生物技术介入贵州磷煤化工的刍议

杨顺楷   四川  成都

我国战略新兴产业发展的七个方面中，其中就含有生物产业，包括生物医药，生物医学工程，生物农业，以及生物制造。本文集中在如何利用国内外已有的生物技术成果，同贵州磷煤化工产业发展科学合理整合，延伸产业链，构建起贵州磷煤化工的生态路线，促进成果转移转化，形成具有独特地域资源特色的生物工业经济体系，或称生物化工经济体，以有利于加速推进2020年贵州省奔小康的社会经济发展进程。

1.   现状

作了初步文献调查，近年国内磷煤化工行业仅见到由2家产业基地提出了新型化工产业发展含有生物化工的设想。其一，安溪正大力推进在安庆石化高新技术产业基地，淮南淮北煤化工基地，定远盐化工等三大基地石化，煤化，盐化，精细化工，生物化工，化工新材料等六大新型化工产业发展；其二，湖北宜昌高新区猇亭园区凭借雄厚的磷化工产业基础和良好的产业发展环境，已跻身于国家新型工业化产业示范基地行业（2012年4月为国家工信部公布），成为湖北省首家以磷化工为方向的国家新型工业化产业示范基地。该园区提出要紧扣化肥，有机化工，精细化工3条系列产品主线，实施化工-精细化工-生物化工三段式产业提升计划，到“十二五”末建成国内一流国际知名的磷化工基地。

欧美工业发达国家也已经纷纷提出基于生物学的产业发展构想。例如，美国在2015年3月13日发布了《基于生物学的产业：加速先进化工产品制造路线图》，其发展愿景是要在未来十年，将生物学方法合成化工产品能力提升到与传统化工方法相媲美的程度。要推进和整合原材料，生物有机体底盘和有机通路研发，发酵过程等所需的科研和重大基础性技术。通过广泛使用包括合成生物学的生物学方法，开发新的生物学过程模型和实验方法，并要确保监管风险评估和人力资源配置到位，加速重大化工产品合成向生物学制造转化的能力。须得关注的内容包括：需要克服的关键科学技术挑战；基础性生物元件的识别，相关测量方法，数据库和计算技术；互操作标准，语言和测量方法的研发和传播，以及如何整合非技术性问题和社会问题。

在过去20年虽然贵州磷煤化工取得了长足进展，某些方面可以说是有跨越式发展的成就，但是面临21世纪全球化学工业追求的目标就是要在提高资源利用率，降低能耗及对环境友好方面迈进。在这一方面，笔者结合近年2次应邀参加黔南州瓮福经济带磷煤化工产业发展研讨会及考察，提出生物技术介入贵州磷煤化工在生物制造及产业发展方面的粗浅看法，有不当之处请斧正。

2.   关于磷煤化工与氯碱工业的耦合，实现物质资源和能量的合理利用

贵州磷煤资源丰富，有充足的水资源及可承载空间的环境容量，这对开发利用生物技术促进成果转化，发展生物制造产业具有得天独厚的资源环境条件，现在分述如下。

2.1   煤焦油深度加工：以苯/甲苯原料切入生物化工产品链

应该加大煤焦油加工力度，发展轻油粗笨加氢精制分离提取苯/甲苯等精细煤化工产品开发，延伸产业链，发展生物化工技术和产品具有重要意义。笔者亲历过的肉桂酸/酶法生产L- 苯丙氨酸中试项目未能落户四川而感到遗憾，因为它的酶法转化前体物就同苯/甲苯原料有关联。早在1996年春节中科院成都分院团拜会上，时任四川主管工业副省长听到L- 苯丙氨酸中试项目可延伸到新糖源阿斯巴甜（APM，L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯））时，他说道如果你们能把每年外调出省的数万吨粗笨，经由化学-生物方法加工成为L- 苯丙氨酸和APM产品，那么四川每年30万吨食糖的缺口就可以由2000吨APM所替代，愿景确实令人振奋。可惜未能在四川实现，最终我国APM产业在长三角数家高新技术企业取得成功。目前，产能达3万吨，实产2万吨，大部出口。

现在就以江苏常州常茂生化公司为例，说明该公司每年需调进2,5-3.0万吨苯作为初级原料开始，是如何发展四碳化工-和生物化工产品系列而享誉海内外市场的。加工路线流程图如下：

A. 苯——[热解]→四碳系列（酸酐）：1）富马酸+氯化铵[生物法]→ L-天冬氨酸

                               2）延胡索酸[生物法]→苹果酸（食品添加剂）

                               3）生物法制酒石酸（食品，医药）

B.苯/甲苯——[氯化]→氯化苄→苯甲醛+醋酐——[化学法，伯琴反应]→反式-肉桂酸+氨——[红酵母苯丙氨酸解氨酶活性整细胞生物转化]→L-苯丙氨酸+ L-天冬氨酸[化学法二肽合成]→APM（L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯，甲酯化一步反应须得用高纯度甲酸，每年耗用万吨级，早年须得进口）。

该公司APM产能2000吨/a，是我国开发生产APM技术和产品的数家公司之一，为日本味之素提供产品，经由味之素销售。可见我国的APM作为新型的安全食品添加剂，2010年已达到产能3万吨/a，实际产量2万吨/a；它的甜度为蔗糖的200倍，口味纯正，是我国开发新糖源的首选品种。

2.2   四氯化碳到肉桂酸→苯丙氨酸→APM产业链开发

根据蒙特利尔条约，对于消耗臭氧层物质之一—四氯化碳，作为溶剂和终端产品将逐步削减直至停止使用。四氯化碳主要是生产甲烷氯化物过程中产生；伴随着国内甲烷氯化物装置能力的不断加大，加上四氯化碳主要下游产品如氟制冷剂F11,F12 面临淘汰，如果不能有效而及时地进行四氯化碳转化工作，四氯化碳产品有可能大量过剩，故加强四氯化碳转化为其它化工产品的研发成为非常必要的工作，其中主要就以四氯化碳法制肉桂酸是技术经济可行的转化项目；再利用肉桂酸酶法如前所述生物转化制苯丙氨酸产品，这一吨级规模以四氯化碳法制肉桂酸的研发工作已经在浙江巨化公司开发成功，并由绍兴亚美生化公司用此肉桂酸成功应用于酶法生产苯丙氨酸。使用结果表明产品具有杂酸含量低，用于合成APM产品收得率高，有利于开发成为医药级大输液用氨基酸（与糖直接发酵法比较）；这就证实这一非粮技术途径在生产苯丙氨酸产品方面的确是把废物四氯化碳成功转化为有用之物，具有发展生物化工的创新价值。

现引用浙江巨化公司发展部杜志明等人的论文（《化工生产与技术》，2004年11卷5期）结论予以佐证：

（1）从技术可行性以及市场潜力角度，按四氯化碳→肉桂酸→苯丙氨酸→APM产品链，转化四氯化碳是一条有潜力的路线；

（2）整条产品链中四氯化碳消耗较大，所以产品成本对四氯化碳的价格敏感度较大，关注四氯化碳的价格走势和未来价格定位是四氯化碳→肉桂酸→苯丙氨酸→APM产品链开发研究的前提；

（3）从消耗四氯化碳潜力来看，如果按照四氯化碳→肉桂酸→苯丙氨酸→APM消耗比例，则每年可消耗四氯化碳2500吨以上（10多年前的估计，仅供参考）。

2.3   微生物发酵甲醇生产PHB（聚b-羟基丁酸酯）

贵州天福化工公司20万吨甲醇项目中，存在甲醇合成反应热的利用问题。可经由锅炉转化为中亚饱和蒸汽，利用此能源可以衔接的甲醇利用生物化工项目有4条路线可供开发：

1）        微生物发酵甲醇生产PHB：PHB产品是由某些同化代谢甲醇的微生物积累在细胞内的一种生物高分子能量储存物质，由b-羟基丁酸单体聚合形成的直链型脂质聚合物；它具有与聚乙烯塑料类似的热塑性可加工成型外，PHB还可被生物降解，还具有压电学抗辐射特性，以及良好的生物组织相容性，可开发成为生物医学工程新材料。

2）        甲醇发酵生产甲醇饲料蛋白

3）        异-Vc钠甲酯化工段甲醇的应用

4）        甘氨酸与甲醇生物转化法制L-丝氨酸的开发

   现代生物发酵工业，由于生物反应器都是基于液体深层纯菌种通无菌空气搅拌生长培养，之前的大体积的液体培养基（数十，数百立方米）灭菌消毒；接入纯菌种在发酵罐的多级通气搅拌生长培养过程中，以及进入主发酵罐添加底物进行生物转化，转化终止进入从大体积的转化反应液体混合物中产物回收，对电能和锅炉蒸汽的能源消耗都是比较大的。因此，贵州磷煤化工发展绿色生态型的生物制造产业，科学合理规划，实现物质资源和能量的合理利用显得很有必要。例如，双龙集团龙腾磷化工公司开发试产成功回转窑热法10万吨/a脱氟饲料级磷酸三钙项目，生产过程中的蒸汽无法全部转化，只能消化约20%。如果能匹配一项合适的生物化工项目，则80%的蒸汽问题就可被合理利用。其它，如黄磷生产过程尾气热能的利用也都是属于同一类型的资源和能源的合理利用问题。

2.4   黄磷尾气一碳化学品的成功开发利用

借助对黄磷生产中的尾气净化，提纯CO，再羰基合成甲酸甲酯，水解精馏高品质甲酸。这一工艺过程是世界上首套2万吨/a黄磷尾气制甲酸的工业化装置，为贵州开阳磷都化工公司开发。其后，相继建成7万吨/a和3万吨/a甲酸钠生产线并投产。特别值得一提的高品质甲酸（无水甲酸）对于发展我国的万吨级APM产业（全球第一）十分有用，笔者亲历的百吨级工业化试产项目，即肉桂酸/酶法生产苯丙氨酸98年秋在浙江绍兴亚美生化公司获得成功后，又列项联产二肽甜味剂APM（L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯）于99年投产，被国家经委列为国家级高新技术产品。当时二肽合成的甲酯化一步所需的无水甲酸须得依赖从日本德国进口。直到现在我国的APM产业稳健发展，产能已达3万吨/a，实际产量2万吨/a（大部出口），这都是同高品质甲酸国产化有关，有利于开辟我国的新糖源。如若贵州下一步依托磷煤电一体化，发展高新技术及食品添加剂APM生产线，如前所述是完全有条件的，至少无水甲酸就地取材。

2.5   磷煤化工生产中合成氨和二氧化碳（干冰）在肉桂酸/酶法生产苯丙氨酸路线中的新用途

 作为非粮技术途径生产L-苯丙氨酸新工艺，笔者参与全程的研发（小试，中试，工业化试产）过程，深知该技术对于我国，特别是西部地域缺粮的现实，开发L-苯丙氨酸及APM产业具有重要的战略意义。该技术途径在我国1998-2005期间3家企业共生产L-苯丙氨酸2000多吨产品，有力地促进了我国APM产业发展。

 贵州磷煤化工合成氨和二氧化碳（干冰）的初级原料值得在本项目中得到有效利用。NH3（NH4OH）作为酶法立体氨化的氨基供体，将苯基丙烯酸（反式-肉桂酸）的不饱和双键立体氨化，生成L-苯丙氨酸；而在生物反应器配制反式-肉桂酸+氨水底物介质体系时，直接添加干冰（CO2）同生长培养好的红酵母细胞浆混合，通氮气驱氧，构成生物转化肉桂酸生成L-苯丙氨酸的转化液体反应混合物介质体系，干冰的作用在生物反应体系中以碳酸铵盐形式存在，即提供氨基供体，同时当反应终了时，进入产物分离回收时，有利于操作的特点。

2.6   磷矿中氟硅碘镁等伴生资源的回收利用

2.6．1 关于我国磷肥行业氟（硅）回收利用的氟收率还不到40%，存在很大提升空间。这在开发磷酸副产氟产品回收工艺技术方面具有重要意义，即使瓮福已建有2万吨/a无水氟化氢装置，距离我国发展两大氟产业而言，即含氟材料和有机生理活性物质方面的需求还是远远不够的。国内南昌国家高新技术产业开发区某企业同美国专家合作，在千吨级中试规模开发成功自净法氟硅酸生产萤石粉，由萤石粉直接制无水氢氟酸。这就可能实现磷化工与氟化工的对接，这在磷矿伴生资源综合利用上显然具有开发价值。

1）氟元素广受青睐之原因简论

 鹵族元素之首的氟（F）具有引人注目的四大特点：

（1）F原子接近氢原子的物理尺寸，其半径为1.35埃，而氢原子为1.09埃；

（2）化合态特有的伪拟效应（mimic），从而导致对碳氢键（C-H）和碳氟键（C-F）的“鱼目混珠”效应而难以区分；

（3）阻塞效应（block）；C-F键能高达116kcal/mol，要对其进行代谢转化是困难的，故受到代谢氧化位置的氢原子被氟取代后形成的衍生物呈现抗代谢，排泄迟缓而呈现持续性特征，如药效增强。以糖皮质激素抗炎活性的地塞米松和倍他米松同其母体化合物泼尼松龙比较为例，前两者在C-9位均引入一个-aF原子（自然D-环经由C-16位分别经由a和b甲基化修饰，增高分子的亲脂性），抗炎活性增高10倍；

（4）具有最强的电负性，极性改变，增强疏性作用。

可见，由氟元素所致的含氟材料造成了具有优良的耐热性及耐化学药品性已经为人们所熟知，如塑料王聚四氟乙烯。而在含氟生理活性物质领域更是呈现出千姿百态的盛况，无论是含氟医药或者含氟植物保护剂（农药）所使用的化合物，若要是在其分子结构的“要害”位置上作为取代基引入一个到数个氟原子或者三氟甲基，就可以期待生理活性充分提高。

笔者职业生涯在70年代参与过研制我国高效副肾皮质激素倍他米松（9a-氟-16b-甲基泼尼松龙，国内现在已经在10吨级规模工业生产该原料药），以及国外已经上市国内可能正在研发的抗哮喘优秀皮质甾体抗炎剂—丙酸氟替卡松，其分子结构中更是引入了3个氟原子（6.9-二氟-11b羟基-16a甲基-3酮-17a-羟基（1-氧丙酰）雄甾-1,4二烯-17-碳硫酸-S-（氟甲酯））；2002年夏笔者参加全美第43届生药学年会分组口头报告论文就是含有生物转化底物对-氟肉桂酸直接合成对-氟-L-笨丙氨酸（一种抗癌药）的内容。

2）生物制造法合成手性氟化物

当某种生理活性物质分子结构具有不对称中心时，其手征性（绝对构型及光学纯度）是与生理活性相关的重要问题（60年代欧洲药害“反应停”事件），这在有机氟化物中同样如此。例如，在应用b-酮酯合成含氟苏氨酸时，由甘氨酸烯醇酯与二氟乙酸酯发生缩合反应可制得DL-二氟苏氨酸，再用N，O-双乙酰水解酶进行光学折分，所得到的二氟苏氨酸在体外药理实验表明，它具有强的抗癌活性。在对甾体激素核的CF3取代物合成中可制得C18-三氟-17b-雌二醇或19-去甲睾酮。

利用微生物及其酶法转化合成光学活性有机氟化物，不仅可提供有用的含氟合成砌块，而且对在底物特异性很高的化合物反应中，积累了解氟取代基对反应的影响数据资料也是很有价值的。例如借助面包酵母对氟烷基酮还原为对应的醇类反应及含氟烯烃还原为高光学活性的CF3-多种氨基酸产物，其中包括对含氟a-酮酸经由转氨酶法途径或对a，b-不饱和羧酸经由裂合酶法途径作为底物，均可以合成高光学纯度的含氟a-氨基酸。

2.6.2建立物理-化学-生物法技术集成体系回收伴生碘镁资源的绿色加工途径

我国人口众多，碘资源稀缺。据报道目前我国每年需碘产品4000吨以上，国产原料碘年产量也仅为600吨左右，导致每年需要从国外进口85%的需求量碘。自从2011年以来我国碘产量增加缓慢，进口量增加迅速，且价格翻番。2005-2008年期间原料碘进口均价22.3美元/kg（到岸价），到2011年攀升到40.9美元/kg，2012年高达62.9美元/kg。

国内较长期以来，依赖于使用海藻提碘的植物化工工艺，产量低，成本高，远远不能满足对典的需求；此外，在海水制盐工业的卤水中也有碘化物存在，我国每年海盐产量1800万吨，副产卤水5.1千万立方米，理应提碘257吨，可惜受技术限制，利用率不足20%，大部分又重新排入海洋或在盐田中循环；此外，石油部门油气田水中的碘也未得到开发利用。

现在寄希望于从我国磷矿石中伴生碘的回收开发是解决目前缺碘现状的有效途径。仅按照全国表观消费磷矿石每年4500万吨计，若以50mg/kg矿石含碘量计，则有可回收碘量2250吨。实际上以国内磷化工行业较为领先的一家企业年产矿石450万吨，回收碘50吨，回收率也仅有22.3%。据估测瓮福英坪磷矿段碘储量近7000吨，碘含量高达76mg/kg矿石。现有的磷化工无论是热法工艺或是湿法工艺，从其伴生碘的回收率也仅有70%左右。

笔者建议其余30%的碘物质可以开发活性菌藻生物工艺回收，即将热/湿法加工以后的废水汇总储存，接种高活性吸附碘能力强生长培养好的菌藻生物量，可望将30%未能回收的碘物质借助生物法作资源化回收。一方面提高碘回收回收率，另一方面从废水资源化处理的环境保护角度也具有重要的学术及应用价值，它可构建成一条物理-化学-生物法技术集成的绿色碘回收技术体系。

有鉴于此，建议首先在瓮福集团已经建成的5套50吨/a回收磷矿伴生碘装置上，研发该物理-化学-生物法技术集成体系。这显然具有创新价值，而且高活性菌藻体系的筛选及建立用于现有未回收到的30%碘物质生物法回收技术体系，无论在环境与应用微生物学理论上，还是在环境生物技术操作可行性方面都具有重要意义。

2.6.3磷矿中镁等伴生资源的回收开发利用

黔南州境内瓮福磷矿区属于中低品位磷矿，但是镁含量都较高（MgO质量分数平均达5%）。实际生产中为满足湿法磷酸化工生产时，事先要通过合适的选矿技术进行富集，用以获得适合生产的磷精矿作生产原料；选矿过程中在获取得磷精矿的同时，也产生了大量浮选后的磷尾矿。该部分磷尾矿利用价值低，长期作为固体废弃物堆放，既造成对环境的污染，又是一种对镁自然资源的浪费。镁的应用价值多种多样，除了熟知的制节庆绚丽多彩的烟花用途外，更是在有机合成中用途广泛，例如在我国甾体激素药物工业生产中，制备甲基化试剂，即格式（Grinard）试剂碘（溴或氯）镁甲烷时，就要用到不少高质量的金属镁材料。

2.7   发展贵州的生物农业与生物制造产业

如前所述，我国七大新兴战略产业中包括有生物农业与生物制造。结合贵州省农业发展工业化问题，即生物农业与生物制造的自然生物资源现实，特提出下面两个发展方向，分述如下。

2.7.1   发展五倍子特色产业，重振贵州的五倍子生物制造产业

贵州省属亚热带高原山地气候带，温暖湿润，光热水同季，极宜产结五倍子。该省有丰富的五倍子寄主植物，生物学特性优越，其倍蚜夏寄主植物均有分布，冬寄主藓类有20余种，拥有众多的倍蚜虫资源，而以产量高质量好的角倍蚜最为丰富，为历史上至今拥有五倍子生物资源第一大省。五倍子已经成为极其重要具有多种用途的精细化学品初级原料，开发利用这一生物资源，科学发展五倍子生产，创新生物制造产业，这对于贵州实施特色农业工业化，振兴贵州农村经济有着巨大的意义，尤其是要在2020年实现农村奔小康有着立竿见影的现实意义。贵州传统计划经济时代拥有四座五倍子工业加工厂，如遵义二化厂等为全国最大的五倍子生产企业；但是在过去20多年该厂旧有传统生产经营方式落后，不适应市场经济需求而落伍了。

利用五倍子原料生产的重要精细化工产品主要是单宁酸，以及利用倍单宁这种植物多酚经由化学法加工生产出来的没食子酸系列产品，拥有广阔的医药用（APIs）电子化学品等上百种用途的海内外市场；但是近年来贵州拥有的这一独特生物资源优势及其精细与专用化学品生产却落伍了，反而由邻居湖南省赶上并超越。

2.7.2   张家界奥威生物科技公司发展五倍子及其加工产业遇到的环境保护问题

湖南张家界市奥威生物科技公司是目前国内拥有的最大五倍子原料及其加工生产系列产品行销境内外最大的企业。但是伴随着企业规模的发展，传统的化学法（酸/碱水解）加工工艺对环境的污染已经成为了一个重大问题。原来位于市区的工厂不得不搬迁到远离市区的郊外；尽管如此，继续按照老工艺生产产生的“三废”对环境的污染问题并不因为厂址的搬迁而得以缓解。

怎么办？唯一之途是要创新生物制造工艺，实现对五倍子的绿色加工生产。于是企业在2012年11月厦门召开的全国精细及专用化学品APIs行业会上，征集对五倍子先进加工技术需求。于是在上海的一家中介机构推荐了德国汉堡大学安博士（AndreRe）的酶法加工五倍子制没食子酸新技术；2013年2月笔者也应邀到访该企业，详细介绍了我所的黑曲霉单宁酶生物转化倍单宁制没食子酸的中试技术（公斤级，500立升发酵罐）成果。此前一周德国安博士刚好结束对该公司的访问，在新技术开发上，双方已经达成的共识主要包括有如下内容：

1）        工艺流程：五倍子（含倍花）初级原料→精选去杂质/配料→生物反应器（发酵法或固定化生物催化剂法）→产物回收（粗品→精制）→没食子酸产品。

该生物制造法与旧工艺比较，它具有降低废弃物数量，工艺操作安全，节能，生态环保的特点。

2）        依据微生物具有的单宁酶催化活性，它可以实现对五倍子单宁酸在常温常压下的酶促水解反应；据此建立起对产单宁酶菌株的筛选，选择合适的生物反应器，评估合适的有竞争力的工艺技术体系；

3）        借助酶法筛选菌株结果，建立起一套专门的应用五倍子（含倍花）酶法水解制没食子酸的工艺流程，初步评估其技术经济性，以利于实现工业化规模酶法生产没食子酸；

4）        后续研发可联产的生物化工新工艺新产品：a）脂肪酶催化生产没食子酸丙酯（油脂抗氧剂）；b）经由微生物筛选出专有脱羧基酶的酶法脱去底物没食子酸羧基，制得焦性没食子酸（吸氧剂）。

2.7.3五倍子生物制造中德实验研究结果及现状

1）微生物单宁酶酶法加工倍单宁制没食子酸扩大了初级原料的使用范围。传统化学法加工仅只能利用高含量单宁酸（64-65%）的角棓蛋棓精品原料，而对于倍树林上长成的单宁酸含量较低（40-45%的倍花废弃不用，任由其自生自灭，造成此可贵的生物质资源极大浪费；而酶法工艺可以有效利用倍花原料生产没食子酸，变废弃物为可用之物。

2）中德两方经筛选出的专用产单宁酶源菌种各自已经存放在德国菌种保藏中心和中科院成都生物所菌种保藏室；实验研究结果表明，双方的酶法加工技术都能够为奥威科技公司提供绿色环保无污染的生物制造加工技术体系。

3）德方技术水平：汉堡大学安博士（高级咨询师）主研，a）固定化酶法：没食子酸产物积累浓度40-45g/L;b) 直接发酵法：36g/L；均为实验室研究结果。

4）中科院成都生物研究所技术水平：500L发酵罐直接发酵酶法水解公斤级倍单宁底物，在底物浓度10%（w/v），产物没食子酸积累量达到66.9 g/L，转化率90%；产物回收阶段对粗品精制借助国产大孔吸附剂一次性过柱，所得产品达到国标级APIs的标准（出口等级价位9-10万元/t）：再通过建立起来的深度净化技术，样品目标定位在电子化学品级的没食子酸，结果表明对样品的自检和第三方权威质检机构借助石墨炉原子分光光度法检验，符合电子化学品级没食子酸标准（出口等级价位20万元/t）。

2.7.4如何建立起从实验室研究成果到工业规模的生物制造程序？

1）预研调查，提出各级放大试制工作程序方案；

2）提交包括产酶菌种的活化培养筛选和复现实验室水平的酶法转化及制备实验的全套工艺技术；

3）提供对建立或技改生物制造所需的设施和试生产的技术方案；

4）产品成本评估和工业生产设计意见。

对此，德方提出的技术引进费用340万元（约40万欧元）；制作生物催化剂成本每顿产品估计在8600元。

在此，讨论一下从实验室研究成果到工业规模的生物制造，通常分为3阶段的小试，中间试验，直到工业规模的试生产阶段。一般都是在中间试验基础上对生物转化工艺进行技术经济学分析，主要是指直接操作成本或车间产品制造成本，包含6个方面的成本评估条款：

1）        原辅料购置；2）生物催化剂制造；3）能耗（水.电.煤（蒸汽））；4）设备折旧；5）员工工资福利；6）边际成本。

2.7.5我国五倍子产业的现状：是坚持传统，还是发展生物制造？

我国化学工业都面临着调结构转方式的问题。对于像五倍子这种特种生物资源有其特殊性，它的初级原料生产涵盖生物农业部分，工业加工属于传统的林产化工。改革开放以来，曾经一度以我国五倍子原料生产不能满足国内工业加工企业原料需求为由，90年代以国家总理基金形式资助引进南美秘鲁的塔拉植物在云南易门栽培，同时进口可观数量的塔拉粉（果荚外皮含单宁酸（<50%）远远低于我国的五倍子）供应国内20多家加工企业按照国内传统林产化工的化学法进行低效生产，耗用大量的酸和碱（酸碱生产重化工本身就是高耗能产业），三废巨增，造成环境污染；而在云南易门的引种栽培也并如预期目标，塔拉粉单宁酸含量也仅仅有40%多一点（其实还不如本土未采收废弃不用的倍花原料）。这在事实上就直接导致压缩了我国五倍子特种资源的发展空间，典型的“劣币驱除良币”。

目前国内五倍子产业市场有原料生产收购商90多家，分布地域在黔湘鄂川渝陕及广西等地，总量每年5000-6000-吨；而国内20多家加工企业产能15000吨/a，产能过剩2.5倍；实际产品产量6000吨/a计，产值3-5亿元，60%外销出口。历史上记载，五倍子最高年产量达到过一万吨（1949），其后数十年直到现在也未能恢复到万吨级高产水平。

我国五倍子原料可水解单宁酸含量在55-72%范围，均值64%；经化学法加工为APIs系列产品有100多种，出口换汇2400余万美元，占有全球市场总量的95%，主要药用成份是天然产物没食子酸（三羟基苯甲酸）。

2.8   发展贵州地域薯蓣种植业，构建起薯蓣皂素-双烯等甾体激素APIs供应链

借助我所过去数十年在《中国药用薯蓣资源植物研究与产业化开发》科技成果，建议贵州省地域发展薯蓣种植业，生物制造加工薯蓣皂素，以及为现代中药《地奥心血康》（已经为荷兰审查批准进入欧洲植物药市场）提供原料具有重要意义。例如，推荐在贵州地域栽培种植的适生优良品种有黄山药，小花盾叶薯蓣，以及穿龙薯蓣（《地奥心血康》优良原料），此外还有从墨西哥引进已经在云南海南种植成功的高含量薯蓣皂素品种，如小穗花和多花薯蓣也同样适宜在贵州栽培种植。

这样，立足贵州磷煤化工基础上，直接移植构建起我国过去数十年以来在薯蓣皂素-双烯-等为代表的甾体激素APIs国内外产品供应链，这在发展贵州农业工业化方面具有重要作用。加之，部分黄姜片还可以为现代中药《地奥心血康》提供原料。

3 分析及建议

如前所述，贵州拥有丰富的自然资源，优越的区位条件，突出的成本优势；结合过去20多年来已经发展起来的磷煤化工产业基础，生物技术适时介入贵州磷煤化工条件已经成熟，发展生物制造正当时。它可以衍生出的生物化工化学品和生物基化学品，或称为工业生物技术产品是大有发展前途，发展潜力很大，市场前景广阔。过去十多年来，我国在该产业发展领域市场增长很快，已经成为了化学品行业中的生力军。加之，近年欧美等发达国家的发展战略都提到了生物制造。

工业生物技术的作用在于用生物加工过程来取代化学助剂的有机构成，实现在技术经济性方面满足医药原料，精细专用化学品的APIs产品需求。自然，这里就存在一个对化学工业整体宏观综合性的“环境油耗”效果评价。例如，自从2000年以来全球化学品增长了四倍，但是由于生物技术的应用，废物生成量减少20%，主要体现在生产成本的控制和排放污染物方面的效果好。预计到2030年生物经济的增长规模将要达到非常可观的程度。

有鉴于此，在此建议的8个方面的项目，可供贵州磷煤化工产业界选择，介入生物技术，跨界创新，从基础重化工转向，整合工业生物技术及产品开发，是时代赋予的使命。特在此小结如下：

（1）煤焦油深度加工：以苯/甲苯原料切入生物化工产品链

（2）四氯化碳到肉桂酸→苯丙氨酸→APM产业链的开发

（3）微生物发酵甲醇生产PHB（聚b-羟基丁酸酯）

（4）黄磷尾气一碳化学品的开发利用

（5）磷煤化工生产中合成氨和二氧化碳（干冰）在肉桂酸/酶法生产苯丙氨酸路线的新用途

（6）磷矿中氟硅碘镁等伴生资源的回收利用

（7）发展五倍子特色产业，创新贵州的五倍子生物制造产业

（8）发展贵州地域薯蓣种植业，构建起薯蓣皂素-双烯等甾体激素APIs供应链

附注：（APIs，active pharmaceutical ingredients）(已投稿《贵州磷煤化工》，2015-08-14）