眾所周知,，煤炭、石油是不可再生資源,，總有枯竭的一天,。作為重要的替代能源，生物質(zhì)取之不盡,，通過植物的光合作用可以再生,，與風(fēng)能,、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富,，可保證能源的持續(xù)利用,。據(jù)估算，全世界每年通過光合作用生成的生物質(zhì)能約為50億噸,，潛力巨大,。
即將于6月在深圳舉行的第五屆中國生物產(chǎn)業(yè)大會下設(shè)先進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)論壇，清華大學(xué)生物化工研究所所長邢新會將在論壇上作有關(guān)生物化工的主題報告,。
近日,，記者在清華大學(xué)采訪了邢新會。當(dāng)他談及生物化工的發(fā)展前景時表示,，生物化工的應(yīng)用已涉及到人民生活的方方面面,，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥,、食品,、環(huán)境保護(hù)、資源和能源開發(fā)等各領(lǐng)域,，作用極其重要,。特別是考慮到可持續(xù)發(fā)展，生物化工將是未來很多產(chǎn)業(yè)的基石,，將為人類作出巨大貢獻(xiàn),。
從概念上說，生物化工是指通過生物技術(shù)生產(chǎn)大宗化學(xué)品,、精細(xì)化學(xué)品和能源化學(xué)品的過程及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù),，是生物技術(shù)與化學(xué)工程相互融合的新型學(xué)科。生物化工技術(shù)的核心是生物催化和轉(zhuǎn)化,，即工業(yè)生物技術(shù),。
要了解生物化工技術(shù)，首先要了解生物反應(yīng),。據(jù)邢新會介紹,，生物反應(yīng)過程包括以下幾個部分：一是原料預(yù)處理，即底物（酶催化反應(yīng)中的作用物）或培養(yǎng)基(發(fā)酵過程中的底物及營養(yǎng)物,，也稱營養(yǎng)基質(zhì))的制備過程,，包括原料的物理、化學(xué)加工和預(yù)處理過程,；二是構(gòu)建高效生物催化劑和生物反應(yīng)器,；三是做出產(chǎn)品，即生物化工產(chǎn)品的分離、精制和制劑化,。
當(dāng)前,，人類面臨資源、能源,、環(huán)境三大危機(jī)挑戰(zhàn),。邢新會說，世界經(jīng)合組織（OECD）的報告提出,，生物化工技術(shù)是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù),。生物化工技術(shù)取代傳統(tǒng)的化工技術(shù)，將會使原料減少,、能耗減少,、水耗減少以及污染減少。因此,，未來應(yīng)對三大危機(jī)挑戰(zhàn),，生物化工技術(shù)將發(fā)揮重要作用。特別是環(huán)境問題,，未來要從源頭上解決污染問題,，實現(xiàn)節(jié)能減排，生物化工技術(shù)最具發(fā)展?jié)摿Α?/p>
（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
邢新會以農(nóng)村污水處理為例,，介紹了生物化工技術(shù)在其中發(fā)揮的重要作用,。他告訴記者，當(dāng)前,，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步,，農(nóng)民生活改善了，農(nóng)村環(huán)境卻越來越差,。大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)沒有污水收集和處理設(shè)施,，直接排放造成了面源污染，同時也造成我國飲用水源地普遍受到污染,，已成為我國的主要污染問題之一,。要解決這一問題，就必須在農(nóng)村地區(qū)建立污水處理系統(tǒng),。
然而,，由于我國大部分農(nóng)村居住分散，如果像城市一樣采用管道集中的方式建設(shè)大規(guī)模污水處理系統(tǒng),，建設(shè)管道成本極高。因此,，必須針對我國農(nóng)村的具體情況,，開發(fā)適宜的農(nóng)村污水處理技術(shù)。
邢新會的研究團(tuán)隊系統(tǒng)分析了我國村鎮(zhèn)水污染特點、規(guī)律,，提出了適合我國農(nóng)村特點的“低投入,、低成本、易管理,、易回用”的新理念,，研發(fā)了多孔微生物載體污水處理技術(shù)，通過微生物種群的控制和反應(yīng)器設(shè)計,，實現(xiàn)了源頭污泥減量化,，降低了污水處理成本。污水經(jīng)過處理后,，可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002》一級A標(biāo)準(zhǔn)或一級B標(biāo)準(zhǔn),。
據(jù)邢新會介紹，該技術(shù)的創(chuàng)新特色包括以下三個方面：一是減少了污泥量,。對于污水處理來說,，剩余污泥是一個關(guān)鍵難題。由于剩余污泥自身的特點,，其處理和處置都比較困難,，主要的處理方式是焚燒和填埋，不但費用較高,，還極易造成二次污染,。該團(tuán)隊開發(fā)的多孔微生物載體污水處理技術(shù)實現(xiàn)了污水污泥的同步處理，沒有剩余污泥排放,，降低了能耗及處理費用,。二是投入成本相對較低。對于農(nóng)村地區(qū)來說,，只需要根據(jù)農(nóng)戶的集中情況,，建設(shè)小型的污水處理反應(yīng)器。三是占地面積小,、運行費用低,、管理簡單。該反應(yīng)器是可以埋在地下的,，農(nóng)民還可以在其上種菜,，且實現(xiàn)了“傻瓜式”管理。
目前,，該研究團(tuán)隊與企業(yè)合作,，利用該技術(shù)在青島和上海等地建設(shè)了一系列農(nóng)村污水處理一體化裝置，結(jié)構(gòu)緊湊,，占地面積小,，能夠規(guī)?；圃欤m于不同規(guī)模的污水處理,，工藝靈活性高,，適于各種分散和集中式處理；運行效果穩(wěn)定,，能耗低,，不產(chǎn)剩余污泥，管理操作簡便,，建設(shè)和運行成本低,，取得了積極的應(yīng)用效果。
在采訪中,，邢新會特別指出,，當(dāng)前，我國農(nóng)村污水處理并無標(biāo)準(zhǔn),，是參照城市污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的,。事實上，對于我國農(nóng)村地區(qū)來說,，由于水資源緊張,，經(jīng)過處理的污水是完全可以回用，進(jìn)行農(nóng)田澆灌的,。污水含有氮,、磷，作為農(nóng)用的話,，從理論上來說,，無須與城鎮(zhèn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)相同。他建議,，國家有關(guān)部門應(yīng)關(guān)注農(nóng)村污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)的制定,，盡快制定出適合農(nóng)村的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
除了污水處理方面的研究,，邢新會的團(tuán)隊還對新型酶催化劑技術(shù)進(jìn)行了深入研究,，并獲得突破。邢新會帶領(lǐng)的研究小組根據(jù)酶催化的工業(yè)需求,，在我國首次提出了智能多功能酶的概念,，并根據(jù)此概念率先研制成功了智能多功能肝素酶的生產(chǎn)及其應(yīng)用技術(shù)。
邢新會介紹,，低分子量肝素是一種被用做防治血栓的生化藥物,。我國是全球最大的肝素生產(chǎn)國，占全球80%的市場份額,。然而,，由于缺乏相關(guān)技術(shù)研究,，長期以來，我國出口肝素,，而低分子量肝素主要依賴進(jìn)口，價格居高不下,。2008年,，“肝素事件”更是導(dǎo)致中國生產(chǎn)的肝素質(zhì)量受到國際質(zhì)疑，肝素生產(chǎn)和出口遭受了極大的影響,。
自2004年開始,，邢新會帶領(lǐng)課題組進(jìn)行了肝素酶的相關(guān)研究。談起開展這一研究的初衷,，邢新會介紹,，最初是緣于興趣，選擇肝素酶作為智能多功能酶研究的模式體系,，在研究過程中發(fā)現(xiàn)這一研究具有重大的社會意義,。其后，該項目獲得了國家自然科學(xué)基金委重點項目的支持,。
今年5月17日,，“融合肝素酶及肝素酶生產(chǎn)低分子量肝素工藝”項目順利通過了驗收。利用該技術(shù),，清華大學(xué)與行業(yè)內(nèi)的多家企業(yè)進(jìn)行了合作,，不但降低了肝素酶制劑成本，在國內(nèi)主要肝素廠家得到廣泛應(yīng)用,，為肝素產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了保障,。
在微生物基因組快速突變技術(shù)與裝置研究方面，邢新會的課題組與清華大學(xué)工程物理系研究人員合作,，研發(fā)出了一種微生物育種新方法和設(shè)備,，能夠用于生物催化劑的改造。
在邢新會的實驗室里,，記者見到了這一儀器,。邢新會說，利用該設(shè)備進(jìn)行微生物育種,，具有操作簡單,、安全、無污染,，設(shè)備和實驗成本低等特點,，將在工業(yè)微生物育種領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
在采訪結(jié)束時,，邢新會表示,，對科研人員來說,，要做到基礎(chǔ)扎實、方法創(chuàng)新,，深入研究機(jī)理和方法,，并解決應(yīng)用過程中的問題，也就是將基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究緊密地結(jié)合在一起,，解決國家應(yīng)用需求,。
