可再生生物柴油副产物合成生物材料PHA研究现状.pdf

中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2009,29(11):112～116

可再生生物柴油副产物合成生物材料PHA研究现状3

胡风庆133回晶1,2
(1辽宁大学生命科学院沈阳1100362沈阳药科大学制药工程学院沈阳110003)

摘要随着生物柴油产业的快速发展,大量的生物柴油副产物必将给生态环境及经济发展带来
严重影响。如何利用新思路、新工艺、新技术加工处理副产物,将成为制约生物柴油产业发展的
主要因素。聚羟基饱和脂肪酸酯(PHA)是当今生物材料领域最为活跃的研究热点,具有广泛的
应用前景,但其生产成本高,选择便宜的合成原料一直是从事PHA研究的科学家们考虑的主要问
题之一。将生物柴油副产物用于PHA生产研究,有助于解决副产物过度积累和PHA合成原料成
本过高的问题,有利于生物柴油产业的稳定、可持续发展。综述了近年来生物柴油副产物用于
PHA合成的最新进展。
关键词生物柴油副产物聚羟基饱和脂肪酸酯PHA原料
中图分类号Q81

生物柴油是用甲醇或乙醇等低碳醇替代动植物油新技术加工处理生物柴油副产物、研究和开发高附加
脂中的甘油基团而得到的长链脂肪酸烷基单酯,其性值新产品,成为生物柴油产业可持续发展的关键和保
质与石化柴油相似,同时又具有可再生、污染低和安全障,而且也将有利于稳定国际甘油市场。
性好等石化柴油所没有的优点,所以生物柴油在国内制备生物柴油的原料不同,所产生副产物会有一
外都得到了快速发展[1,2],预计2016年全球生物柴油定差别,但总体上来说,生物柴油副产物中主要成分是
市场将达370亿加仑,平均年增加42%。甘油和脂肪酸。根据生物柴油副产物的特点:杂质多、
价格低廉、产量规模大,它的再开发利用途径可分为:
1生物柴油副产物特点与开发利用
第一,副产物甘油经过精制途径进入传统的甘油
生物柴油在生产过程中会产生大量副产物,如甘市场。虽然高纯度甘油是一种非常重要的工业原料,
油(Glycerol)、游离脂肪酸(freefattyacid,FFA)、低碳在食品、药品、化妆品和烟草等工业中被广泛应用,但
生产生物柴油得到的粗甘油因含有杂质而价值较
醇(甲醇或乙醇)、水和微量的盐(如NaCl、K2SO4)等。
[5,6]
此外,副产物中还包含未去除的少量脂肪酸甲酯(fatty低,能否进一步提纯依赖于生产规模和净化设施,
acidmethylesters,FAME)[3,4]。以甘油为例,每生产9处理工艺非常复杂,通常要经过过滤、提纯、化学添加
kg生物柴油,约得到1kg粗甘油。仅欧洲和美国到剂、蒸馏等。如果要用在食品、化妆品、药品等领域,还
2010年生物柴油产量达1000万吨,届时将会产生100需要进一步漂白、脱臭、离子交换消除微量物质,处理
万吨的粗甘油副产物。未来的几年全球各国生物柴油成本十分昂贵。另外,由于粗甘油供应过剩、规模巨
产业都将迅速发展,这将对国际甘油市场形成极大的大,迫使许多甘油生产企业停产关闭,如美国陶氏化学
冲击。随着我国生物柴油产业的发展,生物柴油副产公司于2006年关闭了其在德克萨斯州的Freeport的甘
物的问题也必将日益严重。因此,如何利用新工艺和油生产装置;宝洁化学公司在英国的WestThurrock的
天然甘油生产厂也于2006年3月停产[7]。粗甘油的价
收稿日期:2009206225修回日期:2009208223
3辽宁省教育厅科研项目(2008223)、辽宁省科技厅科研项目格下降,直接影响国际甘油市场的稳定(2003年每吨甘
(20062048)资助项目油＄1200,2007年每吨＄600,而且价格还在继续下
33电子信箱:[e-mail]
降)[6]。
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第二,进入规模巨大但附加值较低的动物饲料市得到应用。作为完全由生物体系合成的高聚物,在许
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场或生物燃料市场,此方面研究还处于试验阶段。多方面优于聚乳酸(polylactide,PLA)[2327],其发展的
第三,开发以甘油为原料的高附加值化工产品,如潜力更大,应用空间更为广阔。
1,32丙二醇(1,32propanediol,1,32PD)、环氧氯丙烷PHA的生物合成途径包括植物合成和微生物发
(epichlorohydrin,ECH)、乳酸(lacticacid)、聚羟基脂肪酵。由于PHA在转基因植物(如转基因烟草、转基因
酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)、氢(hydrogen)、聚甘拟南芥等)中表达效率仍然很低[14],目前,生产PHA仍
油(polyglycerol)、聚酯(polyesters)、琥珀酸(succinic然主要依靠微生物发酵。决定微生物合成PH