生物质能源开发与产业化

1.生物能源技术开发与产业化

主要目标：针对生产生物柴油等生物能源面临的共性关键技术，开发具有自主知识产权与市场竞争能力的重大新产品与新技术。技术创新与集成创新相结合，为我省发展生物能源提供技术支撑与产业示范。

柴油是重要的动力燃料。我国柴油需求量很大，且主要依靠进口。1995年－2000年期间，我国柴油消费已从4360万吨增加到6700万吨，预计到2010年柴油的需求量将突破1亿吨，至2015年市场需求量将会达到1.3亿吨左右。使用化石柴油存在以下问题：石油资源逐渐枯竭，价格不断上涨；依赖进口不能保障国家石油安全；柴油燃烧造成严重空气污染。因此，开发能替代化石柴油的可再生性的绿色燃料已迫在眉睫。

生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，与石油柴油相比，可大大减少二氧化碳、多环芳烃类致癌物和“黑烟”等污染物排放；利用废食用油、垃圾油、泔水油生产生物柴油，可减少肮脏的、含有毒物质的废油污染。生物柴油是典型的“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续协调发展、解决“三农”问题、控制城市大气污染和废油污染等都具有重要的战略意义和现实意义。生物柴油被认为是继燃料酒精之后第二个可望得到大规模推广应用的液体生物燃料产品，从技术发展水平和生产规模看，欧洲走在前列，已经形成了几百万吨的总生产能力。在德国已有近2000座生物柴油加油站。意大利已拥有10余家生物柴油的生产厂。欧盟委员会计划，在2020年使生物柴油的市场占有率达12%。按美国能源署要求，到2010年美国要将生物柴油产量提高到1200万吨。加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展生物柴油产业。

我国生物柴油研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快。国内有多家科研院所、大专院校在能源油料植物和生物柴油制备技术领域做了大量的前期基础研究。如清华大学、北京化工大学、中石化北京石油化工科学研究院、湖南农业大学、华南理工大学、中国生物质能技术开发中心、中国农业工程院﹑辽宁省能源研究所、湖南省林业科学院、长沙市新技术研究所等。另外，近年来有一批企业

也投入到开发生物柴油生产和应用的队伍之中，所用原料主要集中在地沟油，动﹑植物废弃油等，如福建卓越能源公司、海南正和公司、四川古杉油脂公司等。

2.手性药物及其中间体生产关键技术

主要目标：针对手性药物及其中间体生产面临的关键技术，开发具有自主知识产权与市场竞争能力的重大新产品与新技术，为我省发展手性药物提供技术支撑。

手性是自然界的基本特征之一，手性在生命过程中发挥着重要的作用。手性药物作用于生物体时，不同构型的药物分子产生的作用往往是不同的，甚至是截然相反的，结果表现为截然不同的药理和毒理作用。一个典型的例子是20世纪50年代末期发生在欧洲的“反应停”事件，孕妇因服用酞胺哌啶酮（Thalidomide,俗称反应停）而导致短肢畸胎的惨剧。研究发现，反应停药物包含的两种不同构型的光学异构体中，只有(R)-异构体起到了镇静的作用，而(S)-异构体则有致畸作用；再如化疗中用作β-受体阻断药的普萘洛尔，(S)-异构体比(R)-异构体的活性高98倍。不仅医药如此，广泛用于农药的手性除草剂、杀虫剂和植物生长调节剂，同样表现出强烈的立体识别作用，如芳氧基丙酸类除草剂fluazifopbuty，只有(R)-异构体是有效的。因此，欧洲、美国和日本的药政部门相继作出了相应的管理法规，如：美国食品和药物管理局（FDA）关于手性药物的法规中明文规定，对于手性药物，必须同时申报其所有对映体的生物活性研究结果。另一方面，正是由于手性分子与生物体之间的这种特异性手性识别特征，导致了人们对手性药物日益增长的需求从而形成了迅速发展和极具竞争力的手性医药和农药市场。按1998年的统计，全球最畅销的500种药物中，单一对映异构体药物占一半以上,占其总销售额的52%。2001年以单一对映异构体形式出售的药物市场额达到1472亿美元，相比2000年的1330亿美元增长10％以上。预计手性药物到2010年销售额将达到2000亿美元。

由于手性药物具有如此巨大的市场和高额的经济回报，西方发达国家，无论是学术界还是工业部门均投入大量的人力和物力，从事手性科学和技术、以及手性药物和农药的基础研究和开发。美国、日本、德国、英国等发达国家的手性科

学基础研究有深厚的积累和重大发展。3位美、日著名科学家就因在手性催化研究中所取得的成果分享了2001年诺贝尔化学奖。除了学术研究机构外，西方著名的制药和精细化工公司，如Merck, Bayer, Dow, DSM, Norvatis, Rhodia, Arco Chemical, Lonza, Takasago 均纷纷进入手性研究领域。一些以手性为主业的新公司如Chiroscience, Sepracor, Genzyme, Synthon Chiagenics等也相继成立。近年来一些中等发达国家，如韩国也成立了由大学和工业界共同组成的研究机构。因此，由手性药物带动的有关手性科学研究可谓方兴未艾。比如，在国际市场，手性原料及中间体的需求近几年均以9％左右的速度增长，可望在2005年达到150多亿美元的销售额，其中115亿美元左右将用于手性药物方面。

中国在不对称合成研究领域起步较晚，但最近几年中，我国的科研人员、研究机构和政府部门已经关注到手性科学及手性技术和手性药物的研究，特别是其中有关基础研究的重要性，并在一定的科研计划中给予一定的安排和支持。如国家自然科学基金委在“九五”期间支持了“手性药物的化学和生物学”重大研究项目；中国科学院也将“手性药物的合成与拆分”列为重大项目。但我国在手性科学研究领域，尤其是不对称合成和手性技术方面的总体水平与世界先进国家之间还存在不小的差距。加强我省手性和手性药物的研究，对提升我省及我国手性药物及手性技术的开发和生产能力，具有重要的现实意义。

3. 生物催化过程工程技术

主要目标：构建高效生物反应体系，研究工业生物催化产业化的共性问题，开发工业生物催化产品。

研究内容：以微生物细胞或酶为工具，建立理想的生物催化与生物转化技术体系，逐步以生物技术改造化学工业过程，形成环境友好的产品或工艺。

目前，大部分的化学产品的生产过程均采用化学法。其主要问题是：工艺复杂、生产条件苛刻、能耗大、生产效率低、环境污染严重。生物催化过程反应条件温和、能耗低、生产效率高，为环境友好的绿色化学过程。生物催化过程改造传统的化学工业过程，将有助于解决严重限制我国社会经济发展的两个重大问题：能源短缺和环境恶化。