丁二酸生产技术新进展

丁二酸的理化性质
丁二酸(butanedioic acid)，广泛存在于动植物和微生物体内，因最早 从琥珀中分离得到而得名。其分子式为 C4H6O4，分子量为 118.09，其结构 式如下：
琥珀酸是一种无色无臭的单斜棱柱状结晶体，有 α、β 两种晶形。相对 密度1.572，熔点 180~187℃，沸点 235℃ (分解)。25℃在水中的溶解度为 6.8 g，几乎不溶于苯、二硫化碳、四氯化碳和乙醚中。

丁二酸及其衍生物产品分布图
丁二酸是工业上一种重要的四碳化合wk.baidu.com，它作为有机合成原材料、 中间产物或专用化学品广泛应用于食品、医药、农药、染料、香料、 油漆、塑料和材料工业。
丁二酸目前存在四个主要的市场：
第一个的市场是作为表面活性剂、清洁剂、添加剂和起泡剂； 第二个市场是作为离子鳌合剂，用于在电镀行业防止金属的溶 蚀和点蚀； 第三个市场是在食品行业中作为酸化剂、pH改良剂、风味物质 和抗菌剂； 第四个市场是和健康有关的产品，包括医药、抗生素、氨基酸 和维生素等。
化工路线得到，也可以由煤化工路线和生物发酵的途径得到，因此更具环保意
义和经济价值。 （4）PBS 与其他生物可降解塑料相比，不仅力学性能十分优异，而且价
格合理，市场需求量大。
丁二酸
丁二酸（succinic acid，简称SA）俗名琥珀酸，是一种重要的精细化工产 品和有机合成中间体，广泛应用于塑料、橡胶、医药、食品等领域中。其中最 具有发展前景的领域为合成塑料 ，它是生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇 酯 （PBS）的主要原料。
物发酵法生产丁二酸尤为重要。
（2）生物法制备丁二酸的过程中，温室气体 CO2可以作为原料之一，被 微生物吸收并利用，从而能够减少温室气体的排放，缓解由温室效应所导致的
全球气候变暖的现状。
（3）发酵法也存在着一些不足，例如会消耗大量的淀粉质粮食原料，对 于我国这样一个人口众多的国家来说，大量使用粮食原料进行发酵必然会增加 粮食的供需矛盾，因此使用粮食原料进行发酵生产也不是长远之计。
实现丁二酸低成本的生物制造
1) 随着葡萄糖等原料成本的不断上涨，以廉价非粮生物质为原料的 丁二酸制造工艺已成必然趋势。 2) 高浓度的丁二酸会显著影响菌体生长和产酸效率，而添加大量的 Na2CO3、NH3˙H2O 等碱中和剂也会造成菌体环境的高渗透压，利用合 成生物学技术，通过组学分析挖掘关键抗逆元器件并实现生产菌株的适 配组装，将极大改善菌株对高产物和高盐体系的抗逆能力； 3) 酵母菌能够在偏酸性环境中生长与代谢，即使当 pH 值小于 3 时， 其生长与代谢能力依然良好。开发利用丁二酸的低 pH 值酵母发酵技术， 可大幅减少生产过程中的酸碱用量，有利于简化产品精制工艺。
丁二酸生产技术
丁二酸在工业上应用的生产方法主要有三种： （1）发酵法； （2）电解法； （3）催化加氢法。
发酵法
所谓的发酵法产丁二酸就是利用细菌或其他微生物发酵的方法,
以淀粉、糖或其他微生物能够利用的废料为原料生产琥珀酸及其衍 生物的方法。
制备丁二酸的工艺流程图
发酵法应该注意的几个方面
优良菌种的选择是发酵法制备丁二酸的一个关键步骤， 它将会直接影响到产品的收率以及分离纯化的过程。 丁二酸的最佳发酵过程大约在中性pH下进行，但酸的产
聚丁二酸丁二醇酯
聚丁二酸丁二醇酯，英文全称为 Poly(butylene succinate), 简称 PBS。
PBS的特点： （ 1） PBS是一种典型的脂肪族聚酯，脂肪族聚酯具有生物降解性的特性。
（2）PBS 还是一种典型的半晶质的热塑性塑料，比起低密度的聚乙烯，
它拥有良好的加工性能、弹性和强度。 （3）合成 PBS 的主要原料—1,4-丁二酸和 1,4-丁二醇，不仅可以由石油
丁二酸生产技术新进展
制作者：刘晓纯 宋旭亮 周兴东 钟亚洲
生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料是指一定条件下能被生物降解的材料。
工业化的发展为人类提供了许多新材料，它们在不断改善人
类物质生活的同时也带来了大量废物，使人类的生存环境迅速恶
化。
在众多的环境污染中，高分子废弃物对环境的污染举足轻重， 为此开发可降解高分子材料，不失为解决环境污染的重要途径。
生会降低pH，不利于微生物生长，必须通过加碱来调节pH。
微生物发酵法生产丁二酸评价
（1）传统的丁二酸生产方法主要为石化合成法，这种化学合成法生产丁
二酸是以不可再生的资源石油作为原料，成本高，环境污染严重，对于石油依
赖性强，无法实现可持续发展，严重阻碍了丁二酸的发展潜力。在石油资源日 益枯竭的今天，发展环境友好的绿色生物技术已经成为一种趋势，因此，微生