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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 利用秸稈原料制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 隨著全球白色污染問(wèn)題和能源、環(huán)境危機(jī)的日益嚴(yán)峻，生物降解聚酯成為目前解決這類(lèi)塑料廢棄物對(duì)環(huán)境污染以及緩解石油資源短缺的有效途徑之一。利用生物技術(shù)，將地球生態(tài)中的可再生生物質(zhì)資源作為自身的物質(zhì)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)綠色、環(huán)境友好和可循環(huán)利用的生物基材料是《我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化內(nèi)容，也是國(guó)際新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)類(lèi)生物可降解聚酯具有完全的生物降解性、優(yōu)異的成型加工性以及力學(xué)性能，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。 本作品利用秸稈等非糧資源為原料，減少了秸稈燃燒造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和巨大的資源浪費(fèi)，開(kāi)辟了秸稈利用新途徑，利用微生物高效固定CO2制備丁二酸，再以生物基丁二酸為聚合單體，開(kāi)展丁二酸/二元醇的直接聚合，再以反應(yīng)擠出工藝制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯，整個(gè)生產(chǎn)工藝擺脫了傳統(tǒng)生產(chǎn)方法對(duì)化石資源的依賴(lài)，并開(kāi)辟溫室氣體CO2利用的新途徑。通過(guò)對(duì)玉米秸稈的有效水解作為微生物碳源，建立發(fā)酵液中溶解的CO2計(jì)算模型并優(yōu)化了CO2供給條件以及利用氧化還原電位調(diào)控優(yōu)化了厭氧發(fā)酵固定CO2產(chǎn)丁二酸過(guò)程，丁二酸的產(chǎn)物濃度可達(dá)60.2g/L，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到2.5g/(L?h)。針對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的發(fā)酵液的特性，開(kāi)發(fā)了膜分離結(jié)合結(jié)晶單元操作的丁二酸分離提取工藝，丁二酸提取收率達(dá)到83.6%，產(chǎn)品純度>99%，可以直接達(dá)到聚合要求。進(jìn)一步開(kāi)展生物基丁二酸/二元醇的直接聚合，再以反應(yīng)擠出工藝制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯，制得的PBS重均分子量（Mw）在5,000-100,000之間，收率≥90%(丁二酸計(jì))，拉伸強(qiáng)度≥30Mpa,拉伸伸長(zhǎng)率≥300%，彎曲強(qiáng)度≥30Mpa。可用于制備熔點(diǎn)≥100℃，拉伸模量≥50Mpa, 拉伸伸長(zhǎng)率≥500%的PBS類(lèi)復(fù)合材料。材料降解90天后80％被降解, 150天后可完全被降解。該研究實(shí)現(xiàn)了化學(xué)品綠色循環(huán)制造的理念，具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本研究制備的丁二酸產(chǎn)品作為飲料等產(chǎn)品用食品添加劑已于南京杰納科技有限公司獲得應(yīng)用報(bào)告；利用生物基丁二酸制備的PBS類(lèi)生物可降解聚酯產(chǎn)品作為食品工業(yè)包裝膜已于蚌埠藍(lán)天塑料包裝有限公司獲得應(yīng)用報(bào)告。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.研究背景 隨著全球白色污染問(wèn)題和能源、環(huán)境危機(jī)的日益嚴(yán)峻，生物降解聚酯成為目前解決這類(lèi)塑料廢棄物對(duì)環(huán)境污染以及緩解石油資源短缺的有效途徑之一。利用生物技術(shù)，將地球生態(tài)中的可再生生物質(zhì)資源作為自身的物質(zhì)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)綠色、環(huán)境友好和可循環(huán)利用的生物基材料是《我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化內(nèi)容，也是國(guó)際新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)類(lèi)生物可降解聚酯具有完全的生物降解性、優(yōu)異的成型加工性以及力學(xué)性能，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。 2. 研究目標(biāo) 以秸稈等非糧資源為原料，利用微生物高效固定CO2制備丁二酸，擺脫其傳統(tǒng)生產(chǎn)方法對(duì)化石資源的依賴(lài)，并開(kāi)辟溫室氣體CO2利用的新途徑。利用氧化還原電位調(diào)控提高發(fā)酵丁二酸的效率，進(jìn)一步提高丁二酸的收率和生產(chǎn)強(qiáng)度，并且優(yōu)化代謝產(chǎn)物分布，減少副產(chǎn)物的生成。針對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的發(fā)酵液的特性，開(kāi)發(fā)了膜分離結(jié)合結(jié)晶單元操作的丁二酸分離提取工藝，丁二酸提取收率達(dá)到83.6%，產(chǎn)品純度>99%，可以直接達(dá)到聚合要求。進(jìn)一步開(kāi)展生物基丁二酸/二元醇的直接聚合，再以反應(yīng)擠出工藝制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯。 3. 研究?jī)?nèi)容 （1）利用玉米秸稈原料制備多組分糖液。通過(guò)對(duì)稀酸水解和酶解工藝的優(yōu)化，將秸稈原料轉(zhuǎn)變成可用于微生物發(fā)酵制備丁二酸的多組分糖液。 （2）胞外可利用的CO2供給條件優(yōu)化。建立了發(fā)酵液中溶解的CO2計(jì)算模型，并考察了CO2供體形式，CO2通氣量，攪拌轉(zhuǎn)速，培養(yǎng)溫度和pH對(duì)產(chǎn)琥珀酸放線(xiàn)桿菌NJ113厭氧發(fā)酵過(guò)程中CO2固定速率以及丁二酸產(chǎn)率的影響。 （3）氧化還原電位調(diào)控高效制備丁二酸。調(diào)節(jié)發(fā)酵體系的氧化還原電位值在不同水平，考察胞外及胞內(nèi)氧化還原電位調(diào)控對(duì)胞內(nèi)關(guān)鍵酶的活性、輔酶NADH/NAD+比例以及代謝產(chǎn)物分布的影響。 （4）丁二酸的分離提取工藝的研究。采用基于膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的丁二酸分離提取工藝，獲得符合聚合要求的丁二酸單體。 （5）PBS的制備及生物可降解性研究?？疾炝薖BS的合成與表征，并對(duì)合成的PBS進(jìn)行擴(kuò)鏈改性研究，制備符合要求的PBS類(lèi)生物可降解聚酯；還對(duì)制得的聚酯進(jìn)行了生物降解過(guò)程的研究。 4. 研究的創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵以及主要技術(shù)指標(biāo) 4.1 創(chuàng)新點(diǎn) （1）利用秸稈等可再生非糧資源為原料厭氧發(fā)酵制備丁二酸，這不僅大大降低了成本，減少我國(guó)對(duì)石油、煤炭等不可再生能源的依賴(lài)，解決秸稈被焚燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境的問(wèn)題，并有助于推進(jìn)清潔生產(chǎn)，減少污染物排放。 （2）建立發(fā)酵體系中CO2消耗模型，使菌株高效固定CO2，開(kāi)辟了溫室氣體CO2利用的新途徑，具有環(huán)境友好性。 （3）利用氧化還原電位調(diào)控達(dá)到丁二酸的高效制備，提高了丁二酸的生產(chǎn)強(qiáng)度，并降低了副產(chǎn)物的生成。 （4）針對(duì)以秸稈原料發(fā)酵制備丁二酸的特點(diǎn)，采用基于膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的丁二酸分離提取工藝。先進(jìn)的膜與脫色結(jié)晶相結(jié)合的工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)單、能耗低，適合于這種大宗化學(xué)品高收率、低消耗的制備要求。 （5）應(yīng)用生物法獲得的丁二酸產(chǎn)品制備的PBS類(lèi)生物可降解聚酯，具有完全的生物降解性、優(yōu)異的成型加工性以及力學(xué)性能，PBS類(lèi)聚酯的成本大大降低，推廣了其應(yīng)用，還可以減輕環(huán)境污染的壓力。 4.2 技術(shù)關(guān)鍵 （1）通過(guò)預(yù)處理將秸稈中的纖維素和半纖維素充分水解成多組分糖液，并使得多組分糖液能夠很好的用于微生物發(fā)酵中。 （2）CO2的高效固定，需要基于CO2在發(fā)酵體系中的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡，建立發(fā)酵體系中可利用CO2的估算模型，在模型分析的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)酵體系的操作條件進(jìn)行優(yōu)化。 （3）胞外氧化還原電位調(diào)控與胞內(nèi)關(guān)鍵酶的活性、輔酶NADH/NAD+比例以及代謝產(chǎn)物分布之間的關(guān)系。 （4）針對(duì)以秸稈原料發(fā)酵體系中蛋白含量高、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)高效低耗的丁二酸分離純化工藝。所得產(chǎn)品可作為PBS類(lèi)生物可降解聚酯的聚合單體。 （5）生物法丁二酸產(chǎn)品制備的PBS類(lèi)生物可降解聚酯，必須保證與現(xiàn)行塑料具有同等的性能的同時(shí)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，且具有可完全降解的性能。 4.3 主要技術(shù)指標(biāo) （1）秸稈原料經(jīng)過(guò)稀酸水解和酶解后，總糖收率達(dá)90%以上，得到的糖液完全可以代替葡萄糖厭氧發(fā)酵制備丁二酸，丁二酸收率達(dá)到65%。 （2）當(dāng)CO2氣體分壓維持在0.1 MPa，攪拌轉(zhuǎn)速維持在200 r?min-1，發(fā)酵過(guò)程中添加0.15 mol?L-1 NaHCO3，pH 為6.8，培養(yǎng)溫度為37℃。在此優(yōu)化的條件下發(fā)酵培養(yǎng)34 h，CO2固定速率達(dá)到0.57 g?L-1?h-1，丁二酸產(chǎn)量可達(dá)51.6 g?L-1，丁二酸質(zhì)量收率達(dá)到75.8 %。 （3）當(dāng)電位值控制在-350±10mV時(shí)，丁二酸的質(zhì)量收率達(dá)到最高，比未控制氧化原位電位時(shí)的發(fā)酵過(guò)程中的丁二酸產(chǎn)量提高了12.5%，發(fā)酵時(shí)間縮短了23.8%。 （4）采用基于膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的丁二酸分離提取工藝，丁二酸總提取收率達(dá)到83.6%，產(chǎn)品丁二酸含量>99%。 （5）制得的PBS類(lèi)生物可降解材料，其中PBS重均分子量（Mw）在5,000-100,000之間，收率≥90%(丁二酸計(jì))，拉伸強(qiáng)度≥30Mpa,拉伸伸長(zhǎng)率≥300%，彎曲強(qiáng)度≥30Mpa。可用于制備熔點(diǎn)≥100℃，拉伸模量≥50Mpa, 拉伸伸長(zhǎng)率≥500%的PBS類(lèi)復(fù)合材料。材料降解90天后80％被降解, 150天后可完全被降解。 5. 結(jié)論與展望 利用廉價(jià)的秸稈等可再生非糧資源為原料，厭氧發(fā)酵制備丁二酸，可以充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物，也可以進(jìn)一步降低發(fā)酵過(guò)程成本。同時(shí)開(kāi)展厭氧制備丁二酸的清潔生產(chǎn)閉合工藝的研究，減少工藝過(guò)程中的三廢產(chǎn)生，CO2高效固定的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了丁二酸的高效低成本制備。通過(guò)氧化還原電位的調(diào)控，提高了丁二酸的生產(chǎn)強(qiáng)度，同時(shí)還優(yōu)化了代謝產(chǎn)物分布，減少了副產(chǎn)物乙酸的含量。采用基于膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的丁二酸分離提取工藝，丁二酸總提取收率達(dá)到83.6%，產(chǎn)品丁二酸含量>99%。生物法合成丁二酸用于PBS類(lèi)生物可降解材料的制備，結(jié)果表明丁二酸產(chǎn)品可直接達(dá)到聚合要求，聚合產(chǎn)品質(zhì)量高，色澤好，具有良好的材料物理機(jī)械性能。同時(shí)，生物法合成的PBS類(lèi)可降解聚酯降解性能優(yōu)異，符合降解要求。 PBS生物降解塑料可以解決“白色污染”的問(wèn)題，減輕環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的壓力，符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，綠色生物循環(huán)經(jīng)濟(jì)的意義重大。就應(yīng)用領(lǐng)域而言，PBS生物降解塑料作為可降解性的包裝塑料、可以完全取代過(guò)去的不可降解材料，而且還可以合成可降解性的生物醫(yī)用材料(如醫(yī)療器件等)等，具有十分重要的理論研究和應(yīng)用意義，應(yīng)用廣泛，前景看好。但是，必須在保證與現(xiàn)行塑料有同等性能的前提下，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，改善反應(yīng)條件，使生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化以滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境的降解要求?？傊?，我們應(yīng)立足實(shí)際，從資源技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)、環(huán)保等方而綜合考慮，積極研究開(kāi)發(fā)符合我國(guó)國(guó)情的PBS生物降解材料。
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的與思路：針對(duì)秸稈被焚燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境的現(xiàn)狀，以秸稈等非糧資源為原料，利用微生物高效固定CO2制備丁二酸，并以生物基丁二酸為聚合單體，開(kāi)展丁二酸/二元醇的直接聚合，再以反應(yīng)擠出工藝制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯，整個(gè)生產(chǎn)工藝擺脫了傳統(tǒng)生產(chǎn)方法對(duì)石化資源的依賴(lài)，并開(kāi)辟溫室氣體CO2利用的新途徑。使得PBS類(lèi)生物可降解聚酯材料成為目前解決塑料廢棄物對(duì)環(huán)境污染以及緩解石油資源短缺的有效途徑。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、利用秸稈等非糧資源為原料制備丁二酸，降低成本，減少對(duì)石化的依賴(lài)，解決秸稈被焚燒浪費(fèi)資源污染環(huán)境的問(wèn)題。2、建立CO2消耗模型，使菌株高效固定CO2，開(kāi)辟了CO2利用的新途徑，具有環(huán)境友好性。3、利用氧化還原電位調(diào)控達(dá)到丁二酸高效制備，提高了丁二酸的生產(chǎn)強(qiáng)度，并降低了副產(chǎn)物的生成。4、采用膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的丁二酸分離提取工藝，路線(xiàn)簡(jiǎn)單、能耗低，適合高收率、低消耗的制備要求。5、應(yīng)用生物法丁二酸制備的PBS類(lèi)聚酯，具有完全的生物降解性、優(yōu)異的成型加工性及力學(xué)性，成本大大降低，推廣了其應(yīng)用，還可以減輕環(huán)境污染的壓力。 技術(shù)關(guān)鍵與指標(biāo)：1、秸稈預(yù)處理工藝，使多組分糖液能夠用于微生物發(fā)酵。2、CO2消耗模型的建立，實(shí)現(xiàn)CO2高效固定。3、胞外氧化還原電位調(diào)控與胞內(nèi)酶活、輔酶及產(chǎn)物分布的關(guān)系。4、采用膜分離結(jié)合結(jié)晶單元的分離提取工藝，丁二酸提取收率達(dá)83%，含量>99%，可作為PBS類(lèi)生物可降解聚酯的聚合單體。5、生物法丁二酸產(chǎn)品制備的PBS類(lèi)生物可降解聚酯，具有可完全降解的性能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- PBS類(lèi)材料是生物降解材料中的佼佼者。具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能和加工性能，且可生物降解。將成為解決塑料廢棄物對(duì)環(huán)境污染以及緩解石油資源短缺的有效途徑。 目前國(guó)際PBS的工業(yè)化生產(chǎn)均采用石化法生產(chǎn)的丁二酸與丁二醇為單體，使其生產(chǎn)成本較高。隨著石油價(jià)格上漲，利用生物質(zhì)資源制備PBS類(lèi)聚酯的技術(shù)已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力，生物法制備PBS可體現(xiàn)其從原料、生產(chǎn)與使用全過(guò)程的環(huán)境友好特性，這對(duì)于促進(jìn)PBS材料的應(yīng)用與推廣具有非常重要的意義。 本作品以秸稈為原料生產(chǎn)高價(jià)值的丁二酸，解決秸稈被焚燒浪費(fèi)資源污染環(huán)境的問(wèn)題，并以生物基丁二酸制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯。工藝擺脫傳統(tǒng)生產(chǎn)方法對(duì)化石資源的依賴(lài)，開(kāi)辟了秸稈和CO2利用的新途徑。作品實(shí)現(xiàn)了化學(xué)品綠色循環(huán)制造的理念，具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 1.王軍，等. 聚丁二酸丁二醇酯的研究進(jìn)展.化工新型材料,2007,35:25-27 2.張昌輝，等. PBS基聚酯合成工藝的研究進(jìn)展.塑料,2008,37:8-10
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 圖片、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本研究利用秸稈等非糧資源制備丁二酸，開(kāi)辟了秸稈廢棄物利用的新途徑，同時(shí)可與傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，有效利用乙醇生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物，如CO2、廢酵母等，用于合成丁二酸產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)利用與溫室氣體CO2的減排；而且可進(jìn)一步利用乙醇與丁二酸酯化后加氫制備丁二醇，替代現(xiàn)有的石化生產(chǎn)路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)PBS類(lèi)聚酯單體真正意義上的全生物基制備。 目前，PBS產(chǎn)業(yè)處于成長(zhǎng)期，尚未形成由少數(shù)跨國(guó)公司掌控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壟斷格局，這一研究的實(shí)施，將有力推動(dòng)我國(guó)高性能可降解生物聚酯技術(shù)的進(jìn)步，改變國(guó)內(nèi)聚酯技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力偏弱的現(xiàn)狀，加速生物制造技術(shù)的發(fā)展以替代高消耗、高污染的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，不僅有利于形成關(guān)鍵生物技術(shù)領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，減少我國(guó)對(duì)石油、煤炭等不可再生能源的依賴(lài)，并有助于推進(jìn)清潔生產(chǎn)，減少污染物排放，提升傳統(tǒng)化工與材料產(chǎn)業(yè)，符合科技創(chuàng)新的精神與節(jié)能減排的要求，將為我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綠色GDP增長(zhǎng)作出重要貢獻(xiàn)。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 脂肪族聚酯由于其生物降解性和經(jīng)濟(jì)性，已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。脂肪族聚酯熔點(diǎn)大多較低，不能單獨(dú)作為塑料使用，而PBS具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的分子量。對(duì)于環(huán)境友好材料和生物材料而言，PBS基降解材料的制備與應(yīng)用是新興的研究領(lǐng)域。 全生物基PBS產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是丁二酸的生物法制備，而丁二酸也是生物煉制產(chǎn)品工程中最重要的碳四平臺(tái)化合物。丁二酸作為大宗化學(xué)品，生產(chǎn)成本直接關(guān)系其產(chǎn)品市場(chǎng)。Lee等人采用20 g?L-1乳清作為碳源，厭氧發(fā)酵丁二酸濃度可以達(dá)到 18.6 g?L-1。Du等人利用小麥粉作為碳源，厭氧發(fā)酵丁二酸濃度達(dá)到16 g?L-1。Zheng等人以玉米秸稈水解液作為碳源，分批發(fā)酵丁二酸產(chǎn)物濃度可以達(dá)到 45.5 g?L-1，收率達(dá)到80.7%；補(bǔ)料分批發(fā)酵時(shí)，丁二酸產(chǎn)物濃度可以53.2 g?L-1。 美國(guó)能源部在20世紀(jì)90年代初投資700萬(wàn)美元聯(lián)合4個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展生物基丁二酸的制備工作，目前已經(jīng)由應(yīng)用碳化學(xué)公司進(jìn)入了試生產(chǎn)階段。法國(guó)Roquette聯(lián)合DSM，計(jì)劃在2009年底建立以玉米淀粉為原料年產(chǎn)數(shù)百?lài)嵉亩《嶂性囇b置。國(guó)內(nèi)的江南大學(xué)、華東理工大學(xué)、天津大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了相關(guān)的研究，取得了良好的進(jìn)展，但仍然處于實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)階段。 目前，國(guó)際上PBS的工業(yè)化生產(chǎn)均采用石化法生產(chǎn)的丁二酸與丁二醇為單體，使其生產(chǎn)成本較高。隨著石油價(jià)格的上漲，利用生物質(zhì)資源制備PBS類(lèi)聚酯的技術(shù)已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力，而生物法制備PBS可體現(xiàn)其從原料、生產(chǎn)與使用全過(guò)程中的環(huán)境友好特性，這對(duì)于促進(jìn)PBS材料的應(yīng)用與推廣具有非常重要的意義。 生物基PBS擁有廣闊的市場(chǎng)與應(yīng)用前景，目前日本三菱化學(xué)計(jì)劃建立以玉米為原料的生物基丁二酸為聚合單體的30,000噸/年P(guān)BS，日本昭和公司也計(jì)劃建立生物基丁二酸為單體的PBS的產(chǎn)業(yè)化裝置。 本作品以玉米秸稈水解糖液作為碳源，建立CO2計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)CO2高效固定以及氧化還原電位調(diào)控丁二酸高效制備，丁二酸的產(chǎn)物濃度可達(dá)0.2g/L，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到2.5g/(L?h)。開(kāi)發(fā)了膜分離結(jié)合結(jié)晶單元操作的分離提取工藝，丁二酸提取收率達(dá)到83%，純度>99%，直接達(dá)到聚合要求，再以反應(yīng)擠出工藝制備PBS類(lèi)生物可降解聚酯。該研究實(shí)現(xiàn)了化學(xué)品綠色循環(huán)制造的理念，具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
