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石化产品产量的增加与绿色化学的前景相对比

在化学实验室中,手持烧杯和培养皿等设备的人
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全球石油消费大约下降了9%2020年,随着疫情的爆发,商务和休闲旅游、工厂生产和货物运输减少。好用的买球外围app网站这一突然下跌加速了从化石燃料向可再生能源的持续转变。

美国政府的预测显示,石油用于运输、工业、建筑、供热和电力好用的买球外围app网站正在下降并将在未来几年继续下降。这一趋势对石油行业有着巨大的影响:正如国际能源机构在2020年观察到的那样,没有哪家石油和天然气公司不受清洁能源转型的影响."

作为一种商业战略,这是有道理的,但问题是:研究人员正在努力开发更可持续的石化产品替代品,包括生物基塑料和特种化学品。然而,石油化工产品的生产成本只占成本的一小部分。作为一名致力于开发环保版本的有价值的化学物质的生物化学家,我担心没有足够的支持,开拓性的绿色化学研究将很难与基于化石的产品竞争。许多这样的公司正试图弥补亏损提高石化产品的产量从石油和天然气中提取的。今天,每一桶石油中大约有80%用于制造汽油、柴油和航空燃料,剩下的用于石化产品。随着对石油燃料的需求逐渐下降,用于“其他”部分的石油数量将增加。

旋转向石化

石油化工产品用于数百万种产品,从塑料、洗涤剂、洗发水和化妆品到工业溶剂、润滑剂、药品、化肥和地毯。在接下来的20年里,英国石油公司预计这个市场将增长16%到20%。

石油公司正在加紧增加石化产品的产量。例如,在沙特阿拉伯的延布镇,两家国有企业,沙特阿美(Saudi Aramco)和Sabic美国正计划建立一个新的综合设施,每年生产900万吨石化产品,将阿拉伯轻质原油转化为润滑油、溶剂和其他产品。

这些变化正在全球行业中发生。一些中国公司正在建造这样的工厂将40%的石油转化为化学品对二甲苯,是工业化学品的组成部分。埃克森-美孚早在2014年就开始扩大石化产品的研发。

绿色化学的前景

与此同时,在美国和其他工业化国家,健康、环境和安全问题正在推动生产可持续的石油基化学品替代品的努力。钻探石油和天然气,使用石化产品和燃烧化石燃料已经很普遍环境人类健康影响。高石油消耗也在增加国家安全方面的担忧

如今,每桶石油中约有80%用于制造汽油、柴油和航空燃料,其余用于石化产品。

美国能源部领导了生物制品的基础研究国家实验室对大学的资助生物能源研究中心.这些实验室正在开发以植物为基础的、可持续的国内生物燃料和生物产品,包括石化替代品,通过一种称为“代谢工程”的过程。

像我这样的研究人员正在用酶来转化叶状废弃物从作物和其他来源转化为可被微生物(通常是细菌和真菌,如酵母)消耗的糖。然后这些微生物将糖转化为分子,类似于酵母将糖转化为乙醇,发酵成啤酒。

在生物制品的制造过程中,糖被转化成其他分子,而不是制造乙醇。我们可以设计这些代谢途径来创造溶剂;组件广泛使用的聚合物如尼龙;香水;还有很多其他产品。

我的实验室正在探索改造酶的方法——由活细胞产生的催化剂,可以引起或加速生化反应。我们想要制造出可以放入工程细菌中的酶,以制造结构复杂的自然产物。

总体目标是将碳和氧以一种可预测的方式组合在一起,类似于石油基化学物质产生的化学结构。但是绿色的方法是使用天然物质而不是石油或天然气作为建筑材料。

这不是一个新概念。细菌中的酶被用来制造一种重要的抗生素,红霉素首次发现于1952年。

所有这些都发生在生物炼制-采用藻类、作物废料或专门种植的能源作物等自然投入的设施柳枝稷并把它们转化成有商业价值的物质,就像炼油厂处理石油那样。在用工程微生物发酵糖后,生物精炼厂分离和纯化微生物细胞来生产一系列生物基产品,包括食品添加剂、动物饲料、香料、化学品和塑料。

作为对全球塑料污染危机,其中一个研究重点是“聚合物升级改造使用生物原料可以改造一次性水瓶制成比石油基材料更可回收的材料,因为它们更容易加热和改造。

缩小成本差距

要取代污染商品和做法,可持续的替代品必须具有成本竞争力。例如,现在很多塑料最终被扔进了垃圾填埋场,因为它们制造比回收更便宜

以石油为基础的塑料生产在全球能源消耗中排名第三,仅次于能源生产和运输。

高昂的成本也减缓了生物经济的发展。如今,生物制品的研究、开发和制造成本高于现有的石化产品。

政府可以利用法律法规来推动变革。2018年,欧盟制定了一个雄心勃勃的采购目标到2030年,30%的塑料来自可再生资源.除了减少塑料污染,这一举措还将节约能源:以石油为基础的塑料生产在全球能源消耗中排名第三,仅次于能源生产和运输。

推广以生物为基础的产品与美国总统拜登(Joe Biden)的主张是一致的全政府应对气候变化的方法.对生物制造业的投资也有助于为农村地区带来现代制造业的工作岗位,这也是拜登的一个目标美国的就业计划

但石油公司投资于新型化学品的设计石油产品和通过新兴绿色技术生产的产品之间的成本差距继续扩大。更有效的技术最终会淹没现有的石化市场,进一步压低了石化产品的成本让竞争变得更加困难。

在我看来,日益严重的气候危机和日益严重的塑料污染使全球经济迫切需要摆脱对石油的依赖。我相信,在我们日常使用的许多产品中找到以石油为基础的化学物质的替代品可以帮助世界朝着这个目标前进。

谈话

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