“細(xì)胞工廠”生產(chǎn)丁二酸、乳酸、丁二醇、二氧化碳聚酯中間體等,進(jìn)而合成PBS、聚甲基乙撐碳酸酯、聚乳酸等生物基高分子材料的過(guò)程,能耗低且廢棄物排放少。

  京津冀的守護(hù)者

  生物降解塑料PBS便是研究人員利用“細(xì)胞工廠”制造出來(lái)的成功代表。他們以秸稈為原料,成功創(chuàng)建出高效生產(chǎn)丁二酸的大腸桿菌“細(xì)胞工廠”,進(jìn)而生產(chǎn)出丁二酸可用于制造PBS。

  天津工業(yè)生物所所長(zhǎng)馬延和說(shuō),這種方法讓生產(chǎn)丁二酸的成本較現(xiàn)有的石油路線大幅降低,二氧化碳排放量下降94%,使未來(lái)PBS生物塑料的大規(guī)模推廣應(yīng)用成為可能。

  同時(shí),研究人員還實(shí)現(xiàn)了生物可降解塑料PLA重要單體化合物——D-乳酸的生物制造技術(shù),并將在今年6月完成3000噸/年生產(chǎn)示范線的建設(shè)。與國(guó)外技術(shù)路線相比,其生產(chǎn)成本下降50%,將為PLA生物基可降解塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。

  最近,天津工業(yè)生物所的科研人員在做一件事,即建設(shè)生物基材料制品應(yīng)用示范區(qū)。他們希望通過(guò)3年的時(shí)間,在天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)實(shí)現(xiàn)每年1000噸以上的生物基塑料制品替代一次性餐飲具、塑料購(gòu)物袋等,替代率超過(guò)60%;在京津冀高鐵實(shí)現(xiàn)每年8000噸以上的生物基塑料制品替代一次性餐具等,替代率超過(guò)80%;并逐漸向?yàn)I海新區(qū)、天津市、京津冀區(qū)域推廣。

  在這個(gè)過(guò)程中,馬延和說(shuō),他們將致力于突破生物基材料制品的生產(chǎn)成本、性能兩大技術(shù)瓶頸,促進(jìn)生物基材料的規(guī)?;a(chǎn)。

  守護(hù)京津冀,進(jìn)而守護(hù)全國(guó),遠(yuǎn)離白色污染,這是天津工業(yè)生物所人服務(wù)天津、回報(bào)社會(huì)的目標(biāo)。

  發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)任重道遠(yuǎn)

  繼醫(yī)藥生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)之后,工業(yè)生物技術(shù)已成為國(guó)際生物技術(shù)發(fā)展的“第三次浪潮”。

  據(jù)世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織預(yù)測(cè),至2030年,35%的化學(xué)品和其他工業(yè)品將出自工業(yè)生物技術(shù);生物技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益中,39%將來(lái)自工業(yè)生物技術(shù)的貢獻(xiàn)。

  如今,世界主要經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)都把工業(yè)生物技術(shù)確定為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。2012年2月,歐盟委員會(huì)通過(guò)歐洲生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略,加大與生物經(jīng)濟(jì)相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)投資力度,增強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力;2013年,歐盟“地平線2020”計(jì)劃啟動(dòng)。

  與此同時(shí),2014年4月,美國(guó)發(fā)布《生物學(xué)工業(yè)化路線圖》,規(guī)劃了生物基產(chǎn)品、生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的里程碑技術(shù)進(jìn)程。

  而在我國(guó),生物技術(shù)領(lǐng)域往往關(guān)注的是醫(yī)藥醫(yī)療、轉(zhuǎn)基因育種。工業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng),核心技術(shù)缺乏,隊(duì)伍體量偏小,缺少有效的穩(wěn)定支持。

  “面對(duì)歐美再工業(yè)化的戰(zhàn)略,面對(duì)我國(guó)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重大需求,我國(guó)生物工業(yè)發(fā)展需要更多的扶持?!瘪R延和說(shuō)。

 ?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-06-10 第4版 綜合)

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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