巴斯夫拓展微生物合成技术提高可持续性化工技术发展

颗粒在线讯：在巴斯夫，创新和可持续发展密不可分。世界各地的研究人员正在研究创新的解决方案，以开发替代原材料来源并开发气候友好型生产工艺和产品。巴斯夫欧洲公司执行董事会成员兼首席技术官马岚丽博士（Melanie Maas-Brunner）与科学家在巴斯夫研究新闻发布会上介绍了当前研究项目和各种价值链步骤的创新实例。该活动的重点是微生物有助于提高可持续性的技术。

巴斯夫欧洲公司执行董事会成员兼首席技术官马岚丽博士（Melanie Maas-Brunner）

巴斯夫独特的研发平台是开发可持续化学品解决方案的基础。“近年来，我们已经系统地调整了这个平台以满足客户的需求，” 马岚丽博士说。巴斯夫在全球拥有约10，000名员工从事研发工作。2021年，公司投资约22亿欧元用于开发可持续产品和新技术领域。“扩展我们的能力对我们来说是一项持续的任务，”马岚丽博士说。示例包括产生一氧化 碳2-无氢，使生产过程电气化，推进循环经济，以及开发新的原材料来源和更有效地使用数字工具。

研发投资正在获得回报，巴斯夫在过去五年中投放市场的产品销售额超过110亿欧元就是明证。在化工行业，巴斯夫在专利数量和质量方面处于领先地位。马岚丽博士说：“我特别高兴的是，2021年，我们45%的专利申请与创新有关，特别关注可持续性，而且这一趋势正在增长。从长远来看，该公司还希望增加对可持续发展做出重大贡献的产品的销售额和收益。

“许多能够实现气候中和社会的技术尚未发明，”马斯-布鲁纳说。因此，必须通过对技术持开放态度和纳入替代技术概念来克服未来的挑战。“要做到这一点，我们需要与工业、科学、政治和社会的所有参与者结盟。公司和立法者之间的联盟尤为重要，因为我们需要良好的框架条件来支持我们的行动，“马岚丽博士说。

白色生物技术变得越来越重要

凭借其广泛的技术能力，巴斯夫有能力为气候中和化学开发创新解决方案。白色生物技术正成为巴斯夫越来越重要的一部分。“这些是大自然的工具，人们已经使用了很长时间，并不断改进它们，“巴斯夫白色生物技术研究副总裁Doreen Schach tschabel博士说。微生物，如细菌或真菌，参与这些生物过程，包括发酵和生物催化。他们使用不同的有机材料将它们转化为完全不同的最终产品。这些可以是葡萄酒，面包或奶酪，也可以是化学工业的物质。“白色生物技术已成为我们的关键技术之一，使我们能够以高效，资源节约，最重要的是灵活的方式使用各种原料进行生产，”Schachtschabel说。

巴斯夫采用白色生物技术方法生产的化学品和产品种类繁多：生物聚合物、人类和动物营养的基本成分（如维生素和酶）、作物保护产品、香精香料以及用于洗涤剂和化妆品成分的酶。在巴斯夫六个业务领域——化学品、材料、工业解决方案、营养与护理和农业解决方案——中的五个部门，巴斯夫已经生产了3000多种与生物技术相关或可生物降解的产品。2021 年，这些为销售额贡献了超过 35 亿欧元，而且这一趋势还在上升。

为了开发新的工艺和产品，巴斯夫研究人员与众多外部学术和工业合作伙伴合作。尽管分子的性质不同，但技术基础和方法通常非常相似。

首先，确定可以培养的合适微生物。在下一步中，如有必要，改变基因组，从而改变新陈代谢，使细菌或真菌产生更多的某种物质或产生具有新特性的全新分子。

然后开始实际的生物过程：微生物在最佳条件下产生所需体积的目标分子。营养物质和构建块可以是可再生的原材料，如糖，也可以是废物流、回收产品和化学合成的分子。

数字化对于新工艺和产品的开发至关重要。这不仅仅是为了更高效和更有效地工作。Schachtschabel说：“如果没有计算生物学，特别是生物信息学，我们将无法做我们今天正在做的事情”。

杀虫剂英斯卡利斯的发展™展示了经典化学和生物技术如何理想地相互补充。生产这种杀虫剂的第一步是发酵。然后将中间产品转化为基于经典化学的后续生产过程的作物保护成品。“在这里，我们汇集了两全其美：通过将发酵与选择性化学合成相结合，混合工艺使我们能够经济高效地生产高效且可持续的产品，”Schachtschabel说。

未来，巴斯夫将继续依靠灵活、广泛的原材料和技术基础。Schachtschabel说：“我们认识到，生物技术、工程和经典化学，当它们以最佳方式集成时，可以实现非常高效以及经济和环境可持续的过程。这将有助于巴斯夫实现其可持续发展目标“。

气态碳作为替代原料来源

除了通常基于可再生原材料的经典发酵外，巴斯夫和美国公司LanzaTech正在合作研究细菌使用气态碳源（如一氧化碳和二氧化碳）作为原材料的特殊工艺。碳可能来自钢铁厂、炼油厂和化工厂的废气，也可能来自气化的生活垃圾。“我们希望挖掘气体发酵的潜力，为化学价值链制造化学品，”巴斯夫替代发酵平台总监Michael Helmut Ko pf教授说。LanzaTech在中国的生产设施已经在使用这项技术生产乙醇，比利时的另一家工厂将很快投入运营。两家公司现在希望使用气体发酵工艺生产高级醇和其他中间体。

“我们的细菌经过专门设计，可以将废碳转化为各种所需的中间体，”LanzaTech创始人兼首席科学官Sean Simpson博士解释说。反过来，巴斯夫将其在化学和工艺技术以及工艺强化方面的专业知识贡献到这一开发项目中。巴斯夫还在设计从发酵系统中分离和纯化产品的工艺，以便将其送入价值链。

全世界有足够多的替代碳源可用于气体发酵。“但这需要改变思维方式，以实现具有跨部门特征的项目，例如，将化学工业与钢铁厂或废物管理公司联系起来，”辛普森说。这种替代原材料来源的更大可用性将意味着对原始化石原料生产化学品的需求减少。

“用于残余材料的气化技术，气体发酵 - 以及用于产品合成的可持续氢气和可再生能源 - 以及产品输出的高效净化过程可以在未来为提高我们价值链的可持续性做出重要贡献，”Kopf在评论该技术的潜力时说。

详细了解生物降解性

在巴斯夫，细菌和真菌不仅在可持续产品的生产中发挥作用。巴斯夫生物聚合物研究副总裁 Andreas Küncel 教授表示：“对我们来说，可持续发展还意味着确切地了解环境中的微生物在使用后如何以及为何会生物降解我们的产品。生物降解性意味着微生物将复杂的有机分子代谢成能量、水、二氧化碳和生物质。

要使用这种自然方法并开发完全可生物降解的产品，需要对化学和生物过程有基本的了解。因此，巴斯夫在过去10年中大幅扩大了与生物降解性相关的研发活动。“这个令人难以置信的复杂主题只能作为一个跨学科团队来掌握，”Künkel说。他强调了与客户、大学和研究机构进行内部和外部合作的重要性，巴斯夫与他们一起在实验室和现场进行了广泛的实验。Künkel解释说：“我们非常详细地研究了我们应该如何设计材料，以使我们的产品在土壤和技术系统（如堆肥和污水处理设施）中生物降解”。

这方面的一个例子是生物降解地膜。它经认证可在土壤中生物降解，可帮助农民实现更高的产量。收获后，薄膜可以简单地犁地，并被土壤中的微生物分解。巴斯夫研究人员与苏黎世联邦理工学院的科学家合作，研究薄膜在实验室和野外土壤中如何以及为何生物降解。为此，他们开发了新的分析方法，可以证明薄膜中的碳在生物上转化为二氧化碳和生物质。

可生物降解材料的另一个重要应用是洗衣粉、洗碗机洗涤剂和化妆品的成分，这些成分在其生命周期结束时最终进入废水处理厂。在这里，准确了解材料的结构如何影响其生物降解性也至关重要。

为了扩大新的认证可生物降解产品组合，数字工具是研究工作的重要组成部分。凭借对生物降解性的广泛数据收集，巴斯夫可以开发计算机模型，在产品开发的早期阶段预测分子和材料的特性和生物降解性，从而相应地调整其结构。Künkel说：“巴斯夫是预测性生物降解性数字建模的先驱和领导者。在与客户合作为特定应用开发量身定制的可生物降解产品时，这很有帮助。

来源：慧正资讯