黨的十七大報告提到,國際競爭從根本上說(shuō)是科技的競爭,特別是自主創(chuàng )新能力的競爭。而科技成果向現實(shí)生產(chǎn)力的轉化,則是科技對經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展提供持久動(dòng)力有力保證。
當下及未來(lái),低碳環(huán)保的理念勢必會(huì )導引著(zhù)科技發(fā)展的趨勢,一些高能耗、高污染的化學(xué)工業(yè)必將被逐漸淘汰,新型生物技術(shù)以其綠色高效及巨大的社會(huì )效益必將會(huì )而備受青睞。
科研智慧及創(chuàng )新能力是科技產(chǎn)業(yè)革命成敗的關(guān)鍵,而我們的科研思想是否走在世界最前沿,科技成果和現實(shí)生產(chǎn)力能否有效對接,則考驗著(zhù)一個(gè)民族的科技智慧和科技方略。
“為學(xué)無(wú)他,爭千秋勿爭一日”。不論是在現在還是將來(lái),陳遠童這個(gè)名字和“長(cháng)鏈二元酸”一起,必將彪炳科技史冊。
而將二者聯(lián)系在一起的是陳遠童研究員潛心科研四十年的重大成果:長(cháng)鏈二元酸技術(shù)。這項技術(shù)隨著(zhù)相關(guān)項目的產(chǎn)業(yè)化正日益彰顯著(zhù)它難以估量的價(jià)值。
長(cháng)鏈二元酸的科技及社會(huì )價(jià)值
長(cháng)鏈二元酸是指碳鏈中含有10個(gè)以上碳原子的脂肪族二羧酸,它們是一類(lèi)用途極其廣泛的重要精細化工產(chǎn)品。通過(guò)長(cháng)鏈二元酸合成的化工衍生產(chǎn)品極多,除了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)等多種用途外,其在醫藥開(kāi)發(fā)方面應用更是異軍突起。近年來(lái),長(cháng)鏈二元酸逐漸在合成醫藥中間體、乳腺癌檢測試劑、治療皮膚癌和艾滋病的藥物、合成新型降血糖藥等方面顯露出特殊作用和廣闊前景。
長(cháng)鏈二元酸作用非常大,但國際上傳統的長(cháng)鏈二元酸制造工藝主要是化學(xué)合成方法,而這種方法迄今只能夠生產(chǎn)出十二碳二元酸(DC12)。“該化學(xué)合成方法是以丁二烯為原料,需要9個(gè)復雜的反應步驟以及高溫、高壓和催化劑,工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候需要防火、防爆和防毒裝置。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程存在條件苛刻、步驟多、收率低、成本高和環(huán)境污染嚴重等缺點(diǎn)”。
而陳遠童研究員長(cháng)鏈二元酸技術(shù)是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn),該技術(shù)的研究的成功和工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現,解決了用純化學(xué)方法難以合成的難題,并開(kāi)辟了長(cháng)鏈二元酸的新來(lái)源,為尼龍工程塑料、熱熔膠、涂料和香料等十幾大類(lèi)高檔產(chǎn)品的化學(xué)合成提供了豐富的原材料。
更重要的是這項技術(shù)將推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng )新,創(chuàng )造出幾十種乃至上百種具有中國自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品,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(shù),從而廣泛應用于航天航空、汽車(chē)、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,對提高我國綜合國力產(chǎn)生巨大和深遠的影響,使中國綠色化學(xué)產(chǎn)業(yè)在激烈的國際競爭中占據重要位置。
美國權威專(zhuān)家說(shuō),全世界每年以二元酸為原料生產(chǎn)出來(lái)的各種產(chǎn)品,總價(jià)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(lái)都紛紛轉向中國,購買(mǎi)生物合成法工業(yè)化生產(chǎn)的長(cháng)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)、醫藥中間體和農藥等,其需求量與日俱增。許多有實(shí)力有遠見(jiàn)的大公司都看好長(cháng)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(shí)證明,長(cháng)鏈二元酸生物合成法必將代替化工合成法。
統計顯示,自20世紀90年代中期起,中國每年進(jìn)口工程塑料150萬(wàn)噸左右,耗用外匯近20億美元,且保持著(zhù)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(lài)于國外進(jìn)口。2000年以來(lái),中國汽車(chē)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(guò)100萬(wàn)噸/年;2001年,中國進(jìn)口的高性能工程塑料約為1萬(wàn)噸,高檔熱熔膠約3000t,共耗費約2億美元外匯。業(yè)內權威人士指出:長(cháng)鏈二元酸在國內外有巨大的市場(chǎng)需求,發(fā)展前景十分廣闊。
而更令人驕傲和欣喜的是,我國在這種擁有廣闊前景的長(cháng)鏈二元酸生產(chǎn)上擁有絕對領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢。據陳遠童研究員介紹:“雖然中美日德四國都進(jìn)行了微生物發(fā)酵法生產(chǎn)長(cháng)鏈二元酸的研究,但是真正實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的只有中日兩國。據陳遠童介紹,1985年,日本礦業(yè)公司曾建成年產(chǎn)200噸的十三碳二元酸發(fā)酵裝置,但是2001年已經(jīng)停產(chǎn)。因此,我國目前是國際上唯一大規模生產(chǎn)和出口長(cháng)鏈二元酸的國家。”
精勤不倦,厚積薄發(fā)。不經(jīng)意間,潛心專(zhuān)注科研的陳遠童引領(lǐng)了國內乃至國際綠色化學(xué)的新一輪革命。
惕厲不懈破難題
陳遠童投身這項事業(yè)是在1972年。那一年,他追隨中國科學(xué)院方心芳院士,開(kāi)始在石油微生物領(lǐng)域開(kāi)展基礎理論研究和應用開(kāi)發(fā)研究。
在科研實(shí)踐中,勤奮認真、嚴謹求實(shí)、恪盡職守的陳遠童迅速成長(cháng)起來(lái),以出色的表現成為方心芳院士的接班人,挑起課題組組長(cháng)的重擔,并先后承擔橫向委托、國家自然科學(xué)基金和國家“八五”、“九五”科技攻關(guān)重大課題,在單一長(cháng)鏈二元酸系列產(chǎn)品的應用開(kāi)發(fā)方面開(kāi)始了認真的研究和大膽的探索。
找到合適的微生物菌種,是這一技術(shù)的關(guān)鍵所在。陳遠童帶領(lǐng)課題組的科技人員一起將常規方法和生物技術(shù)方法相結合,開(kāi)始對生產(chǎn)菌株進(jìn)行反復的誘變和篩選。經(jīng)過(guò)不懈努力,陳遠童獨創(chuàng )氧化酶活力篩選指示培養基和快速三步篩選法,使篩選效率提高近百倍。此后,他與課題組人員一起先后對50多萬(wàn)株突變株進(jìn)行高通量篩選,獲得5000多株生產(chǎn)長(cháng)鏈二元酸較多的突變株后,通過(guò)實(shí)驗室搖瓶產(chǎn)酸試驗,培育出6株專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)C12-C17各種長(cháng)鏈二元酸的優(yōu)良高產(chǎn)突變株,搖瓶產(chǎn)酸水平分別從每升十幾克、幾十克提高到一百克左右。事實(shí)證明,這是他們后來(lái)取得巨大成功的關(guān)鍵因素。
培育出高產(chǎn)菌株后,還必須根據石油發(fā)酵特點(diǎn)對發(fā)酵條件和發(fā)酵工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化,從而獲得最理想的結果。實(shí)驗數據顯示,石油微生物在同化和氧化正烷烴生長(cháng)和產(chǎn)酸的過(guò)程中,有一個(gè)潛伏期,它與以往的糖發(fā)酵不同,糖溶于水,接種后能馬上生長(cháng);而烷烴不溶于水,必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的乳化,菌體才能接觸到烷烴原料,才能生長(cháng)和產(chǎn)酸。發(fā)現這一特點(diǎn)之后,他們采用物理和生物的方法,不斷加速烷烴乳化,縮短潛伏期,從而提高產(chǎn)酸量。當然,在他們的不懈努力下,在2噸罐中試和20噸罐工業(yè)生產(chǎn)時(shí),配合其他條件的優(yōu)化控制,產(chǎn)酸量從每升100克以下逐漸提升到150克至200克的國際領(lǐng)先水平。
陳遠童研究員帶領(lǐng)的研發(fā)團隊,經(jīng)過(guò)幾十年的艱苦奮斗,克服重重困難,最終在長(cháng)鏈二元酸技術(shù)方面取得了實(shí)質(zhì)性成果。很快,諸多的榮譽(yù)回饋了陳遠童和相關(guān)科技人員的艱辛付出。長(cháng)鏈二元酸技術(shù)先后榮獲多項國家、省部級大獎,其中包括國家“八五”攻關(guān)重大科技成果獎1項,“九五”攻關(guān)優(yōu)秀成果獎1項,中國科學(xué)院發(fā)明獎一等獎和三等獎各1項,北京市科學(xué)技術(shù)獎和北京市發(fā)明專(zhuān)利獎二等獎各1項。特別是2006年,長(cháng)鏈二元酸技術(shù)榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。此外,該技術(shù)還獲得7項授權的國家發(fā)明專(zhuān)利,技術(shù)成果轉讓多家工廠(chǎng)。
成就是讓人欣喜和自豪,然而,在陳遠童心里,前面的路仍將很長(cháng)——在他看來(lái),重要的是如何使長(cháng)鏈二元酸實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用。
科技價(jià)值在生產(chǎn)力的轉化中彰顯
作為一個(gè)科技工作者,陳遠童深深懂得,只有將長(cháng)鏈二元酸產(chǎn)業(yè)化,才能彰顯這項技術(shù)的價(jià)值,也才能造福于祖國。
要實(shí)現產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應用,就必須解決后處理問(wèn)題。于是,產(chǎn)品中殘存的烷烴成了陳遠童以及課題組成員首先要解決的技術(shù)難題。當時(shí),國內外一般采用高速離心機處理,不但費時(shí)費電,效果還不理想,導致成品質(zhì)量差,應用受影響。面對困難,他們又一次迎難而上,經(jīng)過(guò)長(cháng)期的試驗,終于找到一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟可行的破乳分層方法,實(shí)現了殘余烷烴的回收再利用,不但降低了成本,又方便了二元酸的處理,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí),他們還率先將水作為有機溶劑的替代品進(jìn)行分離提取和精制,受到工廠(chǎng)的普遍歡迎。
科技只有實(shí)實(shí)在地轉化成生產(chǎn)力才能造福于社會(huì )。所以陳遠童研究員一方面潛心科研,一方面積極運作,大膽嘗試,將長(cháng)鏈二元酸生產(chǎn)技術(shù)不斷地推向了產(chǎn)業(yè)化應用。
1997年底,山東淄博廣通化工有限責任公司(原淄博龍泉煤礦)建成年產(chǎn)300噸二元酸的發(fā)酵工廠(chǎng),發(fā)酵罐體積20噸,一次試車(chē)成功,1998年正式工業(yè)生產(chǎn)。緊接著(zhù),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模的長(cháng)鏈二元酸生物發(fā)酵廠(chǎng)。由于質(zhì)量好,1999年,產(chǎn)品通過(guò)ISO 9000國家質(zhì)量認證,除了滿(mǎn)足國內化工生產(chǎn)需要外,還遠銷(xiāo)歐美和日本,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益,使一個(gè)瀕臨破產(chǎn)的百年老礦重新煥發(fā)了生機,完成了轉產(chǎn)任務(wù)。2004年,該廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品達到1500噸。
由于看好長(cháng)鏈二元酸產(chǎn)品廣闊的用途和巨大的市場(chǎng)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建成一座年產(chǎn)7000噸長(cháng)鏈二元酸的發(fā)酵工廠(chǎng),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(chē)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)二元酸規模最大的發(fā)酵工廠(chǎng),產(chǎn)品質(zhì)量好,遠銷(xiāo)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后,生產(chǎn)能力擴大到1.8萬(wàn)噸/年。
山東翰霖生物技術(shù)公司在2008年受讓中國科學(xué)院微生物研究所長(cháng)鏈二元酸專(zhuān)利技術(shù),計劃集資30億元人民幣,5年內分三期完成6萬(wàn)噸/年的長(cháng)鏈二元酸生產(chǎn)線(xiàn)。第一期工程為1萬(wàn)噸/年,2009年7月份建成試車(chē)成功后,9月份開(kāi)始正式投產(chǎn),同時(shí),第二期工程2萬(wàn)噸/年正式開(kāi)工建設,計劃2010年5、6月份建成,成為世界最大的長(cháng)鏈二元酸生產(chǎn)基地,三期工程3萬(wàn)噸/年建成后,總生產(chǎn)能力達到6萬(wàn)噸/年,每年總產(chǎn)值將達到30億元人民幣以上,年創(chuàng )利稅超過(guò)10億元人民幣。2009年3月,國家發(fā)改委和國家財政部等領(lǐng)導在參觀(guān)長(cháng)鏈二元酸項目及產(chǎn)業(yè)化基地后,對項目的建設給予了充分肯定和大力支持。
目前,中國科學(xué)院微生物研究所已經(jīng)將多項二元酸專(zhuān)利技術(shù)轉讓給多家公司,截止2009年底,已建成2座萬(wàn)噸級和3座千噸級規模生產(chǎn)工廠(chǎng),總生產(chǎn)能力達到3.3萬(wàn)噸/年,山東省已成為長(cháng)鏈二元酸生產(chǎn)基地和生產(chǎn)大省。
陳遠童心里,長(cháng)鏈二元酸的市場(chǎng)絕不僅僅止于國內。而事實(shí)上,杜邦、漢高、拜爾、德固賽等十幾家國際500強大公司,近幾年來(lái)都紛紛轉向中國,購買(mǎi)生物合成法工業(yè)化生產(chǎn)的長(cháng)鏈二元酸產(chǎn)品。被國際公司青睞有加正是基于長(cháng)鏈二元酸的科技含量,這項綠色化學(xué)工業(yè)的革命其后續的影響無(wú)疑會(huì )難以估量。而更廣地服務(wù)社會(huì ),也是陳遠童心底的目標和努力的方向。
“為學(xué)無(wú)他,爭千秋勿爭一日”,這是一個(gè)成功科學(xué)家所追求的最高境界,而灌注著(zhù)陳遠童心血和汗水的長(cháng)鏈二元酸技術(shù)相信必將在科技界流芳萬(wàn)古。