眾所周知，煤炭、石油是不可再生資源，總有枯竭的一天。作為重要的替代能源，生物質(zhì)取之不盡，通過植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的持續(xù)利用。據(jù)估算，全世界每年通過光合作用生成的生物質(zhì)能約為50億噸，潛力巨大。

　　即將于6月在深圳舉行的第五屆中國生物產(chǎn)業(yè)大會下設(shè)先進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)論壇，清華大學(xué)生物化工研究所所長邢新會將在論壇上作有關(guān)生物化工的主題報告。

　　近日，《科學(xué)時報》記者在清華大學(xué)采訪了邢新會。當(dāng)他談及生物化工的發(fā)展前景時表示，生物化工的應(yīng)用已涉及到人民生活的方方面面，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)、資源和能源開發(fā)等各領(lǐng)域，作用極其重要。特別是考慮到可持續(xù)發(fā)展，生物化工將是未來很多產(chǎn)業(yè)的基石，將為人類作出巨大貢獻(xiàn)。

　　從概念上說，生物化工是指通過生物技術(shù)生產(chǎn)大宗化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品和能源化學(xué)品的過程及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，是生物技術(shù)與化學(xué)工程相互融合的新型學(xué)科。生物化工技術(shù)的核心是生物催化和轉(zhuǎn)化，即工業(yè)生物技術(shù)。

　　要了解生物化工技術(shù)，首先要了解生物反應(yīng)。據(jù)邢新會介紹，生物反應(yīng)過程包括以下幾個部分：一是原料預(yù)處理，即底物(酶催化反應(yīng)中的作用物)或培養(yǎng)基發(fā)酵過程中的底物及營養(yǎng)物，也稱營養(yǎng)基質(zhì)的制備過程，包括原料的物理、化學(xué)加工和預(yù)處理過程;二是構(gòu)建高效生物催化劑和生物反應(yīng)器;三是做出產(chǎn)品，即生物化工產(chǎn)品的分離、精制和制劑化。

　　當(dāng)前，人類面臨資源、能源、環(huán)境三大危機(jī)挑戰(zhàn)。邢新會說，世界經(jīng)合組織(OECD)的報告提出，生物化工技術(shù)是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù)。生物化工技術(shù)取代傳統(tǒng)的化工技術(shù)，將會使原料減少、能耗減少、水耗減少以及污染減少。因此，未來應(yīng)對三大危機(jī)挑戰(zhàn)，生物化工技術(shù)將發(fā)揮重要作用。特別是環(huán)境問題，未來要從源頭上解決污染問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，生物化工技術(shù)最具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　邢新會以農(nóng)村污水處理為例，介紹了生物化工技術(shù)在其中發(fā)揮的重要作用。他告訴記者，當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，農(nóng)民生活改善了，農(nóng)村環(huán)境卻越來越差。大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)沒有污水收集和處理設(shè)施，直接排放造成了面源污染，同時也造成我國飲用水源地普遍受到污染，已成為我國的主要污染問題之一。要解決這一問題，就必須在農(nóng)村地區(qū)建立污水處理系統(tǒng)。

　　然而，由于我國大部分農(nóng)村居住分散，如果像城市一樣采用管道集中的方式建設(shè)大規(guī)模污水處理系統(tǒng)，建設(shè)管道成本極高。因此，必須針對我國農(nóng)村的具體情況，開發(fā)適宜的農(nóng)村污水處理技術(shù)。

　　邢新會的研究團(tuán)隊系統(tǒng)分析了我國村鎮(zhèn)水污染特點(diǎn)、規(guī)律，提出了適合我國農(nóng)村特點(diǎn)的“低投入、低成本、易管理、易回用”的新理念，研發(fā)了多孔微生物載體污水處理技術(shù)，通過微生物種群的控制和反應(yīng)器設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了源頭污泥減量化，降低了污水處理成本。污水經(jīng)過處理后，可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002》一級A標(biāo)準(zhǔn)或一級B標(biāo)準(zhǔn)。

　　據(jù)邢新會介紹，該技術(shù)的創(chuàng)新特色包括以下三個方面：一是減少了污泥量。

　　對于污水處理來說，剩余污泥是一個關(guān)鍵難題。由于剩余污泥自身的特點(diǎn)，其處理和處置都比較困難，主要的處理方式是焚燒和填埋，不但費(fèi)用較高，還極易造成二次污染。該團(tuán)隊開發(fā)的多孔微生物載體污水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污水污泥的同步處理，沒有剩余污泥排放，降低了能耗及處理費(fèi)用。二是投入成本相對較低。對于農(nóng)村地區(qū)來說，只需要根據(jù)農(nóng)戶的集中情況，建設(shè)小型的污水處理反應(yīng)器。三是占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡單。該反應(yīng)器是可以埋在地下的，農(nóng)民還可以在其上種菜，且實(shí)現(xiàn)了“傻瓜式”管理。

　　目前，該研究團(tuán)隊與企業(yè)合作，利用該技術(shù)在青島和上海等地建設(shè)了一系列農(nóng)村污水處理一體化裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，能夠規(guī)模化制造，適于不同規(guī)模的污水處理，工藝靈活性高，適于各種分散和集中式處理;運(yùn)行效果穩(wěn)定，能耗低，不產(chǎn)剩余污泥，管理操作簡便，建設(shè)和運(yùn)行成本低，取得了積極的應(yīng)用效果。

　　在采訪中，邢新會特別指出，當(dāng)前，我國農(nóng)村污水處理并無標(biāo)準(zhǔn)，是參照城市污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的。事實(shí)上，對于我國農(nóng)村地區(qū)來說，由于水資源緊張，經(jīng)過處理的污水是完全可以回用，進(jìn)行農(nóng)田澆灌的。污水含有氮、磷，作為農(nóng)用的話，從理論上來說，無須與城鎮(zhèn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)相同。他建議，國家有關(guān)部門應(yīng)關(guān)注農(nóng)村污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)的制定，盡快制定出適合農(nóng)村的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　除了污水處理方面的研究，邢新會的團(tuán)隊還對新型酶催化劑技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并獲得突破。邢新會帶領(lǐng)的研究小組根據(jù)酶催化的工業(yè)需求，在我國首次提出了智能多功能酶的概念，并根據(jù)此概念率先研制成功了智能多功能肝素酶的生產(chǎn)及其應(yīng)用技術(shù)。

　　邢新會介紹，低分子量肝素是一種被用做防治血栓的生化藥物。我國是全球最大的肝素生產(chǎn)國，占全球80%的市場份額。然而，由于缺乏相關(guān)技術(shù)研究，長期以來，我國出口肝素，而低分子量肝素主要依賴進(jìn)口，價格居高不下。2008年，“肝素事件”更是導(dǎo)致中國生產(chǎn)的肝素質(zhì)量受到國際質(zhì)疑，肝素生產(chǎn)和出口遭受了極大的影響。

　　自2004年開始，邢新會帶領(lǐng)課題組進(jìn)行了肝素酶的相關(guān)研究。談起開展這一研究的初衷，邢新會介紹，最初是緣于興趣，選擇肝素酶作為智能多功能酶研究的模式體系，在研究過程中發(fā)現(xiàn)這一研究具有重大的社會意義。其后，該項目獲得了國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項目的支持。

　　今年5月17日，“融合肝素酶及肝素酶生產(chǎn)低分子量肝素工藝”項目順利通過了驗收。利用該技術(shù)，清華大學(xué)與行業(yè)內(nèi)的多家企業(yè)進(jìn)行了合作，不但降低了肝素酶制劑成本，在國內(nèi)主要肝素廠家得到廣泛應(yīng)用，為肝素產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了保障。

　　在微生物基因組快速突變技術(shù)與裝置研究方面，邢新會的課題組與清華大學(xué)工程物理系研究人員合作，研發(fā)出了一種微生物育種新方法和設(shè)備，能夠用于生物催化劑的改造。

　　在邢新會的實(shí)驗室里，記者見到了這一儀器。邢新會說，利用該設(shè)備進(jìn)行微生物育種，具有操作簡單、安全、無污染，設(shè)備和實(shí)驗成本低等特點(diǎn)，將在工業(yè)微生物育種領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

　　在采訪結(jié)束時，邢新會表示，對科研人員來說，要做到基礎(chǔ)扎實(shí)、方法創(chuàng)新，深入研究機(jī)理和方法，并解決應(yīng)用過程中的問題，也就是將基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究緊密地結(jié)合在一起，解決國家應(yīng)用需求。