■ 楊 斌

綠色科技的引領(lǐng)者
——訪(fǎng)中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員陳遠(yuǎn)童

■ 楊 斌

陳遠(yuǎn)童，北京大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)，微生物學(xué)專(zhuān)家。現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員，博士生導(dǎo)師，政府特殊津貼獲得者，中共黨員。多年來(lái)，在石油微生物領(lǐng)域，致力于微生物正烷烴代謝產(chǎn)物和代謝途徑的基礎(chǔ)理論研究及微生物發(fā)酵正烷烴生產(chǎn)混合長(zhǎng)鏈二元酸的應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。他立定目標(biāo)，鍥而不舍，他的研究成果長(zhǎng)鏈二元酸生物合成引領(lǐng)綠色化學(xué)革命就是最好的證明。

40年潛心研究成果豐碩

陳遠(yuǎn)童從事微生物發(fā)酵生產(chǎn)長(zhǎng)鏈二元酸的基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究已有近40年。從1987年起，先后承擔(dān)橫向委托、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“八五”和“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，在生物合成生產(chǎn)長(zhǎng)鏈二元酸系列產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究中，取得5項(xiàng)重要的長(zhǎng)鏈二元酸科研成果，獲7項(xiàng)授權(quán)的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。近10多年來(lái)，專(zhuān)利成果已經(jīng)轉(zhuǎn)讓多家公司，在國(guó)內(nèi)建起兩座萬(wàn)噸級(jí)和3座千噸級(jí)規(guī)模的長(zhǎng)鏈二元酸生物合成生產(chǎn)工廠(chǎng)，總生產(chǎn)能力超過(guò)5萬(wàn)噸/年，使我國(guó)成為當(dāng)時(shí)國(guó)際上唯一能夠應(yīng)用生物合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種長(zhǎng)鏈二元酸大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的國(guó)家，形成一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的民族新產(chǎn)業(yè)，技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化都處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

為此，陳遠(yuǎn)童先后獲得國(guó)家“八五”科技攻關(guān)重大科技成果獎(jiǎng)和“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃優(yōu)秀科技成果獎(jiǎng)各1項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院發(fā)明一等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院與省市、企業(yè)合作獎(jiǎng)個(gè)人二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)和北京市發(fā)明專(zhuān)利獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)等。

創(chuàng)新思維催生國(guó)際領(lǐng)先科技

長(zhǎng)鏈二元酸是指碳鏈中含有10個(gè)以上碳原子的脂肪族二羧酸，它們是一類(lèi)用途極其廣泛的重要精細(xì)化工產(chǎn)品，是化工上合成高性能尼龍工程塑料、高級(jí)麝香香料、高檔尼龍熱熔膠、高級(jí)油漆、涂料和潤(rùn)滑油、高溫電介質(zhì)、農(nóng)用薄膜耐寒性增塑劑、新醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原材料。

陳遠(yuǎn)童的微生物發(fā)酵生產(chǎn)長(zhǎng)鏈二元酸研究的成功和工業(yè)化生產(chǎn)，解決了用純化學(xué)方法難以合成的問(wèn)題，開(kāi)辟了長(zhǎng)鏈二元酸的新來(lái)源，為尼龍工程塑料、熱熔膠、涂料和香料等十幾大類(lèi)高檔產(chǎn)品的化學(xué)合成提供了豐富的原材料，推動(dòng)這些產(chǎn)業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，將創(chuàng)造出上百種具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，將在我國(guó)逐漸形成具有獨(dú)立特征的產(chǎn)業(yè)鏈和精細(xì)化工產(chǎn)品樹(shù)，從而在航天航空、汽車(chē)、輪船、輪胎、建筑、紡織、服裝、電子電器、信息領(lǐng)域以及人民日常生活中醫(yī)藥衛(wèi)生、保健等方面有廣泛的應(yīng)用，為提高我國(guó)綜合國(guó)力產(chǎn)生巨大和深遠(yuǎn)影響。

長(zhǎng)鏈二元酸微生物發(fā)酵技術(shù)中涉及油、水、氣、固（菌種）多個(gè)界面，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須解決一系列工程技術(shù)新難題。陳遠(yuǎn)童首先開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究，根據(jù)合成長(zhǎng)鏈二元酸微生物種屬關(guān)系和合成機(jī)理，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈二元酸生物合成是在微生物細(xì)胞內(nèi)通過(guò)胞內(nèi)酶的催化作用氧化生成的，ω-氧化酶催化二元酸生物合成，β-氧化酶則催化二元酸的降解。他在此基礎(chǔ)上提出了提高長(zhǎng)鏈二元酸生物合成速度必須控制細(xì)胞的酶活性和增大細(xì)胞膜的通透性的創(chuàng)新思路，這個(gè)思路對(duì)提高二元酸的產(chǎn)量起到了關(guān)鍵作用。在長(zhǎng)鏈二元酸的研發(fā)工作中取得突破性進(jìn)展，創(chuàng)造性地解決了微生物發(fā)酵生產(chǎn)長(zhǎng)鏈二元酸工程技術(shù)方面存在的幾大難點(diǎn)：

1.針對(duì)油水混合體系中菌種生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化的難點(diǎn)，創(chuàng)造了“氧化酶活力篩選指示培養(yǎng)基”和“快速三步篩選法”，培育出分別生產(chǎn)C12-C 7一系列單一長(zhǎng)鏈二元酸的6株高產(chǎn)菌株，產(chǎn)酸水平提高2-3倍；

2.創(chuàng)建了“三階段控制的同步發(fā)酵法”，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝條件和過(guò)程控制，使發(fā)酵產(chǎn)酸水平提高35%；

3.加入細(xì)胞膜透性調(diào)節(jié)劑，加速反應(yīng)底物和產(chǎn)物通過(guò)細(xì)胞膜的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，產(chǎn)酸水平提高25%；

4.解決了產(chǎn)品分離純化難的問(wèn)題，發(fā)明了“在水中破乳分層快速分離回收殘烴的方法和特殊裝置”，用水或有機(jī)溶劑進(jìn)行精制，提高了產(chǎn)品回收率。

至今已先后完成4種長(zhǎng)鏈二元酸中試和工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，取得了C12-C15 四項(xiàng)重要科研成果，產(chǎn)酸水平達(dá)到200 g/L左右，經(jīng)技術(shù)鑒定和查新報(bào)告均屬?lài)?guó)際領(lǐng)先水平。

產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用取得巨大成就

陳遠(yuǎn)童并未滿(mǎn)足于開(kāi)辟了長(zhǎng)鏈二元酸的新來(lái)源。他積極運(yùn)作，大膽嘗試，將長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步推向了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。他向記者詳細(xì)介紹了3家公司的發(fā)展現(xiàn)狀，從中，我們也驚喜地窺見(jiàn)長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中所取得的巨大成就。

1997年底，山東淄博廣通化工有限責(zé)任公司（原淄博龍泉煤礦）建成年產(chǎn)300噸二元酸的發(fā)酵工廠(chǎng)，發(fā)酵罐體積20噸，一次試車(chē)成功，1998年正式投入生產(chǎn)。1999年底二期工程建成，年生產(chǎn)能力擴(kuò)大到1000噸，成為國(guó)際上首家千噸級(jí)規(guī)模的長(zhǎng)鏈二元酸生物發(fā)酵廠(chǎng)。由于質(zhì)量好，1999年，產(chǎn)品通過(guò)ISO 9000國(guó)家質(zhì)量認(rèn)證，除了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)化工生產(chǎn)需要外，還遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美和日本，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使一個(gè)瀕臨破產(chǎn)的百年老礦重新煥發(fā)了生機(jī)，完成了轉(zhuǎn)產(chǎn)任務(wù)。2004年，該廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到1500噸。

無(wú)獨(dú)有偶。由于看好長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)品廣闊的用途和巨大的市場(chǎng)前景，上海凱賽控股有限公司受讓了中科院微生物所成熟的技術(shù)成果，并于2002年底在山東濟(jì)寧地區(qū)建成一座年產(chǎn)7000噸長(zhǎng)鏈二元酸的發(fā)酵工廠(chǎng)，發(fā)酵罐體積借鑒廣通公司20噸罐成功的經(jīng)驗(yàn)，放大為200噸，一次試車(chē)成功后，于2003年8月正式投產(chǎn)。目前，已經(jīng)成為國(guó)際上石油發(fā)酵生產(chǎn)二元酸規(guī)模最大的發(fā)酵工廠(chǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美等地。2006年，產(chǎn)量達(dá)到8000多噸，2007年底完成二期工程建設(shè)后，生產(chǎn)能力擴(kuò)大到1.8萬(wàn)噸/年。

山東翰霖生物技術(shù)公司2008年受讓中國(guó)科學(xué)院微生物研究所長(zhǎng)鏈二元酸專(zhuān)利技術(shù)，計(jì)劃集資30億元人民幣，5年內(nèi)分三期完成6萬(wàn)噸/年的長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn)線(xiàn)。第一期工程為1萬(wàn)噸/年，2009年7月份建成試車(chē)成功后，9月份開(kāi)始正式投產(chǎn)；同時(shí)，第二期工程2萬(wàn)噸/年正式開(kāi)工建設(shè)，2010年7、8月份建成，成為世界最大的長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn)基地；三期工程3萬(wàn)噸/年建成后，總生產(chǎn)能力將達(dá)到6萬(wàn)噸/年，每年總產(chǎn)值達(dá)到30億元人民幣以上，年創(chuàng)利稅超過(guò)10億元人民幣。2009年3月，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家財(cái)政部的領(lǐng)導(dǎo)在參觀(guān)長(zhǎng)鏈二元酸項(xiàng)目及產(chǎn)業(yè)化基地后，對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)給予了充分肯定和大力支持。

以綠色化學(xué)服務(wù)社會(huì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年以二元酸為原料生產(chǎn)出來(lái)的各種產(chǎn)品，總價(jià)值為420億美元。杜邦、漢高、拜爾、德固賽、阿托、汽巴、雨布等十幾家國(guó)際500強(qiáng)大公司，近幾年來(lái)都紛紛轉(zhuǎn)向中國(guó)，購(gòu)買(mǎi)生物合成法工業(yè)化生產(chǎn)的長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)品，用于合成高性能尼龍工程塑料、高級(jí)麝香香料、油漆、涂料和潤(rùn)滑油、高溫電介質(zhì)、醫(yī)藥中間體和農(nóng)藥等，其需求量與日俱增。許多有實(shí)力、有遠(yuǎn)見(jiàn)的大公司都看好長(zhǎng)鏈二元酸生物合成這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)行業(yè)。事實(shí)證明，長(zhǎng)鏈二元酸生物合成法必將代替化工合成法。

統(tǒng)計(jì)顯示，自20世紀(jì)90年代中期起，中國(guó)每年進(jìn)口工程塑料150萬(wàn)噸左右，耗用外匯近20億美元，且保持著15%-20%的年增產(chǎn)速度。特別是一些高性能工程塑料，目前仍主要依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口。2000年以來(lái)，中國(guó)汽車(chē)水性底漆、建筑水性乳膠涂料、粉末防腐涂料、水性防腐蝕涂料等高性能涂料的需求量超過(guò)100萬(wàn)噸/年；2001年，中國(guó)進(jìn)口的高性能工程塑料約為1萬(wàn)噸，高檔熱熔膠約3000噸，共耗費(fèi)約2億美元外匯。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士指出，長(zhǎng)鏈二元酸在國(guó)內(nèi)外有巨大的市場(chǎng)需求，發(fā)展前景十分廣闊。有關(guān)專(zhuān)家估計(jì)，到2015年，中國(guó)每年長(zhǎng)鏈二元酸的需求量將達(dá)到4到5萬(wàn)噸，市場(chǎng)空間巨大，前景越來(lái)越好。

綠色化學(xué)，服務(wù)社會(huì)，這是陳遠(yuǎn)童心底的目標(biāo)，也是他努力的方向。在研發(fā)微生物發(fā)酵生產(chǎn)自然界中并不存在的長(zhǎng)鏈二元酸的過(guò)程中，陳遠(yuǎn)童和他的同事們將充分發(fā)揮微生物學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，在具有中國(guó)特色和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新興綠色化學(xué)產(chǎn)業(yè)這條道路上越走越遠(yuǎn)。

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