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(guò)植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能,、太陽(yáng)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(guò)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(guó)生物產(chǎn)業(yè)大會(huì)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(zhǎng)邢新會(huì)將在論壇上作有關(guān)生物化工的主題報(bào)告。
近日,，記者在清華大學(xué)采訪了邢新會(huì),。當(dāng)他談及生物化工的發(fā)展前景時(shí)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(kāi)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(lái)很多產(chǎn)業(yè)的基石,，將為人類(lèi)作出巨大貢獻(xiàn),。
從概念上說(shuō),，生物化工是指通過(guò)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(guò)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(huì)介紹,，生物反應(yīng)過(guò)程包括以下幾個(gè)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(guò)程中的底物及營(yíng)養(yǎng)物,，也稱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì))的制備過(guò)程,，包括原料的物理、化學(xué)加工和預(yù)處理過(guò)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(lèi)面臨資源,、能源,、環(huán)境三大危機(jī)挑戰(zhàn)。邢新會(huì)說(shuō),，世界經(jīng)合組織（OECD）的報(bào)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(huì)使原料減少,、能耗減少、水耗減少以及污染減少,。因此,，未來(lái)應(yīng)對(duì)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(wèn)題,，未來(lái)要從源頭上解決污染問(wèn)題,，實(shí)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(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
邢新會(huì)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，農(nóng)民生活改善了,，農(nóng)村環(huán)境卻越來(lái)越差,。大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)沒(méi)有污水收集和處理設(shè)施，直接排放造成了面源污染,，同時(shí)也造成我國(guó)飲用水源地普遍受到污染,，已成為我國(guó)的主要污染問(wèn)題之一。要解決這一問(wèn)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(guó)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(duì)我國(guó)農(nóng)村的具體情況,，開(kāi)發(fā)適宜的農(nóng)村污水處理技術(shù)。
邢新會(huì)的研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了我國(guó)村鎮(zhèn)水污染特點(diǎn),、規(guī)律,，提出了適合我國(guó)農(nóng)村特點(diǎn)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(guò)微生物種群的控制和反應(yīng)器設(shè)計(jì),，實(shí)現(xiàn)了源頭污泥減量化，降低了污水處理成本,。污水經(jīng)過(guò)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(jí)A標(biāo)準(zhǔn)或一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)邢新會(huì)介紹,，該技術(shù)的創(chuàng)新特色包括以下三個(gè)方面：一是減少了污泥量,。對(duì)于污水處理來(lái)說(shuō),，剩余污泥是一個(gè)關(guān)鍵難題。由于剩余污泥自身的特點(diǎn),，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(fèi)用較高,，還極易造成二次污染,。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的多孔微生物載體污水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污水污泥的同步處理，沒(méi)有剩余污泥排放,，降低了能耗及處理費(fèi)用,。二是投入成本相對(duì)較低。對(duì)于農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō),，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(yùn)行費(fèi)用低,、管理簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了“傻瓜式”管理。
目前,，該研究團(tuán)隊(duì)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)模化制造,，適于不同規(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(yùn)行效果穩(wěn)定,，能耗低，不產(chǎn)剩余污泥,，管理操作簡(jiǎn)便,，建設(shè)和運(yùn)行成本低，取得了積極的應(yīng)用效果,。
在采訪中,，邢新會(huì)特別指出，當(dāng)前,，我國(guó)農(nóng)村污水處理并無(wú)標(biāo)準(zhǔn),，是參照城市污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的,。事實(shí)上，對(duì)于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō),，由于水資源緊張,，經(jīng)過(guò)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(lái)說(shuō),，無(wú)須與城鎮(zhèn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)相同。他建議,，國(guó)家有關(guān)部門(mén)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(huì)的團(tuán)隊(duì)還對(duì)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(huì)帶領(lǐng)的研究小組根據(jù)酶催化的工業(yè)需求,，在我國(guó)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(huì)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(guó)是全球最大的肝素生產(chǎn)國(guó),，占全球80%的市場(chǎng)份額,。然而，由于缺乏相關(guān)技術(shù)研究,，長(zhǎng)期以來(lái),，我國(guó)出口肝素，而低分子量肝素主要依賴進(jìn)口,，價(jià)格居高不下,。2008年，“肝素事件”更是導(dǎo)致中國(guó)生產(chǎn)的肝素質(zhì)量受到國(guó)際質(zhì)疑,，肝素生產(chǎn)和出口遭受了極大的影響,。
自2004年開(kāi)始，邢新會(huì)帶領(lǐng)課題組進(jìn)行了肝素酶的相關(guān)研究,。談起開(kāi)展這一研究的初衷,，邢新會(huì)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)這一研究具有重大的社會(huì)意義,。其后，該項(xiàng)目獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)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(xiàng)目順利通過(guò)了驗(yàn)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(guó)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(huì)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(huì)的實(shí)驗(yàn)室里,，記者見(jiàn)到了這一儀器,。邢新會(huì)說(shuō)，利用該設(shè)備進(jìn)行微生物育種,，具有操作簡(jiǎn)單,、安全、無(wú)污染,，設(shè)備和實(shí)驗(yàn)成本低等特點(diǎn),，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(shí),，邢新會(huì)表示,，對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)，要做到基礎(chǔ)扎實(shí),、方法創(chuàng)新,，深入研究機(jī)理和方法，并解決應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)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(guó)家應(yīng)用需求。
