2018国际生物聚酯大会(ISBP-2018)圆满落幕

2018-11-01 03:02:01

    2018年10月21-24日,国际生物聚酯大会(ISBP)在北京中家鑫园温泉酒店顺利召开。本次会议的主题是“生物聚酯与美好的世界”,会议聚焦生物降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的代谢基础、合成调控、生产加工和农业、医学领域应用等方面的最新进展。

    国际生物聚酯大会(ISBP)从1988年以来,每两年举办一次,历次举办时间和举办地包括1990年西班牙巴塞罗那、1992年德国哥廷根、1994年加拿大蒙特利尔、1998年日本东京、1996年瑞士达沃斯、2000年英国剑桥、2002年德国明斯特、2004年中国北京、2006年美国明尼阿波利斯、2008年新西兰奥克兰、2010年在德国斯图加特、2012年澳大利亚堪斯、2014年巴西桑托斯、2016年西班牙马德里。本次是ISBP会议第二次在中国北京召开。

   本次大会主席由清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授担任,会议邀请到瑞典皇家工程院院士Ann-Christine Albertsson,帝国理工学院教授Paul Freemont,东京大学教授Tadahisa Iwata、中国石化上海石油化工研究院王洪学博士等四十佘位生物聚酯领域国内外著名科学家做特邀报告。来自中国、美国、英国、日本、法国、德国、瑞典、韩国等22个国家的170余位专家参加了本次大会。

     

德国明斯特大学Alexander Steinbűchel 教授做大会开幕

清华大学生命科学学院陈国强教授做大会报告

聚酯”是以不可再生的石油为原料,由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。其应用领域非常广泛,主要用于制作塑料制品、聚酯纤维和薄膜。1907年,美国科学家列奥·亨德里克·贝克兰注册了一种以自己名字命名的材料专利,“Bakelite”——现在我们称之为“酚醛合成树脂”或“酚醛塑料”,标志着工业史上的“塑料时代”从此开启。在这之后,塑料这类高分子化合物,以其卓越的材料性能,迅速赢得了青睐。1945年,美国的塑料年产量就超过40万吨,1979年又超过了工业时代的代表――钢铁。在过去的50年里,塑料的全球生产产量提高了20倍,留下了70亿吨塑料垃圾,被称为“白色污染”。目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2亿吨,其中只有10%被回收利用,另外约12%被焚烧,超过70%被丢弃到土壤、空气和海洋中。我国土壤中仅每年残留的农膜就高达35万吨, 残膜率42%。大量农膜残留在农田0-30厘米的耕作层中, 给农业生产和食品安全带来了巨大的威胁。塑料垃圾对于海洋的污染最为明显,《科学》杂志报道,每年有800万吨的塑料被冲入大海,形成了相当于法国那么大的“塑料垃圾群岛共和国”。更可怕的是它们所产生大量塑料微粒,通过海产品、海盐等途径进入人体,造成巨大的健康危害。欧盟议会于2018年10月24日批准,从2021年起禁止使用一次性塑料产品,以减轻日益严重的塑料废弃物对生态环境的污染。

塑料垃圾所造成的“白色污染”之所以如此恶劣,最重要的原因在于塑料的化学性质。塑料是由单体所聚合形成的高分子聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯等等。不同于其他垃圾,环境中的分解者微生物不能消化降解塑料中连接单体的化学键,因此无法将其重新分解为单体形式,换句话说,塑料一旦合成,就“再无回头路”。能否制造这样一种物质,既具有像塑料一样优异的聚合物性质,又可以很容易被降解为单体呢?

本次会议围绕着可降解的生物材料,结合科学研究和产业开发,致力于推动环境友好材料的研究和应用。

近年来兴起的外卖行业塑料使用量大,每周产生2亿份外卖垃圾

海洋中漂浮的塑料袋,状如水母,极易被海洋动物误食(来源wikipedia

从生物聚酯材料的发展,我们可以预见到,它必将会在未来替代传统塑料。而如何助力这一历史进程,如何将诸多生物聚酯材料从研发阶段推向工业生产阶段,并使其真正走进千家万户,靠的是生物工业的发展。

从工业革命至今,传统化学工业为人类发展做出过巨大的贡献,但也造成了不可忽视的危害。1956年,汞污染所造成的“水俣病”在日本爆发,不仅使附近数十万人口陷于病痛,还对生态环境造成了永久性的破坏。而现在,“雾霾”的危害比起当时有过之而无不及。中国传统工业对燃烧煤炭的巨大需求,造成了烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气危害物的过量排放,它们就藏在我们的一呼一吸中,引起呼吸道疾病、心血管疾病甚至癌症。在如此严峻的形势面前,走一条“绿色发展”的工业道路,是人类的必然选择。我国政府高度重视塑料污染问题,十九大报告对于生态文明建设和绿色发展的高度重视,表明我国生态文明建设和绿色发展将迎来新的战略机遇。

下一代工业生物技术”PHA生产中试试验图

      生物工业的发展,相比传统化学工业有显而易见的优势。大多数生物反应需要的条件都相对温和,不需要高温高压等严苛条件,所用的原料以及代谢废物对于环境没有危害。同时,生物工业可以生产许多在传统化学工业中很难生产的新产品,如生物聚酯材料、蛋白质类药物等。2017年12月,由清华大学生命科学学院教授陈国强首创的“下一代工业生物技术”,已完成了PHA工业化生产的中试试验,实现了无灭菌开放连续发酵低成本PHA量产能力。

为了实现这一技术的快速产业化,在清华大学的支持下,北京蓝晶微生物科技有限公司于2016年10月正式成立。蓝晶微生物的研发团队对“蓝水生物技术”进行了深入开发,革命性地简化了PHA的合成工艺,降低了PHA的生产成本。2017年9月,蓝晶微生物基于“蓝水生物技术平台”的PHA中试生产基地建成投产,该基地拥有完善的PHA中试生产线,已经实现了无灭菌开放连续发酵生产低成本PHA。

“蓝水生物技术”是一种基于嗜盐微生物的低成本生产技术,该技术一方面能够实现无灭菌开放式连续发酵,从而减少灭菌过程的能耗及其所带来的复杂操作和人力成本,实现高效率生产;另一方面,培养嗜盐微生物需要含高浓度盐的底物培养基,这意味着可以使用海水来替代淡水资源,从而避免水资源问题。此外,无需灭菌还意味着生物反应器无需使用不锈钢材料来耐受高温高压蒸汽,使用塑料或陶瓷等材料可降低设备成本。目前,全球首创5吨级塑料生物反应器,已经在蓝晶微生物的PHA生产基地组装运行。

 

由蓝晶微生物科技公司生产的以PHA为原料的塑料制品

 近几年,随着生物工业方面的研究逐渐兴盛,“合成生物学”这一领域应运而生。生物工业的核心在于基因工程改造,也就是把生物本来的基因进行修改,使其能为人类所用,而合成生物学则是基因工程的升华。依靠传统生物学的知识储备,借助基因合成、测序、系统生物学、生物信息学等技术的进展,“基因”可以被看做乐高积木,通过人为设计和组装,构建出人造的生物系统,就像用电子元件进行电子工程一样。合成生物学融合了各学科的顶尖知识,让生物工业研究更加高效,极大助力了生物工业的发展。

本次会议的顺利召开一方面充分展现了我国近年来在生物聚酯领域取得的重要成就,另一方面针对未来生物聚酯领域的最新进展和未来研究方向进行了广泛的交流和深入的讨论。下一届生物聚酯大会将于2020年在瑞士召开。

2018-ISBP 所有参会专家合影 

   详情请访问:www.isbp2018.com 

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