中國工程院院士譚天偉：如何讓化工更“美麗”

譚天偉，生物化工專家，中國工程院院士?，F(xiàn)任北京化工大學(xué)校長，中國可再生能源學(xué)會(huì)理事長，中國化工學(xué)會(huì)副理事長。主要從事生物化工研究，在脂肪酶及酶催化合成化學(xué)品方面進(jìn)行了大量研究，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)合成用脂肪酶的生產(chǎn)和酶工業(yè)催化的應(yīng)用；建立了基于標(biāo)志代謝物控制的發(fā)酵放大新方法，并用于酵母發(fā)酵產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)；開發(fā)了發(fā)酵廢菌絲體綜合利用工業(yè)化應(yīng)用新工藝。先后獲國內(nèi)外發(fā)明專利40余項(xiàng)。以第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，以及何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、談家楨生命科學(xué)獎(jiǎng)、亞洲青年生物技術(shù)杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等。

塑料、橡膠、油漆、涂料、藥品、化妝品、食品添加劑、服裝……在我們身邊，化工產(chǎn)品無處不在?；ば袠I(yè)為我們提供了豐富多彩的產(chǎn)品和服務(wù)，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。如今，我國是世界上最大的化工產(chǎn)品生產(chǎn)國和消費(fèi)國，總產(chǎn)值世界第一。然而，大多數(shù)人對(duì)化工行業(yè)并不真正了解，一提起化工行業(yè)，就認(rèn)為與污染、毒害和危險(xiǎn)相伴，不少人談“化”色變、唯恐避之不及。事實(shí)上，健康發(fā)展的化工行業(yè)，與國民經(jīng)濟(jì)和百姓生活有著極為密切的關(guān)系，具有十分重要的意義。我國經(jīng)濟(jì)正在轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，新技術(shù)不斷推動(dòng)產(chǎn)業(yè)革命，在這樣的大趨勢(shì)下，化工行業(yè)該如何實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)？未來，那些困擾我們的白色污染、塑化劑超標(biāo)和能源短缺問題如何破解？正在蓬勃發(fā)展的生物技術(shù)能為化工行業(yè)帶來怎樣的突破？未來化工行業(yè)能否變得人畜無害、和善可親？

化工行業(yè)確實(shí)給我們帶來了一定的安全隱患還有一些污染問題。但是，也有例外。德國的化工行業(yè)一直在世界上是領(lǐng)先的，有很多著名的公司，像巴斯夫公司、拜耳公司、赫斯特公司，當(dāng)年都是從化學(xué)公司起家的。德國的很多化工企業(yè)都是在美麗的萊茵河畔，記得在十幾年前，我第一次去巴斯夫公司的時(shí)候，這個(gè)公司的研究部經(jīng)理一定要帶我到萊茵河邊去看看。我說：你為什么要帶我來萊茵河？他說：您只要看到這河里都是清清的，各種魚在游，你就知道我們的企業(yè)是一個(gè)什么樣的企業(yè)。那時(shí)我明白了，其實(shí)化工企業(yè)完全可以做得跟花園一樣。

另外，大家知道，新加坡是一個(gè)非常小的島國，它的面積不大。新加坡著名的裕廊島化工園區(qū)是世界上第三大石油化工基地，這里有幾十萬噸的PX裝置，PX化學(xué)名就是對(duì)二甲苯。這個(gè)園區(qū)距離新加坡市區(qū)只有十公里的距離，這么多年沒有發(fā)生過一起安全事故。只要認(rèn)真地把有關(guān)安全的規(guī)范和評(píng)價(jià)以及檢查體系做好，用新的綠色環(huán)保技術(shù)去做化工，化工是可以做到綠色、安全的。

化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱

化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱。實(shí)際上化工行業(yè)不單是我國的支柱，在全世界也是這樣。從全球化工行業(yè)的整個(gè)銷售額或者是GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）來看，是5.7萬億美金，占了全球GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）的7%。因?yàn)榛ば袠I(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)原材料，它對(duì)其他行業(yè)有巨大的帶動(dòng)作用。國外做過一個(gè)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1美元的化工產(chǎn)品，在下游加工成終端產(chǎn)品，就會(huì)產(chǎn)生4.2美元的終端產(chǎn)品。我國的情況是怎么樣呢？實(shí)際上化工行業(yè)也是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國化工行業(yè)有12萬億以上人民幣的銷售收入，我國規(guī)模以上的化工企業(yè)有27000多個(gè)，而這個(gè)規(guī)模以上，還不包括中小型的企業(yè)。我國是世界化工行業(yè)產(chǎn)值第一大國，我國這幾年化工行業(yè)增長率占了全球化工行業(yè)增長率的一半以上。

人們正常的衣食住行，每天都離不開化工產(chǎn)品，因?yàn)榛ぎa(chǎn)品是基礎(chǔ)的原材料。我國近幾年的一些重大科學(xué)工程，都離不開化工行業(yè)，碳纖維就是一個(gè)非常好的例子。碳纖維，它的重量特別的輕，大概只有普通鋼材的幾分之一，但是它的強(qiáng)度比一般的金屬材料要強(qiáng)，韌性也比金屬材料要好。這樣一種質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、性能好的材料，可以在航空航天中應(yīng)用?！伴L征7號(hào)”火箭用了碳纖維材料之后，它可以減重900公斤，減重900公斤意味著可以攜帶更多其他東西上天，或者是打得更遠(yuǎn)。再有港珠澳大橋的吊索是超高分子量的聚乙烯，單根聚乙烯纖維的直徑只有0.5毫米，0.5毫米也就是五六根頭發(fā)絲那樣粗細(xì)，而這樣的一個(gè)粗細(xì)度，它實(shí)際上的拉力或者是耐受的強(qiáng)度比普通鋼材要強(qiáng)得多。高分子量的這種新材料為港珠澳大橋的建成貢獻(xiàn)了力量。大興機(jī)場(chǎng)也用到了大量的化工材料，比如內(nèi)飾涂料，還有跑道上新型的瀝青高分子材料?；ば袠I(yè)不但為我們的日常生活衣食住行，也為我國和世界上的重大工程項(xiàng)目在作支撐。過去很多不可能做到的事情，今天因?yàn)橛辛嘶ば袠I(yè)的發(fā)展才成為可能。

工業(yè)生物技術(shù)讓化工更“美麗”

工業(yè)生物技術(shù)就是利用生物質(zhì)做原料，用生物的手段，并結(jié)合化學(xué)工程的技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品的加工，或者是提供相應(yīng)的社會(huì)服務(wù)。上百年的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)都是以石油和煤做原料的，用石油和煤做原料，我們叫石油化工、煤化工，后面又衍生出來很多的材料化工、機(jī)械化工等等。這類化工的最大特點(diǎn)，就是從原料體系劃分，都是不可再生的。

生物質(zhì)是通過太陽能光合作用來合成的物質(zhì)。這種物質(zhì)是自然生長起來的，年復(fù)一年，不斷地產(chǎn)生這種生物質(zhì)，屬于可再生資源。工業(yè)生物技術(shù)跟傳統(tǒng)的化學(xué)化工技術(shù)相比，第一，它的原料是不同的。過去的化學(xué)化工主要用的是石油基，或者煤基、礦石基，工業(yè)生物技術(shù)主要是利用生物基。到底化學(xué)基和生物基的產(chǎn)品，有什么直接的不同？其實(shí)就看你穿的衣服就知道了。純棉做的衣服，那就是生物基的，因?yàn)樗怯蒙镔|(zhì)（棉花）做出來的；如果你穿的是純化纖的衣服，那就是石油基的。第二，合成的化學(xué)條件不同?；瘜W(xué)反應(yīng)，都需要高溫高壓，合成氨反應(yīng)就是一個(gè)典型的例子。學(xué)過化學(xué)的都知道，壓力越高，合成氨的產(chǎn)率越高。如果要爆炸，那是很厲害的，所以它有安全隱患。而生物反應(yīng)其實(shí)就是利用酶和微生物。酶和微生物，就跟人一樣，它不適合于高溫，100攝氏度就死了。生物反應(yīng)是常溫常壓下的反應(yīng)，它不會(huì)爆炸，很多都是水性體系，所以沒有安全隱患。

為什么這幾年大家對(duì)于生物轉(zhuǎn)化越來越重視呢？因?yàn)樗鼓芎拇蠓认陆?，物耗也能夠大幅度下降，環(huán)境污染減少了，碳排放也減少了。生物技術(shù)是一種非常重要的減排手段。OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）作了一下計(jì)算，工業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用大概每年能減少10億到25億噸的二氧化碳排放量。

各個(gè)發(fā)達(dá)國家都對(duì)本國的生物戰(zhàn)略進(jìn)行了規(guī)劃，日本、韓國、印度都進(jìn)行了戰(zhàn)略規(guī)劃。印度做得很好，他們成立了一個(gè)生物技術(shù)部。歐盟也跟我國一樣制定了中長期發(fā)展規(guī)劃，計(jì)劃到2030年，化工原料里生物基的原料要占到30%以上。

化工可能還有一些不美麗的地方，比如對(duì)環(huán)境的污染排放，還會(huì)發(fā)生爆炸事故。但是通過包括工業(yè)生物技術(shù)、過程強(qiáng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，慢慢都在使化工一天比一天更加美麗。

工業(yè)生物技術(shù)的“美麗”應(yīng)用

當(dāng)前全球只有9%的材料被循環(huán)利用。石油基塑料廢棄后導(dǎo)致的白色污染、微塑料污染已成為全球性危害。自1950年人類大規(guī)模制造塑料至今，大約生產(chǎn)出83億噸塑料，其中63億噸變成垃圾；2050年塑料預(yù)計(jì)產(chǎn)量將超過340億噸，廢舊塑料的產(chǎn)生量將達(dá)到120億噸。工業(yè)生物技術(shù)如何解決傳統(tǒng)化工的弊病？

據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織預(yù)測(cè)，生物技術(shù)對(duì)其成員國國內(nèi)生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)將會(huì)達(dá)到2.7%，將有35%的化學(xué)品和其他工業(yè)產(chǎn)品可能涉及工業(yè)生物技術(shù)。此外，據(jù)世界自然基金會(huì)（WWF）估測(cè)，到2030年，工業(yè)生物技術(shù)每年將可降低10億至25億噸的二氧化碳排放。工業(yè)生物技術(shù)能否成為新時(shí)代推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)革命的重要力量？

燃料乙醇實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。工業(yè)生物技術(shù)要想成為新時(shí)代推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)革命的重要力量，很重要的一個(gè)方面就是生產(chǎn)清潔燃料。生物燃料里的第一種就是燃料乙醇，用燃料乙醇來代替汽油，有很多優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是綠色環(huán)保，它可以使有毒有害物減少30%以上。全世界第一個(gè)全部公交都采用可再生能源的城市，是瑞典的斯德哥爾摩。采取了這項(xiàng)措施之后，減排效果是非常顯著的。

塑化劑不再令人談“化”色變?？赡芎芏嗳瞬恢涝鏊軇┦亲鍪裁从玫模繉?shí)際上塑料用品要加工成一定形狀，很多都要加入增塑劑。塑料有的時(shí)候比較硬，有的時(shí)候比較脆，有的時(shí)候一加熱就裂。怎么樣改善塑料這些加工性能，就要加入大量的增塑劑。增塑劑的用量是非常之大的，比如說PVC（聚氯乙烯）的管子里面，加的增塑劑都在百分之二十到三十。兒童玩具的增塑劑占了35%，所以它的量是非常之大的。還有一些食品包裝袋，醫(yī)療用的一次性注射器、輸液管，里面都有大量的增塑劑。我們主要用的是鄰苯類的增塑劑。鄰苯類的增塑劑一個(gè)非常典型的缺點(diǎn)就是有致癌的危險(xiǎn)。塑化劑超標(biāo)就是指這種增塑劑超標(biāo)，在國外有的國家已經(jīng)通過立法不準(zhǔn)用鄰苯類的增塑劑。所以現(xiàn)在我們迫切希望能開發(fā)出綠色的增塑劑，這種綠色的增塑劑大多數(shù)都來自生物基，它做成的增塑劑就沒有任何毒副作用。

將塑料和二氧化碳變廢為寶。從我國乃至全世界來看，資源的循環(huán)率是很低的。從全世界來看，只有9%左右的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)。現(xiàn)在每年產(chǎn)生的廢棄物越來越多，最典型的是塑料，還有建筑垃圾、生活垃圾等?；ぴ虾彤a(chǎn)品基本上都是以碳為最基礎(chǔ)的成分。這個(gè)碳資源怎么循環(huán)利用，是未來非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。全世界每年新產(chǎn)生的塑料有3.2億噸之多，我國一年產(chǎn)生的廢舊塑料有7000多萬噸。現(xiàn)在塑料還不可以生物降解，將來有沒有可能利用生物技術(shù)把塑料回收利用，這是一個(gè)值得關(guān)注的重點(diǎn)。未來二氧化碳的利用，可能是化學(xué)工業(yè)綠色發(fā)展的一個(gè)重要的前沿發(fā)展方向和工業(yè)生物技術(shù)的一個(gè)突破口。這么多的溫室氣體，如果能夠利用原料來進(jìn)行轉(zhuǎn)化，當(dāng)然這個(gè)轉(zhuǎn)化技術(shù)有可能是生物技術(shù)，也可能是化學(xué)技術(shù)，不管是生物技術(shù)還是化學(xué)技術(shù)，只要能轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品，那就真正實(shí)現(xiàn)了碳資源的循環(huán)利用。這是一個(gè)未來的技術(shù)，但是它并不遙遠(yuǎn)，也許在10年、20年之后就能成為現(xiàn)實(shí)。

化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱。雖然化工行業(yè)目前可能還有一些不安全或者是不太綠色的地方，但是我們完全可以利用技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的結(jié)合，使化工變得美麗起來。如果再用工業(yè)生物技術(shù)來進(jìn)一步加工，特別是實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用，那么未來的化工行業(yè)將非常綠色環(huán)保。如果化工行業(yè)真正實(shí)現(xiàn)了人、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)和諧的發(fā)展，也就真正實(shí)現(xiàn)了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。