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低碳、节能、减排、创新是氨基酸工业发展的战略重点

论文编号:lw201110051616189575 所属栏目:低碳经济论文 发布日期:2018年01月15日 论文作者:无忧论文网

摘要:在全球气候变暖的背景下,以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”成为当今世界潮流。低碳经济对氨基酸工业节约资源和能源具有双重意义。研发创新是其根本出路。最近美国关于细菌进行DNA重组,利用农业废料生物发酵产生优质石油的信息,对氨基酸工业今后发展予以重大启示。

 

关键词:低碳节能减排;研发创新;DNA重组;细菌发酵石油

 

在全球气候变暖的背景下,以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”成为当今世界潮流。一些发达国家大力推进高效、低排的“低碳革命”,着力发展“低碳技术”,低碳风暴已席卷全球。
目前中国对发展“低碳经济”极为重视。国家主席胡锦涛在2007年亚太经合组织(APEC)第15次领导人会议上,明确提出“发展低碳经济”,研发推广“低碳能源技术”“增加碳汇”“促进碳吸收技术发展”四项重要建议,令世人瞩目。
“低碳经济”的提出,是对全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。大气中CO2、CH4等浓度升高带来的大气环流的改变与1850年相比,2000年地球平均气温上升1℃,而同期海面上升20 cm,预计本世纪,地球温度上升1~6℃,海平面将上升18~59 cm,到2100年,北极附近的格陵岛将被淹没。最新报告,北极可能在今年夏天出现冰层完全融化现象。而如果地球气温上升1.5℃,全球20%~30%的动植物物种将面临灭绝。
我国“富煤、少气、缺油”的资源条件,决定了以煤为主的能源结构,“高碳”占绝对优势。据计算,每燃烧1 t煤碳会产生4.12 t CO2气体,比使用石油或天然气多产生30%或70%。如何实现“高碳”向“低碳”的转变,必须坚持政府为主导、市场为基础、企业为主体、全社会共同参与的方针。全面推进节能减排,发展“低碳经济”是今后氨基酸工业发展的主题。
1“低碳经济”对氨基酸工业具有特殊意义
氨基酸属生化领域,在国民经济中是一个小行业,但消耗能源确不能低估。以2006年全国氨基酸产量250万t为例,年耗标煤折纯碳约190万t,可产生CO2 783万t。此外还年耗粮食(玉米等)折纯碳约140万t。表明氨基酸行业不但能源耗碳高而且原料耗碳也较高。可见,能源和资源双重低碳化对氨基酸及生化工业具有多么特殊的重要意义。实现双重低碳化是氨基酸和生化工业今后的必由之路。
2低碳、节能、减排、创新是氨基酸工业发展的战略重点
2007年以前的10年是我国氨基酸工业发展最快,最辉煌的时期。2007年后由于受国内外各种经济因素之影响,如原料能源涨幅过大,环境和劳动力成本增加,银行贷款利率举高不下,使氨基酸成本大幅度提高。此外,氨基酸售价基本不动,出口退税取消,企业负债率猛增,使氨基酸企业陷入非常困难的境地。2008年5月以后价格有小幅上调,但难以改变被动局面,如何走出当前的困境,跳出龙门,全行业要团结起来,负起社会责任,把低碳、节能、减排、研发创新作为今后的发展战略,使氨基酸工业得以复兴。
2.1降低资源碳实施清洁生产
(1)提高转化率、提取收率和精制收率。如果氨基酸行业把上述三项指标在现有基础上各提高1%,则全年可节纯碳3万t。
(2)从原辅料,能源生产过程和产品全面实施清洁生产。严防发霉变质粮食(玉米、大米等)进入生产。对不合格辅料要杜绝使用。生产环节实行人流物流分开,封闭式生产,达到食品工业卫生和安全标准。
2.2节能减排降低能源碳
(1)应用夹点技术,实现过程系统节能把工厂设计得能耗最小、费用最小和环境污染最小,必须把整个系统作为一个有机结合的整体看待,达到设计最优化。把过程系统的多股热流和多股冷流进行换热时,可把所有的热流合成一根热复合曲线,同样冷流也并成一根冷复合曲线,然后把二条曲线,绘制在温—焓(T—H)图上,在某一点可得以重合,过程内部进行充分换热,此时所回收热量最大,不足部分再用公用工程提供的热量或冷量进行补充。如此,所提供的热量最小,重合点的传热温差接近零,该点即为夹点。应用夹点技术可比传统方法节能30%~50%,国际上著名的拜尔、杜邦、ICI等公司早已采用夹点技术。
(2)缩短生产工艺时间,提高生产效率,是节能的重要措施
如产品谷氨酸钠结晶时间可由12 h降至9 h。单耗蒸汽可由4 t降至3.0 t,节汽25%。仅此一项全行业可节约标煤28万t/a。
(3)蒸汽冷凝水回锅炉实施热回收
凡是间接加热的蒸汽冷凝水,如各式加热焕热器和多效蒸发器的第I效加热器所回收的蒸汽冷凝水,可全部回至锅炉,对节汽节水都十分有利。作得好热水回收率可达50%~60%。氨基酸行业可节约标煤7万t。仅缩短工艺时间和热回收二项,每年可节标煤折纯碳达24万t。
(4)扩大变频器应用范围
变频器的应用都很重视,但应用范围尚不够普遍。如果对大型动力设备如发酵罐、结晶罐、空压机、冷冻机、鼓风机等都使用变频器,按节电率10%计算,全行业可节电24万MW/a,折纯碳达9万t。
(5)对废水厌氧处理所产生的沼气要很好利用
厌氧除去1kgCOD可产沼气0.6 m(3含CH4约60%)。每1 m3沼气相当于0.8kg标煤。在生产上把沼气引入热风炉作燃料,用于生物发酵肥的造粒干燥很适用。如果将沼气用于发电也非常好。某厂每日厌氧除去COD 2t,产沼气1 200 m3,可发电1 920 kWh。
2.3通过全面评估选择生产工艺路线
过去选择生产工艺路线往往忽略能源、污染以及生产成本等经济和环境因素,这是必须改正的。今后选定工艺要把资源节能减排、清洁生产、经济和环境因素要纳入评估范畴,进行全面核算评估以决定正确的工艺路线。
3发创新是氨基酸工业的根本出路
笔者在上世纪80年代曾两次赴日本协和发酵公司进行考察。公司下设有中央研究所和生物研究所。中央研究所有博士100位,一流的实验仪器设备俱全,藏书和资料充足。拥有上万株菌种的保藏中心是防原子弹袭击的牢固设施。技术储备十分雄厚,拥有的专利在日本全国的公开专利中占有重要地位。
生物研究所拥有著名医学博士10余名,从事新产品急性、亚急性、慢性、传代等动物毒理实验,所得结论报厚生省(卫生部)批准才能投放市场。
20世纪80年代这个公司是生产氨基酸比较旺盛的时期,但他们把视觉看的更远。下大力气,把巨大人力、物力和资金投入研发新产品新技术上,为企业以后的发展打下牢固的基础,提高了企业的应变能力。协和发酵是世界上发酵法生产氨基酸的第一个公司,但现在在国内有的品种已停止生产(在国外保留子公司生产),但这个公司在日本仍然是势力雄厚的著名大厂商。其原因就是过去研发所积累的研究成果发挥了根本性作用。现在的产品领域扩展到粮油、食品、氨基酸、造革、医药品、生物防腐剂、洗涤剂、化妆品、调味料、鱼虾饲料饵料等。
最新报导美国加州硅谷LSG公司实验室发现了一种变废为宝并能产出石油的细菌。用酵母菌和非致病的大肠杆菌进行DNA重组改变基因,实现细菌“吐”石油。此项报导对我们具有重大启示。20世纪80年代国内外氨基酸领域已对育种工作运用细胞内基因重组技术和重组DNA技术,已选出一些优良氨基酸工程菌。如果我们氨基酸行业通过DNA重组技术选出优良的“吐”石油工程菌,这对解决全球性能源危机具有多么重要的价值和意义。此法所用原料为农业废料,它吸收的CO2比燃烧产生的CO2还多。真正实现了负排放。根据报导目前的产油水平不高,如果再提高1倍,按我国每日需石油700万桶估算,所需生化发酵规模是现在全国氨基酸行业发酵罐总容积的200倍。发展前途令人振奋。