活性剂在生活中的应用
中国党党员、中国工程院院士、杰出科学家、著名教育家、我国生物化工工程研究和工程教育领域的奠基人和开拓者、江苏省科协原主席、江苏省产业技术研究院原院长、南京工业大学原校长、博士生导师欧阳平凯教授因病医治无效,于2023年1月30日8时47分在南京逝世,享年79岁。
欧阳平凯院士被媒体誉为破解生命奥秘的人,生前接受访谈时就实现低碳经济、生物化工发展和创新精神等进行了深刻的阐述,我们特摘编了部分报道如下。
人是要讲点精神的。这是欧阳平凯常说的一句话。正是凭着这股精神,他白手起家创建了全国第一个生物化工专业,第一家工业生物技术研究所,组建并主持了国家生化工程技术研究中心。也正是凭着这股精神,他带领的南京工业大学在短短几年里不断提升办学水平!
作为国内生物化工专业的首创者,欧阳平凯早年在清华大学学的是化工专业。1981年,他来到南京化工学院,从事化学工程专业的教学和科研工作。两年后,学校要创办生物化工专业,送他出国进修生物技术。当时的欧阳平凯已经38岁,这样的转向对他而言是个很大的挑战,但欧阳平凯却说,我是在党的关心、教育和培训下成长起来的,党和国家的需要就是我的追求。知难而退不是我的个性,敢于创新才能获得成功,我无条件地服从组织的安排。
在国外期间,他刻苦钻研,广泛调研,全方位地摸清了生物化工这一前沿交叉学科的最新发展态势。他所做的课题也给导师留下了很好的印象,尽管导师很希望他能留下来,但进修结束后,他仍义无反顾地踏上了归途。
1987年,学成归国的他,第一件事就是办生物化工专业。那是一段令欧阳平凯和同事们毕生难忘的创业历程。欧阳平凯回忆道:当时领导说,就这几个人交给你,楼上还有一批旧房子,原来办矿石化工(专业)的交给你,我说办专业总要给一些基本设施,得到的回答却是没有。经过20年的发展,昔日捉襟见肘、默默无闻的生物化工教研室,如今已发展成为拥有国家工程技术研究中心、博士点和硕士点、博士后科研流动站的制药与生命科学学院,建立了江苏省重中之重学科和国家重点学科。
1998年,欧阳平凯任南京化工学院院长。2001年,南京化工学院和南京建筑工程学院合并组建南京工业大学,欧阳平凯升任南工大校长。他向记者报了一串数字:原来校区只有二百多亩,现在已达到3080亩的规模。1998年时,两个校区加起来的固定资产只有3个亿,现在则达到了25.6亿元。
到底有什么制胜的法宝?关键是我们学校的定位比较明确,就是争取学校在人才市场、经济市场、科技市场上的优势,创出属于自己的品牌效应,让社会认同学校的价值。欧阳平凯认为,一流的大学一定要有一流的校园,在他的思想指导下,南工大摒弃了等靠要的旧观念,通过盘活资产等途径启动建设了占地近三千多亩,集生态、园林、数字化于一体的江浦新校区。他还通过走集成道路大力推进教育和科技的创新,这一举措使学校的综合实力大幅提升,毕业生分配就业形势一片大好,产业化带来的丰厚利润也使教职工福利待遇稳步增长。
尽管南京工业大学不是国家重点投资的985高校和211高校,但十五以来,仅国家重大基础研究项目(973项目),南京工业大学就主持了4项,这一数字名列全省高校之首。
从上世纪80年代末开始,欧阳平凯在国内率先提出了工业生物技术的概念,将生物技术引入工业产品生产领域,寻找利用生物质资源替代化石原料的生产路线。在基础研究方面,他主持了国家973计划项目生物催化和生物转化中关键问题的基础研究,开展了工业生物技术的前沿探索;在技术创新方面,他主持了多项国家863计划项目和国家重点科技攻关项目,关键;在工程化方面,他创建了国家生化工程技术研究中心,解决工程化的瓶颈问题,构建了基础研究―技术创新―工程化的研发模式。多年来,国家生化工程技术中心先后承接国家和省、部级重点攻关课题40余项,成功开发新技术、新品种、新装备材料14项,通过国家鉴定或获得专利的项目和技术30余项,报批药证近10项。欧阳平凯院士完成的反应分离耦合技术,获得了国家科技进步一等奖。
为加快学校自主创新体系建设,学校还整合化工新技术、工业生物技术、新材料技术、重大节能技术领域的学科专业优势,成立了高技术研究院,并启动了生物能源科学示范工程、生物基化学品科学示范工程、生物材料科学示范工程、太阳能热发电科学示范工程等一批示范工程。
大学科技怎么走?欧阳平凯在深思熟虑后,同样带来了不同凡响的举动:创办大学科技园和开放科技资源。
南工大科技园采用一园两区模式,孵化区在新模范马路校区的8万平方米的科技创新大楼;产业区位于浦口开发区,占地302亩,园区建成后将形成特色鲜明的新材料园、生物医药园、建筑设计园、军工园、先进技术制造园、信息技术园。利用南工大的信息网络资源,把两区紧密有机地联结起来活性剂在生活中的应用,并在数字化层面成为一个园区。
该校2002年与江苏德邦化工集团有限公司合作成立的江苏德邦――南工大联合技术开发中心,积极围绕企业技术创新开展科研,年产值达10亿元,利税过亿元;该校与常州市广成新型塑料有限公司联合设立的常州广成――南工大技术开发中心,开发的新型聚酰亚胺树脂填补了国内空白,可形成200吨/年的生产能力,为国内最大规模的热塑性聚酰亚胺产品生产线。
我要把企业老总请进来,让他们给教授出课题,让教授们在为企业排忧解难的过程中了解市场,激发灵感。这样,既为学校科研做大做实奠定基础,也为支撑企业技术革新做贡献活性剂在生活中的应用。说到这,欧阳平凯的欣喜之情溢于言表。(徐少亚)
走路还是开车?爬楼梯还是坐电梯?室温28℃还是26℃?低碳经济逐渐成了时下最受关注的话题。那么在全球低碳浪潮下我们需要做哪些事情去实现低碳社会,南京工业大学校长欧阳平凯说出了自己的观点。
低碳经济是一股世界潮流,同时也是我国时下最热的一股潮流。但在低碳这个问题和概念上,很多人的认识还很含糊。
什么叫低碳?南京工业大学校长欧阳平凯认为,低碳指的是较低或更低的温室气体,主要是二氧化碳为主的气体排放。随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类生产生活方式的无节制,二氧化碳排放量愈来愈大,地球臭氧层正遭受着前所未有的危机,世界气候面临越来越严重的问题,全球灾难性气候变化屡屡出现,已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。
有数据统计,最近一百年来,空气中的二氧化碳含量已经从一百年前的280ppm上升到目前的380ppm,上升的比例很高。温室效应、全球变暖、气候反常,带来了频繁、严重的自然灾害。
对于认为全球不是变暖了,而是小冰川时代来临的观点。欧阳平凯说:我可以很负责地说,小冰川时代可能是确实存在的地球地质周期,但从将近30年的观测来看,全球变暖这个问题是实实在在存在的。现在我们已经看到的是,随着北极冰层的融化,北极熊只能呆在融化的零星浮冰上,而南太平洋、印度洋的很多岛屿,已经被淹没。现在地球的温度大约只上升了1℃,气候已经不堪忍受,要是升到了2℃,世界上就会有近65%的物种灭绝,形势异常严峻。
在今年的全国会议上,我国提出,到2020年单位GDP二氧化碳减排40%到50%的目标,欧阳平凯认为,实现这个目标压力很大。他说:这不仅意味着经济增长方式要向低碳转变,生活的方方面面也要向低碳转变。
对于什么是低碳经济?欧阳平凯这样认为,低碳经济是指温室气体排放量尽可能低的经济发展方式,尤其是要有效控制二氧化碳这一主要温室气体的排放量。
我国经济和世界经济主要靠化石能源驱动。目前我国主要的能源推动靠的是煤、石油和天然气,而煤、石油和天然气,这些恰恰都是远古时代生物衍变来的。煤是森林经过长时期的地质作用演变来的,油是海洋的藻类长期演变来的,天然气主要是煤和石油等有机物经微生物和热降解作用形成的。它们的形成过程都不是一朝一夕的事情。石油用完了怎么办?煤炭用完了怎么办?欧阳平凯表示,这些问题都不可回避。与此同时,我国天然气资源非常紧缺,储量比石油还要少。
欧阳平凯进一步介绍说,自西方科技发展以来,人类用几百年的时间,把地下的煤、油差不多都烧掉了。煤是碳组成的,而二氧化碳(分子量是44)中包含了一个碳(分子量是12)和两个氧,也就是说每燃烧12kg的煤炭就要排放44kg的二氧化碳,质量增加了3倍多。现在,煤和石油大都变成了二氧化碳,致使地球臭氧层遭到破坏,使得全球变暖了。经济增长不能更多地依赖,甚至完全依赖化石资源,因为我国的石油资源本身就比较少。目前全国用电,95%是用煤发电的,只有少量的核电、风电和水电活性剂在生活中的应用,对煤的依赖性很大。我国现在是世界上用煤最多的国家,所以我国的二氧化碳排放也是世界上最多的国家之一。
前几年,尽管我国的碳排放很多,但是人均排放还很低,可是现在我国的人均排放已经超过了世界的平均水平。作为一个对世界负责任的大国面临着巨大的压力。欧阳平凯说。
那么如何在保证经济增长的前提下化解能源与环境的压力,欧阳平凯表示,首先要做的是转变生产方式。一是要从石油炼制走向生物炼制。这样就可以把二氧化碳固定下来,生物质原料本身就是碳的贮存和回收。生物制造是绿色的、低碳的、可持续的发展模式。现在的很多生活用品,包括材料、汽油都是从石油炼制得来的,其实利用生物质通过生物制造同样可以做到。在现代生产过程中,成本越高,碳排放就越高。
要大力发展高端价值产品工程技术和第三产业。通过科技发展高附加值的制造业,并且要对等地发展现代服务业,我国的制造业比服务业做得好,在第三产业领域内我们还可以做得更好。欧阳平凯表示,在转变生产方式的同时,还要注重效率。工业上的节能减排,改变生活方式,厉行节约等。提高效率是低碳最好的形式。
其次,要转变生活方式,倡导低碳生活。欧阳平凯说:所谓低碳生活,指的是返璞归真地去进行人与自然的活动,通过低能量、低消耗的生活方式减低二氧化碳的排放量。低碳生活是一种更健康、更自然、更安全,同时也是一种低成本、低代价的生活方式。低碳不仅是企业行为,也是一项符合时代潮流的生活方式活性剂在生活中的应用。他解释说:我们吃的东西、穿的衣服及用的东西都可以拿来分析二氧化碳的排放量。因为我们的衣食住行都有碳排放的问题。比方说,我们坐车子,比起坐小轿车来,坐公交车、轻轨、铁路就可以说是低碳的,所以我们要大力发展城市公交、地铁及城际铁路等公共交通。
欧阳平凯举例说:比如吃豆制品,豆腐是蛋白质,肉、牛奶也是蛋白质,如果吃植物蛋白就能满足蛋白质的需求,你却吃肉、喝牛奶,那么碳排放量就比吃大豆碳排放要大得多。为什么呢?因为要吃肉,就要先用粮食和豆等去喂猪、喂牛,猪、牛吸收后,要打喷嚏、放屁,这些都是甲烷,而甲烷的温室效应约为二氧化碳的23倍。因此,西方有研究说,人类吃肉喝奶所引起的碳排放超过了车辆。我认为这个观点有道理,但并不准确。
减排目前最好的办法就是靠生物转化,多种植物。欧阳平凯说,远古时代,地球充满了二氧化碳,天空是橘的,海洋是红色的,后来出现了生物、植物,它们就把空气中的二氧化碳变成了氧气。氧气多了,地球慢慢变成一个蓝色的星球。其实,植树造林是把二氧化碳变成氧气最经济、最直接的方法。
树可以把二氧化碳变成氧气,树多的地区,人们会感觉到舒服,感到神清气爽,是因为空气中氧的成分高的缘故。所以欧阳平凯呼吁:要全民动员,植树造林。他说:我们可以算一算,人们每天呼出多少二氧化碳,现在的绿化规模能不能平衡,如果不能,那么一个校园要种多少树?一个社区要种多少?一个城市、整个国家要种多少?我们每年都过植树节,如果能把植树指标有计划、有步骤地分解到学校、社区,应该是件可以做到的事情。
专家名片:欧阳平凯 中国工程院院士,南京工业大学校长。长期致力于生物化学工程领域的研究,先后主持了国家973项目2项、国家自然科学基金重点项目2项等多项国家和省部级项目,上世纪90年代以来共计发表论文300余篇,申请专利100余项,出版专著7部,培养博士、硕士100余名。2007被评为江苏省教学名师。先后获得国家科技进步一等奖1项,国家技术发明二等奖1项,杜邦科技创新奖1项,省部级一等奖3项,并荣获何梁何利科技进步奖、联合国发明创新科技之星奖,荣获国家有突出贡献中青年专家、全国杰出专业技术人才称号。担任中国生物工程学会理事长,中国石油和化学工业联合会副会长,江苏省科学与技术协会主席,江苏省生物技术协会理事长,江苏省化学化工学会理事长,中国化工学会生物化工专业委员会主任,世界化工联合会中方理事。担任国务院学位委员会学科评议组成员,国家工程技术研究中心评审委员,国家科技奖励委员会评审组委员,国家重点实验室验收专家组成员,国家中长期科技规划专家组成员。1991年起享受政府特殊津贴,2001年获全国模范教师称号。
随着生物化工上游技术生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术和生物信息学等学科技术的发展,生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。目前世界大公司正把注意力向生命科学部分转移,生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内将不会改变。
欧阳平凯:生物化学工程又称生化工程或生物化工,是化学工程与生物技术相结合的产物。生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比,生物化工有其突出特点:主要以可再生资源作原料;反应条件温和,多为常温、常压,生产过程能耗低、选择性好、效率高;环境污染较少;投资较小;能生产目前不能生产或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这些特点,生物化工已成为化工领域重点发展的行业。
生物化工发展至今已经历了半个多世纪,最早主要是生产抗生素,随后为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生产等工业化服务。自20世纪80年代起,随着现代生物技术的兴起,生物化工又利用重组微生物、动植物细胞大规模培养等手段生产药用多肽、蛋白、疫苗、干扰素等。生物化工的应用领域已涉及到人类生活的方方面面,包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。随着生物化工上游技术生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术和生物信息等学科技术的发展,生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。
欧阳平凯:由于生物化工涉及面广,涉及的行业多,所以从事生物化工的企业较多。据报道,上世纪90年代中期,美国生物化工企业数量有1000多家,西欧有580多家,日本有300多家。近年来,尽管行业竞争日趋激烈,生物化工企业有较大幅度减少,但与生命科学(主要指医药和农业生化技术)诸侯割据的局面不同,生物化工行业依然是百花齐放、百家争鸣。既有诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司,也有帝斯曼、诺和诺德等大型精细化工公司,当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且,由于国际大公司正把注意力向生命科学部分转移,生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有什么改变。
行业与行业间的划分将日趋模糊,企业间的合作将加大。目前,许多从事医药、农业、环境、能源等方面生产的企业,正在从事生物化工生产。特别是某些从事传统化工生产的企业,也纷纷涉足生物化工领域。如杜邦公司长期以来主要从事有机化工和聚合材料的生产,现在正加大生物化工技术的开发力度,已开发成功了生物法1,3-丙二醇工艺,用改性大肠杆菌生产己二酸的工艺也在开发之中。帝斯曼公司以前主要从事抗菌素方面的生产,现也加大了生物化工的投资力度。
由于生物化工涉及面广,许多生化公司都有自己的专长,它们之间为了商业利益的合作非常活跃。此外,随着从事传统行业生产的厂家加入,由于技术与生产方面的原因,它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切,都使生物化工行业的合作越来越广泛。如杜邦公司与杰宁科乐公司合作开发用生物法生产1,3-丙二醇,并进一步生产PTT树脂。荷兰的Purac公司与美国卡吉尔公司合资建设年产3.4万吨L-乳酸装置,并计划进一步发展到6.8万吨。帝斯曼公司与美国Maxygen公司签定了三年的研究合同,利用Maxygen的DNA重排和分子培养技术,开发用于7-ADCA和青霉素生产的酶和菌种。
记者:生物化工市场既有年需求量仅为千克级的昂贵产品,也有逾万吨的低价产品,这个领域未来发展方向是什么?可否具体举例说明?
欧阳平凯:目前,全球生物化工年销售额在400亿美元左右,每年以7%~8%的速率增长。从产品结构来看,生物化工领域生产规模范围极广,市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品(价格可达数万美元/克)与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50%~60%,低价位的产品市场份额在40%~50%。而且,从近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视程度来看,高价位产品的发展速率高于低价位产品。
生物化工产品正向专业化、高科技含量、高附加值方向发展。传统的低价位产品受到冷落,而高价位产品如生化药物、保健品、生化催化剂等则备受青睐。许多公司为了追求较高利润,都将低附加值的产品剥离。如日本武田药品工业公司不再生产味精,转而生产高附加值的调味品如肌甘酸二钠(IMP)和鸟甘酸二钠(GwtP)。另外,生物化工将涉足以前很少涉足的领域,如高分子材料和表面活性剂等。
生化药物由于附加值高也成为今后生物化工领域发展的重点。1997年生化药物市场销售额达130亿美元,其中细胞素80亿美元,激素30亿美元,其他20亿美元;就具体药物而论,促红细胞生长素35亿美元,人胰岛素18亿美元,粒性白细胞克隆刺激因子16亿美元,人生长激素15亿美元,小干扰素11亿美元。预计今后其市场销售额还将以8%的速率增长。
在氨基酸方面,虽然用于药物合成氨基酸的量相对较小,但其发展潜力很大。据报道,500种主要药物中,有18%含有氨基酸或由其衍生物合成。在药物合成中,使用最广泛的是L-脯氨酸、D-苯甘氨酸和D-对羟基苯甘氨酸。L-脯氨酸用于血管紧张素转化酶(ACE)的合成,D-苯甘氨酸和D-对羟基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外,多肽也是今后的发展重点之一。多肽是指有2个以上氨基酸用肽键组成的化合物,在临床上使用非常广泛,主要用于治疗癌症、HIV病毒和免疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。全球合成多肽原药的产量在100千克左右,但销售额达2.5亿~3亿美元,而做成制剂的销售额则达25亿~30亿美元。多肽原药需求量的年增长率在10%以上。
碳水化合物方面,用于临床的碳水化合物受到人们越来越多的关注。但是,用于临床的碳水化合物结构复杂,如一对单糖,其不同的化学键就多达22种。因此,用化学法合成复杂的碳水化合物比较困难,难以实现工业化,而用酶法合成则是一条切实可行的途径。
作为生化催化剂的酶,也将是今后发展的重点。1997年,生化用催化剂销售额约1.3亿美元,在过去的3~5年间,每年增长速率在8%~9%,预计在未来的3~5年间,将以同样速度增长。生化催化剂主要用于手性药物的合成。当前,手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一。在未来的25年内,约有一半的手性药物要通过生化催化合成,因此,生化催化剂无论从需求量和需求种类来看,都具有很大的发展潜力。
此外,生化表面活性剂由于具有无毒、生物降解性好等优点,今后可能成为表面活性剂的升级换代产品,但目前还处于探索阶段。与此同时,生物化工在高分子材料、特殊化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的发展潜力。
欧阳平凯:不断提高菌株活力、发酵水平、生化反应过程、分离纯化水平,依然是生物化工面临的课题。
在菌种开发方面,由于自20世纪70年代以来从自然界中筛选菌种以获得新的代谢产物的机会明显减少,人们便考虑利用已知菌种经适当改变其代谢特性后生产新的产品。如日本协和发酵公司已成功地把生产谷氨酸的菌种改为生产色氨酸。
在生化反应器方面,反应器放大一直是一个老大难的问题。因此,利用计算机技术对整个生化反应过程进行数字化处理,从而优化反应过程,是今后的发展方向之一。
在分离纯化方面,亲和层析受到广泛重视,有人研制了一种综合专家系统软件包,可在几分钟内告知对方被分离物系的分离方法和顺序,以便根据产品所需进行取舍。
他从国外归来,白手起家创立了第一个生物化工专业,第一家工业生物技术研究所,被称为破解生命奥秘的人。记者近日采访了中国工程院院士、原南京工业大学校长、原江苏省科协主席欧阳平凯,他结合多年的专业探索,畅谈江苏产业升级和科技创新。
江苏省人口多,土地、矿产资源相对较少,要实现产业转型升级和美好环境,发展生物质产业非常适合江苏省情。欧阳平凯一直心系生物质产业,在各个场合,他都不遗余力地呼吁废弃生物质的高效利用。
在各种可再生资源中,生物质资源是最稳定、高效同时也最环保的一种资源。生物质资源是从何而来的?地球原本就是充满二氧化碳的星球,后来有了绿色生命,产生光合作用,大量二氧化碳变成了氧气,生物质就被埋在了地底下,成为化石能源。生物质的生产过程本身就是一个环境净化的过程,可以吸收空气中的二氧化碳,吸收有机污染。
大自然每年产生1600多亿吨的生物质,是人类取之不尽的资源。中国正在以不到世界7%的土地,承载着全球近三分之一的中低品位生物质排放。生物质产业,就是指利用可再生的有机物质,如农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便等有机废弃物,通过工业加工转化,进行生物基产品、生物材料和生物能源生产的一种新兴产业。
人类社会废弃的生物质是环境污染的最大源头,总量超过70%,若不加以充分利用,会形成严重的排放问题。欧阳平凯说,中国人多,且是饮食大国,但吃的东西去哪儿了?生物利用度,一般来讲不会超过50%,人类的粪便排到哪儿?我了解是都没有处理直接排放到水里的,造成水体的富营养化。现在雨污分流有处理,用的是大池里曝气的方法,但产生的问题是,很多病菌没有得到挥散。欧阳平凯说,其实,通过对农村厨余垃圾、排泄物等进行处理,就可以变成供农民做饭的生物天然气,而生物处理的发酵过程中,苍蝇蚊子卵也都被杀死,最后出来的是农田所需的有机肥料。
技术突破为生物质利用开创了新业态,但与太阳能、风能发展的热火朝天相比,生物质能源发展仍显得叫好不叫座。欧阳平凯说,你们也可以去做一个调研,如果计算进生活能源,从全生命周期来说,太阳能、风能本身并不是减排的。比如太阳能装备,就需要消耗大量能源。如果用环保的方法来处理排泄物,消耗120吨足足需要一吨煤。
美国人用2亿吨玉米来做7000万吨酒精,可见生物质产业大有潜力。 欧阳平凯一直在推动利用生物技术变废为宝。
利用生物技术,可以把秸秆转化成蛋白质、油脂、淀粉、氨基酸等几千种产品,和粮食里的蛋白质、淀粉等一样,人和动物都可以食用。欧阳平凯说,1吨秸秆约300元,10亿吨秸秆就可以实现3000亿元的产值。这不是一个小产业,就像煤和石油一样,是资源,要作为一个行业来做。南京工业大学的专家们已经完全掌握了利用生物合成技术,但产业链却不易形成。
欧阳平凯认为,科技创新不仅仅涉及科研政策问题,还会遇到体制改革问题。首先,秸秆收集要形成一个产业链;其次,要有一个万吨级的示范工程,只要做出来就会有人来投,打通下游产业,就符合市场规律了。
科技创新一定要以问题为导向,不能跟在别人后面跑。一谈到科技创新,很多人就觉得是基础研究、理论研究,其实,基础问题要从实践中去体验,要到实践中去研究。欧阳平凯说,创新要从问题出发,现在我国发表文章世界第二,但科技竞争力却不如西方发达国家,在美国,70%的研发力量来自企业。它之所以强大,实际上就是跨国公司的研发与市场结合的能力非常强大,他们善于从实践中体验,到实践中研究。
中国的民企甚至一部分国企还不具备这个实力,很多企业更多的是在国外引一条生产线,现成的工艺,一个赚钱很多家就跟上,一上就是一堆。我们从问题出发研究,就能解决资源配置问题,让市场发挥作用,把资源配置给最有效率、最需要的人、企业和机构。
过去高校注重发文章但不是很重视工程应用方面的实践工作,但创新总是与问题的发现和实践密切相关,欧阳平凯说,现在女同志穿的尼龙,化学法制造,很漂亮结实,但有一些缺点,不太舒服,吸水性不好,柔软度不高。南京工业大学的相关课题组从生物新材料研究出发,力图做出既柔软、吸水又漂亮的材料,实现了尼龙、聚氨酯这个系列领域的创新,这一领域涉及产值可达上万亿元。不一定是基础理论研究,用先进工艺改进现有的产品,这也是创新。秸秆产业可能就会是一个亮点,而且可以作为中国减排的特色,这个对国家太有用了。如果说我有一个梦想的话,那就是希望这个产业成为中国制造的一个亮点。
工业生物技术在制药领域的应用主要是进行药物的生物与化学合成与提取,这项技术在国内是一个瓶颈。
欧阳平凯说,国外一些制药企业品种也很少,但做得很好,主要就是产品从技术开发到工程应用方面紧密结合,各种规模的技术及工程应用发展非常成熟,别人无法与其在产品的技术及应用上进行竞争。医药行业要与国外竞争,就一定要做到成本最低、质量最好。
从医药创新的角度看,发展中国家搞新药创新在成分创新方面难度还是比较大的,主要是筛选出新的化合物方面难度比较大。当然,中国人可以做很多制剂,比如印度、以色列做的很多我们称之为仿制药的药品,即非专利药。无论从疗效还是成本方面考虑我认为对中国人都很重要。
那么发展非专利药目前的关键问题在哪里呢?欧阳平凯认为不是我们以前讲的搞一个药证(批件)的审核报批方面,而应是在其关键的制造技术方面。关键在于专利到期后是否可以利用你的制造技术生产出比别人成本更低、质量更好的非专利药产品,另外一个重要的问题就是你做的剂型是否比别人更有效。
印度和以色列在非专利药品方面的成功除了降低成本外,制剂工艺也做得很好。目前中国只能出口原料药粉,印度和以色列已经出口药品了,主要原因在于他们制剂上的技术做得好。欧阳平凯认为药物创新应该三足鼎立,药品制剂技术、原料药制造技术与新药的开发缺一不可。我们应当大力重视制剂技术和制造技术的创新工作。大家要关注完全的创新药物,更要注重仿制药方面的药物制剂和制造技术。
化工行业是我国的基础支柱产业,化工总产值约13万亿元,约占全国GDP的17%。我国化工产业仍以石油化工为主。以化石资源为基础的加工模式面临转型升级,化工行业绿色化对于人类社会可持续发展至关重要,主要包括以下方面:
原料绿色化。我国化工制造业多依赖煤、石油、天然气等化石资源,结合我国资源状况,原料可持续性供给亟待加强。自然界中生物质通过光合作用固定二氧化碳而来,据统计,仅利用全球生物量的7%,人类就可以解决资源、能源难题。世界经济合作组织(OECD)曾指出:预计到2030年,35%的化学品和工业产品将来自生物制造,占行业总产值份额39%活性剂在生活中的应用。美国以玉米为原料,巴西以甘蔗为原料制定生物制造发展战略。我国粮食安全是基本国策,使用粮食资源作为原料进行大规模生物制造不合适。但我国低劣生物质资源丰富,如每年7亿多吨农作物秸秆、1.6亿多吨废弃林木资源。将这些中低品位生物质进行高值化利用,不仅可以解决生物制造的原料来源问题,还可以降低其对环境的污染。
过程、装备与产品绿色化。合成生物学技术作为未来颠覆性技术,是生物制造产业前沿,是未来化工产业升级的核心技术之一。世界各国将合成生物学作为科技创新和经济发展的主要驱动力之一。首先,合成生物学开展酶与细胞的设计合成,给生命体创造全新的物质识别、生化代谢等能力,突破自然生物进化局限,推动颠覆性技术创新。其次,合成生物学设计合成细胞群体,大幅度提高生物合成产品的过程效率。目前化工产业存在的通用问题包括:化工厂占地面积大,间歇式居多,效率低;设备体积巨大,动辄数十、数百立方米;装载危险物料多,操作失误或不当引发爆炸形成严重的环境安全事故,污染排放严重等。近年来,微化工等绿色化工生产技术与装备有力推动化工技术向绿色化、环境友好发展。比如通过微化工技术,可以实现化工过程连续化,提高反应与分离效果,减少排放;做到轻量化,大大减少系统中危险物料的使用,提高本质安全性;专用化工设备做到微型化,缩小系统空间,减少占地面积,实现通风橱中的工厂梦想。研究团队利用3D打印、数控加工等快速精密制造技术提升微流场反应装备开发效率,实现对传统化工生产模式的变革。我国化学品的产品体系难以突破已有传统产品体系的局限,大量化学品依赖进口,部分产品成了卡脖子。如尼龙66材料,其核心原料己二胺80%以上依赖进口,自给率严重不足。如何突破己二胺长期依赖进口对相关产业链的限制,需要自主创新。
产业结构绿色化。当前,我国传统产业结构面临很大挑战。大量消费需求和水地资源不足的问题要通过科技创新解决。可以用生物制造来生产蛋白,生物技术生产蛋白效率是植物的1000倍,动物的10000倍。可以实现药用蛋白、食用蛋白以及饲用蛋白的大规模制造,用以生产抗体药物、人造肉等。可以利用生物制造技术将秸秆通过预处理在生物反应器中培养酵母,收获大量蛋白、油脂等,缓解中国对进口大豆的依赖。
在科技竞争的今天,化工行业的转型升级是两个替代、一个提升,即以生物可再生资源取代化石资源的工业原料路线替代,实现低碳经济与工业可持续发展;以合成生物学技术、微反应技术等前沿技术、颠覆性技术来取代传统的化学催化的工艺路线替代,实现节能减排、绿色环保;以现代生物技术提升传统化工技术产业,实现产业结构调整与竞争力的提升。化工行业的转型升级对于我国加快调整经济结构、转变增长方式,节约发展、清洁发展、安全发展,建立绿色、低碳与可持续的化工产业经济体系具有重大战略意义,可以有力助推实现建设世界科技强国的目标。
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