■ 楊 斌

綠色科技的引領(lǐng)者
——訪中國科學(xué)院微生物研究所研究員陳遠童

■ 楊 斌

陳遠童，北京大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)，微生物學(xué)專家。現(xiàn)為中國科學(xué)院微生物研究所研究員，博士生導(dǎo)師，政府特殊津貼獲得者，中共黨員。多年來，在石油微生物領(lǐng)域，致力于微生物正烷烴代謝產(chǎn)物和代謝途徑的基礎(chǔ)理論研究及微生物發(fā)酵正烷烴生產(chǎn)混合長鏈二元酸的應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。他立定目標(biāo)，鍥而不舍，他的研究成果長鏈二元酸生物合成引領(lǐng)綠色化學(xué)革命就是最好的證明。

40年潛心研究成果豐碩

陳遠童從事微生物發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸的基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開發(fā)研究已有近40年。從1987年起，先后承擔(dān)橫向委托、國家自然科學(xué)基金、國家“八五”和“九五”科技攻關(guān)項目，在生物合成生產(chǎn)長鏈二元酸系列產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)研究中，取得5項重要的長鏈二元酸科研成果，獲7項授權(quán)的國家發(fā)明專利。近10多年來，專利成果已經(jīng)轉(zhuǎn)讓多家公司，在國內(nèi)建起兩座萬噸級和3座千噸級規(guī)模的長鏈二元酸生物合成生產(chǎn)工廠，總生產(chǎn)能力超過5萬噸/年，使我國成為當(dāng)時國際上唯一能夠應(yīng)用生物合成技術(shù)實現(xiàn)多種長鏈二元酸大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的國家，形成一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的民族新產(chǎn)業(yè)，技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化都處于國際領(lǐng)先地位。

為此，陳遠童先后獲得國家“八五”科技攻關(guān)重大科技成果獎和“九五”國家重點科技攻關(guān)計劃優(yōu)秀科技成果獎各1項，國家科技進步二等獎1項，中國科學(xué)院發(fā)明一等獎和三等獎各1項，中國科學(xué)院與省市、企業(yè)合作獎個人二等獎1項，北京市科學(xué)技術(shù)二等獎和北京市發(fā)明專利獎二等獎各1項等。

創(chuàng)新思維催生國際領(lǐng)先科技

長鏈二元酸是指碳鏈中含有10個以上碳原子的脂肪族二羧酸，它們是一類用途極其廣泛的重要精細化工產(chǎn)品，是化工上合成高性能尼龍工程塑料、高級麝香香料、高檔尼龍熱熔膠、高級油漆、涂料和潤滑油、高溫電介質(zhì)、農(nóng)用薄膜耐寒性增塑劑、新醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原材料。

陳遠童的微生物發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸研究的成功和工業(yè)化生產(chǎn)，解決了用純化學(xué)方法難以合成的問題，開辟了長鏈二元酸的新來源，為尼龍工程塑料、熱熔膠、涂料和香料等十幾大類高檔產(chǎn)品的化學(xué)合成提供了豐富的原材料，推動這些產(chǎn)業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，將創(chuàng)造出上百種具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，將在我國逐漸形成具有獨立特征的產(chǎn)業(yè)鏈和精細化工產(chǎn)品樹，從而在航天航空、汽車、輪船、輪胎、建筑、紡織、服裝、電子電器、信息領(lǐng)域以及人民日常生活中醫(yī)藥衛(wèi)生、保健等方面有廣泛的應(yīng)用，為提高我國綜合國力產(chǎn)生巨大和深遠影響。

長鏈二元酸微生物發(fā)酵技術(shù)中涉及油、水、氣、固（菌種）多個界面，要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須解決一系列工程技術(shù)新難題。陳遠童首先開展基礎(chǔ)理論研究，根據(jù)合成長鏈二元酸微生物種屬關(guān)系和合成機理，發(fā)現(xiàn)長鏈二元酸生物合成是在微生物細胞內(nèi)通過胞內(nèi)酶的催化作用氧化生成的，ω-氧化酶催化二元酸生物合成，β-氧化酶則催化二元酸的降解。他在此基礎(chǔ)上提出了提高長鏈二元酸生物合成速度必須控制細胞的酶活性和增大細胞膜的通透性的創(chuàng)新思路，這個思路對提高二元酸的產(chǎn)量起到了關(guān)鍵作用。在長鏈二元酸的研發(fā)工作中取得突破性進展，創(chuàng)造性地解決了微生物發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸工程技術(shù)方面存在的幾大難點：

1.針對油水混合體系中菌種生長轉(zhuǎn)化的難點，創(chuàng)造了“氧化酶活力篩選指示培養(yǎng)基”和“快速三步篩選法”，培育出分別生產(chǎn)C12-C 7一系列單一長鏈二元酸的6株高產(chǎn)菌株，產(chǎn)酸水平提高2-3倍；

2.創(chuàng)建了“三階段控制的同步發(fā)酵法”，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝條件和過程控制，使發(fā)酵產(chǎn)酸水平提高35%；

3.加入細胞膜透性調(diào)節(jié)劑，加速反應(yīng)底物和產(chǎn)物通過細胞膜的運轉(zhuǎn)速度，產(chǎn)酸水平提高25%；

4.解決了產(chǎn)品分離純化難的問題，發(fā)明了“在水中破乳分層快速分離回收殘烴的方法和特殊裝置”，用水或有機溶劑進行精制，提高了產(chǎn)品回收率。

至今已先后完成4種長鏈二元酸中試和工業(yè)生產(chǎn)試驗，取得了C12-C15 四項重要科研成果，產(chǎn)酸水平達到200 g/L左右，經(jīng)技術(shù)鑒定和查新報告均屬國際領(lǐng)先水平。

產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用取得巨大成就

陳遠童并未滿足于開辟了長鏈二元酸的新來源。他積極運作，大膽嘗試，將長鏈二元酸生產(chǎn)技術(shù)進一步推向了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。他向記者詳細介紹了3家公司的發(fā)展現(xiàn)狀，從中，我們也驚喜地窺見長鏈二元酸產(chǎn)業(yè)化過程中所取得的巨大成就。

1997年底，山東淄博廣通化工有限責(zé)任公司（原淄博龍泉煤礦）建成年產(chǎn)300噸二元酸的發(fā)酵工廠，發(fā)酵罐體積20噸，一次試車成功，1998年正式投入生產(chǎn)。1999年底二期工程建成，年生產(chǎn)能力擴大到1000噸，成為國際上首家千噸級規(guī)模的長鏈二元酸生物發(fā)酵廠。由于質(zhì)量好，1999年，產(chǎn)品通過ISO 9000國家質(zhì)量認證，除了滿足國內(nèi)化工生產(chǎn)需要外，還遠銷歐美和日本，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，使一個瀕臨破產(chǎn)的百年老礦重新煥發(fā)了生機，完成了轉(zhuǎn)產(chǎn)任務(wù)。2004年，該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品達到1500噸。

無獨有偶。由于看好長鏈二元酸產(chǎn)品廣闊的用途和巨大的市場前景，上海凱賽控股有限公司受讓了中科院微生物所成熟的技術(shù)成果，并于2002年底在山東濟寧地區(qū)建成一座年產(chǎn)7000噸長鏈二元酸的發(fā)酵工廠，發(fā)酵罐體積借鑒廣通公司20噸罐成功的經(jīng)驗，放大為200噸，一次試車成功后，于2003年8月正式投產(chǎn)。目前，已經(jīng)成為國際上石油發(fā)酵生產(chǎn)二元酸規(guī)模最大的發(fā)酵工廠，產(chǎn)品質(zhì)量好，遠銷歐美等地。2006年，產(chǎn)量達到8000多噸，2007年底完成二期工程建設(shè)后，生產(chǎn)能力擴大到1.8萬噸/年。

山東翰霖生物技術(shù)公司2008年受讓中國科學(xué)院微生物研究所長鏈二元酸專利技術(shù)，計劃集資30億元人民幣，5年內(nèi)分三期完成6萬噸/年的長鏈二元酸生產(chǎn)線。第一期工程為1萬噸/年，2009年7月份建成試車成功后，9月份開始正式投產(chǎn)；同時，第二期工程2萬噸/年正式開工建設(shè)，2010年7、8月份建成，成為世界最大的長鏈二元酸生產(chǎn)基地；三期工程3萬噸/年建成后，總生產(chǎn)能力將達到6萬噸/年，每年總產(chǎn)值達到30億元人民幣以上，年創(chuàng)利稅超過10億元人民幣。2009年3月，國家發(fā)改委和國家財政部的領(lǐng)導(dǎo)在參觀長鏈二元酸項目及產(chǎn)業(yè)化基地后，對項目的建設(shè)給予了充分肯定和大力支持。

以綠色化學(xué)服務(wù)社會

據(jù)統(tǒng)計，全世界每年以二元酸為原料生產(chǎn)出來的各種產(chǎn)品，總價值為420億美元。杜邦、漢高、拜爾、德固賽、阿托、汽巴、雨布等十幾家國際500強大公司，近幾年來都紛紛轉(zhuǎn)向中國，購買生物合成法工業(yè)化生產(chǎn)的長鏈二元酸產(chǎn)品，用于合成高性能尼龍工程塑料、高級麝香香料、油漆、涂料和潤滑油、高溫電介質(zhì)、醫(yī)藥中間體和農(nóng)藥等，其需求量與日俱增。許多有實力、有遠見的大公司都看好長鏈二元酸生物合成這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)行業(yè)。事實證明，長鏈二元酸生物合成法必將代替化工合成法。

統(tǒng)計顯示，自20世紀(jì)90年代中期起，中國每年進口工程塑料150萬噸左右，耗用外匯近20億美元，且保持著15%-20%的年增產(chǎn)速度。特別是一些高性能工程塑料，目前仍主要依賴于國外進口。2000年以來，中國汽車水性底漆、建筑水性乳膠涂料、粉末防腐涂料、水性防腐蝕涂料等高性能涂料的需求量超過100萬噸/年；2001年，中國進口的高性能工程塑料約為1萬噸，高檔熱熔膠約3000噸，共耗費約2億美元外匯。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士指出，長鏈二元酸在國內(nèi)外有巨大的市場需求，發(fā)展前景十分廣闊。有關(guān)專家估計，到2015年，中國每年長鏈二元酸的需求量將達到4到5萬噸，市場空間巨大，前景越來越好。

綠色化學(xué)，服務(wù)社會，這是陳遠童心底的目標(biāo)，也是他努力的方向。在研發(fā)微生物發(fā)酵生產(chǎn)自然界中并不存在的長鏈二元酸的過程中，陳遠童和他的同事們將充分發(fā)揮微生物學(xué)科的優(yōu)勢，在具有中國特色和自主知識產(chǎn)權(quán)的新興綠色化學(xué)產(chǎn)業(yè)這條道路上越走越遠。

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