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生物法合成尼龙 污染不再监测市场何去何从

2020年10月28日 10:38:20来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】作为五大工程塑料之一,尼龙不仅是生活中常见的尼龙绳、尼龙布料等物品的原料,还广泛应用于汽车、机械制造、电气电子等行业,用于制作轴承、齿轮、风扇叶片、电磁分配阀座等零部件。尼龙有多个品种,最常见的是尼龙6和尼龙66。相较之下,尼龙66拥有更大的强度、更好的耐磨性,在工业领域,尤其是汽车工业领域有着更为广泛的应用。虽然尼龙66的市场规模无法于尼龙6相比,但是近年来随着汽车工业的发展,尼龙66的需求还在不断快速增长。与此同时,生产尼龙66带来的环境污染问题也愈加明显。
 

 
  尼龙66的生产工艺一般是采用化学法合成,即用己二酸和己二胺制成尼龙-66盐后在水溶液中进行缩聚。其中制备己二酸需要利用多步骤、高耗能的化学氧化方法,利用浓硝酸氧化环己烷,因此会产生大量一氧化氮、一氧化二氮等能对臭氧层造成破坏的温室气体,不仅污染大气环境,还会加剧臭氧层空洞、大气变暖等问题。
 
  多年来,科学家一直在探索绿色清洁的己二酸合成方法以减少氮氧化物污染,并且有了不少研究成果。例如2015年台湾清华大学的两位研究者在常温常压条件下利用臭氧和紫外线氧化环己烷(或环己醇、环己酮)得到己二酸;近期德国阿尔伯特-爱因斯坦大学的研究团队采用钯金属催化体系以丁二烯为原料,通过双羰基化反应一步制成己二酸酯等。然而这些新工艺由于催化剂成本、催化效率、生产能力和规模化等问题,至今仍未实现广泛的产业化应用。
 
  随着工业生物技术的快速发展,在化学合成法之外,生物合成法也开始应用于己二酸的合成上。2000年含有从环己醇到己二酸的转化途径的基因簇被发现,生物转化环烷烃到环己醇进而转化成为己二酸的途径得以确定。随后研究者在己二酸生物合成途径的开发上做了许多探索。
 
  本月《自然·通讯》上刊登了一项我国研究团队利用多酶级联催化方法将环烷烃或环烷醇转化为相应的二元羧酸尼龙单体的研究成果。研究团队设计了一条含8个酶的生物合成途径,并利用3种大肠杆菌进行表达,组合获得菌群催化剂。这种生物合成方法只需要在常温、常压和水相的温和条件下就可以进行催化反应使环己烷成为己二酸,不仅绿色、高效,而且成本低、后续处理简单,有望解决困扰尼龙66产业发展的污染问题。
 
  工业单位的污染排放监测是环境监测行业的重要市场。尼龙66的生产会产生氮氧化物,因此在环保政策约束下需要安装空气监测设备监测废气排放情况。如果新的绿色生产工艺得到推广,相关监测设备的需求必然会受到影响。然而我们也不必过于担心。随着各国对环境保护越来越重视,环境监测市场在很长一段时间内整体还将持续增长。发展绿色生产工艺的不只有己二酸一种,虽然工艺的发展会减少相关企业对监测设备的需求,但是对于规模庞大的整体市场来说,受到的影响有限。
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