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4月17日,由中國產業發展促進會生物質能產業分會、中國農業大學、國際能源署生物質能中國組、中國能源研究會綠色低碳技術專委會聯合主辦的“第四屆全球生物質能創新發展高峰論壇”在北京九華山莊召開,本次論壇的主題為“奮進碳時代,構建新生態”。中國工程院院士、北京化工大學校長譚天偉做“綠色生物制造”介紹。
譚天偉院士從生物制造的意義、生物液體燃料的二氧化碳減排潛力、綠色生物制造的目標與任務等多個方面做分享。
譚天偉院士指出,生物制造是以工業生物技術為核心,利用酶、微生物細胞,結合化學工程技術進行目標產品的加工過程,包括生物基材料、化學品和生物能源等。廣泛應用于化工、制藥、食品、造紙、紡織、能源以及環境保護等重要領域。
從綠色生物制造的重要性來看,他認為,一是生物制造是促進傳統產業綠色轉型升級,提升工業制造競爭力的重要途徑。 目前生物制造已涉及到國民經濟大多數的行業通過生物技術的介導,能夠促進產業的轉型、升級及新業態的出現。二是生物制造已經成為世界各經濟強國的國家戰略重點。 OECD預測,至2030年35%的化學品和其他工業品將出自生物制造,基于可再生資源的生物經濟形態將會形成。目前已有,超過20國制定了關于工業生物技術的國家發展戰略。三是生物制造已顯示出巨大的減碳潛力。 世界基金委員會預測,到2030年,工業生物技術每年將可降低25億噸的二氧化碳排放。四是生物制造是實現工業制造綠色、創新發展的重要途徑。 對于工業綠色化,生物制造是變革化工制造模式,破解工業制造石化原料瓶頸的重大方向。我國擁有充足的可利用生物質資源,若合理利用,集中替代有限類別產品,具有解決千萬噸級化工產品的能力及潛力。對于農業工業化,生物制造連接兩頭、工農一體化、解決污染并助力農村經濟發展。
譚天偉院士指出,我國生物制造所依賴的核心載體嚴重受制于人,“卡脖子”問題突出,核心菌種80%以上來自國外大型公司的非授權使用,酶制劑80%以上依賴進口。我國生物基化學品與材料產業,受制于生產菌種,高端、精細化產品的生產能力與國外差距明顯。
在二氧化碳減排方面,譚天偉院士認為,生物液體燃料將發揮巨大潛力。我國總碳排放量為136億噸,其中二氧化碳排放112億噸,非二氧化碳溫室氣體為24億噸。我國農作物秸稈和林業廢棄物量4億噸/年,若使用這些廢物的30%,生物乙醇產能可以達到2000萬噸/年,可減少原油進口8000萬噸/年,二氧化碳減排約5340萬噸。
航空運輸業脫碳需要新一代生物燃料,航空業能量密集的液體燃料不可或缺,目前航空運輸業二氧化碳排放占全球排放量2%,占交通領域二氧化碳排放量12%。生物航煤可實現全生命周期內96%的溫室氣體排放,減少70%顆粒物排放 (NASA研成果)。統計顯示,1 噸傳統航煤燃燒后將排放3.2 噸二氧化碳,我國目前的航煤消費量約3000萬噸,如全部以生物航煤替代,每噸生物航煤至少減排30%來計算,一年可減排約3300萬噸二氧化碳,相當于近2000萬輛經濟型轎車停開一年。
生物技術在傳統輕工業的碳減排潛力,工業過程中,使用1公斤酶制劑能夠減少約100公斤的二氧化碳排放量。到2030年,紡織、造紙和洗滌等傳統行業中生物技術應用的全面市場滲透預計每年可節省6500萬噸二氧化碳當量。
生物技術在食品和飼料工業的碳減排潛力,據糧農組織報告,畜牧生產每年約占 71億噸二氧化碳 當量(養殖、加工、包裝運輸),占全球溫室氣體排放量的15%,動物產品占食品部門排放的最大部分。世界自然基金會估計,食品行業酶應用的潛在總減排量每年為1.14 至1.66億噸二氧化碳。
從我國生物制造未來的發展方向來看,他認為,要聚焦解決核心菌種和工業酶卡脖子問題的目標,形成自主創新能力,構建國際一流的酶和菌種開發技術平臺。面向重大戰略性產品生物制造和污染行業綠色改造的需求,形成核心技術體系。
從生物制造的技術路線來看,他認為,要通過數據挖掘、基因編輯等,提升催化能力,以實現酶和工業菌株的理性設計為核心突破點,來服務于發酵工業、化學工業行業。
從生物制造的主要任務來看,他強調,要聚焦解決重大產品生物制造“芯片”的卡脖子問題,一是重點部署核心菌種、工業酶的設計與再造原理的研究任務,支撐核心關鍵技術創新。二是構建現代生物制造產業核心技術體系,如核心工業酶創制與應用技術,核心工業菌種構建技術等。強化核心菌種和工業酶的創制與應用技術、過程與裝備技術、原料利用新技術的任務部署,圍繞原料、工具、工藝過程三個方面構建核心技術體系。三是面向重大戰略性產品生物制造和污染行業綠色改造需求,進行產業示范。如,發酵工業菌種的系統改造、典型污染行業綠色化改造與產業化示范、產業技術體系構建與示范。