生物基产品(Biobasedproducts)主要指除粮食以外的秸秆等
木质纤维素类农林原料。以其为原料
生产环境友好的化工产品和
绿色能源是人类实现可持续发展的必由之路,生物基产品及绿色
能源问题已经成为世界科技领域的前沿。
生物基产品主要有:沼气、
燃料乙醇、
生物柴油和生物塑料。在生物质生物利用过程中,国际公认的3个需要解决的重大技术问题是:克服木质纤维素分子对
生物转化的抗性,将
大分子多糖降解为可发酵糖;通过
微生物代谢工程和
基因工程研究,由可发酵糖进行生物转化;简捷、高效的
下游过程技术产物分离。其中,将大分子多糖降解为可生物利用的
还原糖是最大的技术屏障。尽管我国生物质技术整体水平较低,但恰恰在以上有关植物生物质生物利用
关键技术难题方面有独到的
技术优势。上述三方面的
技术突破,将使我国有望率先较经济地生产燃料乙醇,降低
聚乳酸前体
乳酸的
生产成本,使生态聚乳酸树脂具备与石油基竞争的经济性。
根据我国
生物质资源特点和技术潜在优势,可以将
燃料乙醇、
生物柴油、
生物塑料,以及
沼气发电和
固化成型燃烧作为主产品。如能利用全国每年50%的作物秸秆、40%的
畜禽粪便、30%的林业原料,以及开发5%、约550万公顷
边际性土地种植
能源植物,同时建设约1000个
生物质转化工厂,其
生产能力可相当于年产石油5000万吨,相当于一个
大庆(年产石油4800万吨)。
根据我国农业生态区资源特点,可建设以
甜高粱和林区原料为主体的东北绿色油田、以
旱生灌草和甜高粱为主体的西北绿色油田、以甜高粱为主体的华北绿色油田、以
麻疯树和甜高粱为主体的西南绿色油田,以及以多种木本和草本
能源植物为主体的东南绿色油田。
我国自行培育的甜高粱、
麻风树等优良
能源植物,具有
自主知识产权的创新
木质纤维素水解技术、和
燃料乙醇、
生物柴油、生物基
生产技术,可建设相当于一个大庆的年产5000万吨“绿色油田”。
中石化公司副总裁
曹湘洪院士分析了我国石油产需的突出矛盾,农林生物质丰富的
资源潜力和国外利用生物质生产车用燃料和化工产品的现状及动态,提出我国应实施“政府推动、企业参与、选准目标、企学研结合,着力提高
经济性,适时实现企业化”的生物质
产业发展策略,宜在车用
乙醇燃料和
乙醇下游
产品开发、
生物柴油、聚乳酸树脂、1,3-丙二醇等四个方面重点突破。
2007年6月4日,美国杜邦公司(DuPont)推出一种完全利用玉米制取的新聚合物Cerenol。和杜邦Sorona聚合物一样,这种聚合物是以
1,3-丙二醇(PDO)为主要原料制取的先进
高分子聚合物。2006年,杜邦公司与英国泰莱(Tate & Lyle)合资开始研究制取一种以玉米为原料的新型生物基产品――生物丙二醇(Bio-PDO)。这类聚合物主要用于个人护理产品添加剂、传热流体和
斯潘德克斯弹性纤维(
Spandex)等
热塑弹性体。杜邦公司计划将Cerenol用于
汽车底漆和清漆涂层以及新型Hytrel
热弹性聚合物(用来制造各种产品)。
生物基产品如生物丙二醇和Cerenol可以帮助减少汽油消费,降低对环境的影响。据杜邦公司估计,和同样的汽油基产品相比,使用Cerenol可以减少40%的
非可再生能源消费,减少42%的
温室气体排放。
很多其他公司和大学正在开展生物基产品如
生物燃料的研发工作。
纽约科技大学已经研发出一种生物基,很容易被降解来制取
生物柴油。
陶氏化学公司(Dow)正在以
丙三醇(生物柴油生产副产品)为原料生产
丙烯乙二醇(
防冻剂的主要成分)。阿施兰德化学公司(Ashland Inc.)和
嘉吉公司(Cargill)计划在欧洲建造一座
制造厂来开展生物基产品工作。
数字表明,生物质产业前景乐观。美国计划到2010年生物基产品由占
总产品量的5%增加到12%,燃料酒精则由占
运输燃料总量的0.5%提高到4%;2004年欧洲的生物柴油
年产量已达214万吨; 日本尽管
生物质资源匮乏,但在生物质利用
技术研究方面所取得的专利已占世界的52%,其中
生物能源领域的专利占了81%。
美国农业部(
USDA)的生物优先计划推出一个自愿
产品认证及生物优先(SM)认证的生物基产品标签计划,旨在为从
再生资源制造的产品提供认证。
在这个计划下,生物优先(BioPreferred)产品的认证,制定了一定数量的生物基含量,按照生物基产品采购优先计划,大约 5,100 种产品已经具备联邦机构的采购资格。标签计划将有助于促进生物基产品的商业和
消费市场销售,同时,也将有助于联邦买家在
采购过程中确认此类产品,
“如今的消费者采购时越来越
喜欢为家庭选择具有教育意义的产品,” 美国农业部农业局副部长凯萨琳梅里根(Kathleen Merrigan)说。“这种标签将帮助消费者在决策时更容易识别生物基产品。这些产品有很大的潜力,能够为
农村社区创造
绿色就业机会,增加农产品的价值,减少对环境的影响,同时,减少我们对进口石油的依赖。”
生物优先标签的推出得到一些公司的承认,例如
特拉华州威尔明顿的
杜邦公司,公司有杜邦™
Sorona ®生物基聚合物,
佐治亚州莫霍克工业公司的 Sma rtstrand™地毯。杜邦应用生物科学总裁 Craig F. Binetti 说:“我们正在积极努力开发更多高性能的
生物基材料,我们相信这一标签方案将加速整个工业生物基产品的开发,创造新的就业机会。”