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生物尼龙是新的环保概念

2020-03-26 08:57:16   来源:网络   打印

    当我们想到生物技术时,很容易想到药品。甚至更广泛的术语“生物经济”也只能让人想到诸如农业,林业和粮食之类的东西。
    但是,对生物经济最好的解释是将生物质材料变成一种产业,将植物变成产品。今天所谓的生物经济构成了20世纪之前我们大部分的经济,当时石油化学和合成化学产生了一种革命性的材料,在全世界范围内无处不在:塑料。
    在21世纪,消费者对产品的需求与日俱增,以反映其更可持续的价值和生活方式。化学合成正在被生物合成所取代,(使用与酿造葡萄酒,面包或康普茶的相同发酵方法)生产的工程有机材料现在可以成为制造鞋,汽车和地毯的基材。
    现在只有一个难题:哪些生产者具有领导这场生物制造革命的远见?
    最近,一家名为Genomatica的生物工程公司达到了一个里程碑,可以概括从化石燃料到生物学的这种转变。 Genomatica宣布已使用可再生发酵方法工业化生产了尼龙6的大量化学原料。
    为什么生物尼龙很重要?
    首先,这是一个经济机会。全球尼龙产业价值100亿美元,是一个巨大的潜在市场。尼龙在1940年代作为长袜中的纺织纤维而闻名。如今,从衣服到包装,尼龙无所不在。
    其次,这是环保的需求。与当今大多数塑料生产一样,尼龙6通常从原油中提取。在这种情况下,己内酰胺分子由原油精制而成,并制成尼龙。每年,世界生产500万吨尼龙6,这导致大约6000万吨的温室气体排放。生产尼龙会产生一氧化二氮,这是一种比二氧化碳强300倍的温室气体。制造尼龙还需要大量的水和能源,进一步加剧了环境恶化和全球变暖。
    Genomatica使用合成生物学方法改造了微生物,以100%可再生的方式发酵植物糖以生产己内酰胺,从而生产尼龙。 Genomatica的首席执行官Christopher Schilling认为,这对企业和地球都是有益的。
    Schilling说:“这其中一个概念就是,为了可持续发展,我们必须找到全新的材料。”但是他相信,通过用生物方法生产通常从化石燃料中获得的化学前体,Genomatica可以对可持续性产生更大,更迅速的影响。 “随着该产品的规模不断扩大,经济效应越来越明显,我们的客户会开始自问:为什么我们会采购化学合成尼龙?”
    知名品牌正走向生物化
    Genomatica希望通过与世界最大的尼龙生产商之一Aquaqua的合作,向H&M,Vaude和Carvico等品牌提供可持续的尼龙。 Aquafil的ECONYL尼龙品牌采用了旧的渔网,纺织废料和其他形式的尼龙废料,并将其转变为与原始原料一样好的新纱线。 Aquafil将再生过程视为时装和家具行业的新机遇,同时也是保护环境的一种方式。
    “对我们来说,与消费者品牌建立真正的联系非常重要。” Schilling说。作为技术创新者,Genomatica认为产品的成功取决于在价值链的各个方面是否被接受。为此,Aquafil是最佳的合作伙伴,“消费品牌可以抓住机会并与顾客分享我们伟大的故事,并最终获得成功。”
    Schilling说,最初生产的一吨化学前体是一个小而重要的里程碑,下一个目标是达到每年30,000-100,000吨的商业规模水平。
    生物尼龙的可持续发展先驱
    Schilling说:“真正使Genomatica与众不同的是我们的扩展能力,知道从构思到商业实现的所有方法。”
    尼龙是Genomatica上市的第三种大型合成生物学产品,其在该领域的经验必将有助于加速从实验室到市场的过渡。
    Genomatica的第一个重大成功是1,4-丁二醇,俗称BDO。这种化学物质用于制造塑料,弹性纤维和聚氨酯,从塑料袋到氨纶都可以找到。全球每年生产约250万吨的BDO,每吨约2,000美元,市场规模达数十亿美元。
    2012年,Genomatica通过在商业规模上生产具有成本竞争力的发酵工艺的生物基BDO,实现了化学工程领域的突破。 Bio-BDO是100%基于生物的且可生物降解的,可用于运动服装,跑鞋,电子产品和汽车应用。
    第二个成功的项目是一种名为1,3-丁二醇的化学品。很少有人意识到这一点,但我们的许多日常个人护理和美容产品都来自原油。在2019年初,Genomatica宣布了第一批商业化生产的Brontide(其化学品的商标名称),它是用天然植物糖制成的。随着越来越多的人努力选择符合我们个人价值观的产品,使用Brontide而不是化石燃料衍生物制造的产品为消费者提供了对环境更友好的选择。
    综上所述,现在有生物基替代品可用于制造从燃料到电子产品,从鞋到化妆品的所有化学品。这也提醒我们,我们在日常生活中对石化产品的依赖程度。
    生物基化学材料是不可避免的吗?
    “在性能方面,我们的首要目标是确保该材料提供与传统或石油来源的尼龙完全相同的性能。这就是我们在BDO和丁二醇中所做的。” Schilling解释道,“当您拥有这些庞大的现有市场时,必须确保达到相同规格化学材料能提供相同的质量。”
    与化石材料相比,基于生物的替代品可以提供另一个优势:在某些情况下,它们的性能更好。例如,重金属是从原油中加工提取丁二醇的催化剂。在最终产品中,残留有少量的重金属。 Schilling说:“通过生物制造,我们不需要催化剂,也不需要化学处理也可以非常有效地达到不同的纯度。”
    对于物质前体采取可持续的,基于生物的方法的论点是有力的。通过相对简单的发酵过程,生物学一次又一次地表明,它可以生产一切石油基产品,从而提供关键化合物的精确,可再生的生产。生物基己内酰胺是另一种证明。
    一直以来,症结在于行业采用率很低。价值链中的行业领导者需要寻找并支持可持续和可再生生物基组件的扩展,以加快将其集成到各种最终产品中的速度。消费者需要它们,制造商可以使用它们,最重要的是,地球需要它们。

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