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生物技术的第四次浪潮——环境生物技术

   日期:2010-12-31     来源:www.cnenzyme.com    作者:酶网    浏览:934    评论:0    
核心提示:访清华大学化工系生物化工研究所所长邢新会 1.环境生物技术越来越受到各界人士的高度重视,与传统的环境保护技术相比,其优势主要体现在哪些方面? 环境生物技术的定义是理解与环境有关的各类生物机能,利用生物功能实现人与生态和谐的学科体系,其核心是利用自然界的各类生物。一般来讲,生物反应是在常温常压和中性pH条件下进行的,因此和其他物理化学技术相比,环境生物技术的主要特点是高效、低成本和完全性,没有污染转移的问题。另外一个重要的特点是,随着生物技术的快速发展,其在人类可持续发展中的作用日益受到全世界的关注,而且资
访清华大学化工系生物化工研究所所长邢新会 1.环境生物技术越来越受到各界人士的高度重视,与传统的环境保护技术相比,其优势主要体现在哪些方面? 环境生物技术的定义是理解与环境有关的各类生物机能,利用生物功能实现人与生态和谐的学科体系,其核心是利用自然界的各类生物。一般来讲,生物反应是在常温常压和中性pH条件下进行的,因此和其他物理化学技术相比,环境生物技术的主要特点是高效、低成本和完全性,没有污染转移的问题。另外一个重要的特点是,随着生物技术的快速发展,其在人类可持续发展中的作用日益受到全世界的关注,而且资源、能源和环境的协调发展已成为人类社会的重要共性问题,环境生物技术的社会可接受性强。另外,环境生物技术不仅在污染治理方面有广泛应用价值,在生态重建和清洁工业生产方面也具有重要的应用潜力,目前广泛受到人们的关注。 2.目前生物技术应用于环境保护主要有哪些生物? 自然界各类生物是地球生态系的重要组成部分,其主要的功能是通过生物代谢作用进行物质循环。因此,生物的功能是巨大的,生物技术的根本特征就是其环境友好性及功能的高效性和多样性。生物技术应用于环境保护的主体是生物,包括形形色色的嗜菌体、细菌和真菌的等微生物、原生物动物和后生动物及植物等。另外,动物比如鱼在环境和化学物质安全评价和风险管理方面的应用也日益收到人们的重视。选择用于环境保护的生物要从其功能、效率和生态安全性等方面综合考虑,不能片面的强调某一点特征。 3.现代生物技术(基因工程、酶工程、细胞工程)在环境污染处理中的应用主要体现在哪些方面? 现代生物技术的发展日新月异,为环境生物技术的进步提供了重要的工具。环境生物技术可以用于工业的清洁生产工艺的创新,用于固液气污染物质的高效治理。基因工程在难降解有机物的高效降解菌的构建及其污染修复方面具有重要的应用潜力,比如持久有机污染物(POPs)及很多人工化合物的降解菌的构建;酶工程技术近年来随着生物分子工程的发展呈现了新发展态势,以往普遍认为酶的纯化成本较贵,纯酶存在稳定性差和成本高等问题,但近年来,随着分子酶工程的发展,这些问题的解决成为可能,因此酶工程用于特殊污染物的治理和污染物处理能力的强化方面的应用逐渐受到重视,有些发达国家的企业利用酶制剂强化废水处理技术已有应用;另外,分子生态学、宏基因组学和功能基因组学等技术进步对于了解自然界和人工生物处理反应器的复杂微生物体系的功能提供了强有力的手段,使环境污染物的生物处理的微生物群落控制和优化成为可能,为生态安全管理提供有效的方法,比如微污染问题的解决等。环境污染处理离不开有效的分析手段,现代生物技术在环境的质量监测和控制方面也具有重要的应用空间。另外,利用现代生物技术,构建新型的清洁工业生产技术,用于化学品和能源的生产也是环境技术发展的新方向,从这点上看,环境生物技术和工业生物技术是未来可持续工业发展的两个重要的车轮。 4.环境生物技术不仅单纯的适用于环境污染治理,在环境监测方面的应用情况(生物传感器)? 环境生物监测是环境生物技术的重要研究方向,在过去20年间开展了多方面的研究,在污染物的监控和污染的安全治理方面具有重要的应用价值。和传统的仪器分析相比,生物监测具有反应特异、预处理简单、分析灵活、监测速度快、成本低和可移动等特点,其发展非常迅速,比如双杂交酵母监测环境荷尔蒙技术,利用鱼监测风险物质技术等,已在实际环境监测中得到逐步的应用。生物监测的一个重要领域是生物传感器技术。生物传感器是利用生物功能对污染物进行快速监测的方法,核心是生物功能的应用开拓和装置成套化。目前,BOD生物传感器在污水处理,发光菌整细胞传感器在芳香族化合物的监测等方面以得到了很好的应用,已有商业化的产品销售。另外,对于土壤污染和地下水污染的生物修复方法的选择和实施效果的评价,生物传感器将发挥重要的作用。新的微生物功能的发现也将为生物监测技术的发展提供更广阔的空间。 5.目前国外环境生物技术发展情况以及产业化情况。如石油生物脱硫,生物燃料电池? 环境生物技术是生物技术与环境科学和化学工程等领域交叉的学科,也是生物工程领域的新方向。2002年10月世界著名学术刊物《Science》刊登了环境微生物技术的研究特辑,《Nature Biotechnology》于2003年2月刊登了具有芳香化合物降解能力的假单胞杆菌(Pseudomonas sp.)作为多样生物催化剂的综述, 近几年,这些科学领域的顶级刊物刊登了大量的环境生物技术的研究进展,此外,国外还涌现出了大量的有关环境生物工程的专业书籍,足见环境生物技术研究在国际上已成为重要的前沿研究领域。环境生物技术是从源头到末端治理环境问题的重要学科,应用潜力巨大,包括大气、水、土壤的污染控制和包括城市有机固体垃圾在内的生物质的资源化利用技术。 据英国贸易工业部估计,2001年全球环境市场的份额中有15-20%是基于生物技术的,其总量大约有2500-3000亿美元,而且预计在将来的五年内,还会增长10倍。这一预测的不仅基于生物技术在清洁制造和能源生产中应用的日益增多,而且还和垃圾填埋费用的不断增长和废弃物管理立法的改变促使英国财政向生物修复技术倾斜相关。应用生物技术可以在根本上达到欧盟关于填埋垃圾转向生物垃圾和减少污染物的目标。从世界的范围来看,已有的各种环境污染的法规将会变得更为严格,需要执行更高的环境标准。所有这些都将会明显刺激环境生物技术市场的扩大。特别是,全球环境产业市场份额的增长速度将大于目前常规生物技术的发展,主要是由于发达国家及发展中国家在环境治理力度上将大幅度增加。 清洁能源的使用也是推动环境生物技术发展的重要驱动力,石油的生物脱硫和微生物燃料电池技术近年研究很热,而且发展很迅速,企业界的关注也非常密切。这些生物技术的产业化应用取决于微生物反应效率的提高和生物过程的控制技术的发展。 6.我国环境生物技术发展情况? 我国改革开放30年来,经济社会得到了飞速的发展和进步,但随之而来的是严重的环境污染,目前水、土、气的污染已成为制约我国经济和社会发展的瓶颈问题,水环境污染已到了"有河皆枯,有水皆污"的地步,饮用水安全已成为人们担心的焦点。随着工业的发展,土壤污染也成了重要的生态环境隐患,大量的土壤污染还没有得到应用的重视,严重的影响到我国的粮食安全生产过程。因此,我国环境生物技术的发展空间非常之大。发到国家是在发展的过程中逐步展开环境技术的研究,整个过程比较长,而我国是在很短的时间内凸现出了各种环境污染问题,而相应的技术研究有比较滞后,这一特点是我国发展现代环境生物技术的重要推动力,可以说当前和今后相当长一段时间内,环境生物技术的研究将以中国为中心展开,技术集成和新技术诞生的空间非常大。 经过近十年的发展,我国环境生物技术研究基础已经形成,学科体系业已形成,大部分的大专院校都设有生物技术或环境工程方面的学科,对环境生物技术的发展将提供重要的人才保障。目前,我国的环境生物技术研究和国外基本接轨,内容包括化合物的环境行为解析与评价,环境检测,污染治理生物技术及其产业化,清洁生物生产技术和零排放工艺,可再生生物资源利用技术,可再生生物能源技术等。 7.环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法,我国市场对环境生物技术的需求越来越广泛,那么环境生物技术的市场前景如何? 根据《生物商业数据欧洲生物技术手册》,英国的环境生物技术产品和服务的潜在市场估计是在16.5-27.5亿美元,而这部分的年增长率高达25%。一所韩国大学的网站上有一则没有注明信息来源的引文说,2000年世界生物技术产品和服务的市场规模大约为3900亿美元。近年来,环境生物技术的市场是在稳步上升的,我国随着环境执法的加强和国家对环境污染治理力度的加大,环境生物技术的产业化将会快速发展,其市场份额将会逐步扩大。据《全国环境保护相关产业状况公布》报道,2004年全国环境保护相关产业的状况,从业单位11623个,从业人员达到159.5万人,实现利润393.9亿元,是扩大就业的重要渠道。因此,随着国家经济社会的不断发展,中国将拥有巨大的环境保护市场,为环境生物技术发展提供了良好时机。 8.国家在环境生物技术立项情况,您目前的项目情况? 随着环境污染问题的表面化,国家对环境生物技术的重要性日益重视,特别在"十一五"对相关研究的支持力度迅速增加,包括国家重大科研项目水专项的立项,科技部973项目和863项目等。国家自然科学基金委在环境生物技术方面的立项力度也在加大,包括和国际合作项目。我们目前在承担科技部863项目,和兄弟院校联合研究城市污水处理过程中污泥减量化技术,此外承担科技部973和863的生物制氢和甲烷生物氧化菌方面的科研工作。另外,在国家支撑计划的支持下,和企业联合研究生物农药废水高效治理和资源化技术方面的应用研究,目前已在企业成功运行,取得良好的环保和经济效益。
 
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