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增加的石化产量与绿色化学的前景

在化学实验室拿着烧杯和培养皿等设备的人
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全球石油消费下降了大约9%2020年,随着大流行减少了商务和娱乐旅行,工厂生产和货物运输。好用的买球外围app网站这种突然的下降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,交通、工业、建筑、供暖和电力等领域的石油使用好用的买球外围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年所观察到的,没有一家石油和天然气公司会不受清洁能源转型的影响."

作为一项商业战略,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是成本的一小部分。作为一名致力于开发有价值化学品的无害环境版本的生化学家,我担心如果没有足够的支持,开创性绿色化学研究将很难与化石产品竞争。许多这样的公司正试图弥补损失促进石化产品生产来源于石油和天然气。今天,大约80%的石油用于制造汽油、柴油和航空燃料,其余的用于石化产品。随着对石油燃料的需求逐渐下降,用于“其他”份额的石油使用量将会增加。

旋转向石化

石化产品被用于数以百万计的产品中,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。英国石油公司预计,在未来20年,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,沙特阿美和沙特基础设施公司美国能源部(u.s. energy)正计划建设一个新的综合设施,每年将生产900万吨石化产品,将阿拉伯轻质原油转化为润滑剂、溶剂和其他产品。

这些变化正在全球产业中发生。几家中国公司正在建造这样的工厂将40%的石油转化为化学物质对二甲苯,是工业化学品的基石。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、环境和安全问题正促使人们寻求生产可持续的石油化学品替代品。石油和天然气的钻探、石化产品的使用以及化石燃料的燃烧都很普遍环境人类健康影响。高油耗也在上升国家安全方面的担忧

如今,大约80%的石油用于制造汽油、柴油和航空燃料,其余的用于石化产品。

美国能源部通过其下属机构领导生物制品的基础研究国家实验室以及大学经费生物能源研究中心.这些实验室正在通过一种称为“代谢工程”的过程,开发基于植物的、可持续的家用生物燃料和生物制品,包括石化替代品。

像我这样的研究人员正在利用酶转化叶状废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,就像酵母将糖转化为乙醇,发酵成啤酒一样。

在生物制品的制造过程中,不是制造乙醇,而是将糖转化成其他分子。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;和许多其他产品。

我的实验室正在探索改造酶的方法——活细胞产生的催化剂,可以引起或加速生物化学反应。我们想要生产能被植入工程细菌的酶,以制造结构复杂的自然产物。

总的目标是将碳和氧以一种可预测的方式放在一起,类似于通过石油化学产生的化学结构。但是绿色方法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,最早发现于1952年。

所有这些都发生在生物炼制-接收藻类、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将其转化为有商业价值的物质,就像炼油厂处理石油一样。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生物基产品的光谱,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“使用生物基原料可以改造一次性水瓶变成比石油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

为了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,许多塑料最终会被扔进垃圾填埋场,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。

高成本也减缓了生物经济的发展。今天,生物制品的研究、开发和制造比现有的石化产品成本更高。

政府可以利用法律和法规来推动变革。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:石油塑料生产在全球能源消费中排名第三,仅次于能源生产和运输。

推广生物基产品与乔·拜登总统的做法是一致的全政府应对气候变化的方法.生物制造方面的投资也可以帮助把现代制造业的工作机会带到农村地区,这也是拜登的一个目标美国的就业计划

但是石油公司在新型化学品设计石油产品的成本与新兴绿色技术产品的成本之间的鸿沟继续扩大。更有效的技术最终会充斥现有的石化市场,进一步压低了石化产品的成本这使得竞争更加困难。

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摆脱对石油的依赖变得迫在眉睫。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一目标前进。

谈话

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