塑料、橡膠、油漆、塗料、藥品、化妝品、食品添加劑、服裝……在我們身邊，化工產品無處不在。化工為我們提供了豐富多彩的產品和服務，是國民經濟的支柱產業。如今，我國是世界上最大的化工產品生產國和消費國，總產值世界第一。然而，大多數人對化工行業並不真正瞭解，一提起化工行業，就認為與汙染、毒害和危險相伴，不少人談“化”色變，唯恐避之不及。事實上，健康發展的化工行業，對國民經濟和百姓生活有著極為密切也十分重要的意義。我國經濟正在轉向高質量發展，新技術不斷推動產業革命，在這樣的大趨勢下，化工行業該如何綠色發展、轉型升級？未來，那些困擾我們的白色汙染、塑化劑超標和能源短缺問題如何破解？正在蓬勃發展的生物技術能為化工行業帶來怎樣的突破？未來化工行業能否變得人畜無害、和善可親？

《中國經濟大講堂》特別策劃“奮鬥在科學前沿”系列節目，特邀重量級嘉賓北京化工大學校長譚天偉，為您深度解讀《如何讓化工更“美麗”？》。

嘉賓簡介

譚天偉，中國工程院院士、北京化工大學校長，他長期致力於工業生物技術研究，開發了具有自主知識產權的脂肪酶並實現產業化，解決了下游應用領域的“卡脖子”問題。應用該技術成功地將植物油脂轉化為安全無毒的增塑劑等化學品。他積極推動生物製造在中國的發展，發明了將地溝油轉化為生物柴油的新工藝，品質達到歐洲標準。“發酵工業菌絲體綜合利用”項目，日本曾經做了幾十年研究，幾乎走入絕境，2002年，卻被譚天偉成功突破，他作為第一獲獎人榮獲了國家技術發明二等獎。

提前化工，大家的第一印象是什麼樣的？

提起化工確實也給我們帶來了一定的安全上的隱患，或者它還有一些汙染的一些問題。在江蘇的響水爆炸案，大家可能看到了，因為在那次爆炸當中，確實是一個化工廠的連環爆炸，造成了人員的傷亡和財產重大的損失。可能很多的人都說化工是不是這麼不安全，這麼不綠色，或者說非常的危險。我們的化工真的就是這樣嗎？我再給大家看幾個其他國家的化工的一些情況。我給大家看到的是德國的一個化工園區。因為大家知道，德國的化工一直在世界上是領先的，有很多著名的公司，像巴斯夫公司、拜耳公司、赫斯特公司，這些都是當年從化學公司起家的。大家看一下德國的化工園區，大家看到了是什麼呢？德國的很多的化工企業都是在美麗的萊茵河畔。大家如果在去拜耳公司的時候，也能看到，它也是在萊茵河邊。我記得我在十幾年前，第一次去巴斯夫公司的時候，這個公司研究部的經理首先就帶我到河邊去看。我說你為什麼你帶我來萊茵河看？他說，您只要看這河裡都是清清的，然後各種魚在遊，你就知道我們的企業是一個什麼樣的企業。我現在明白了，其實化工並不是只是汙染，它完全可以做得跟花園一樣。

大家再看一下，這是新加坡的著名裕廊島化工園區。大家知道新加坡是一個非常小的島國，它的面積不大。這個化工園區是世界上第三大的一個石油化工基地，它有著幾十萬噸的PX裝置。PX是什麼呢？化學名就是對二甲苯，就是這麼一個物質，新加坡的這個公司裡頭，生產的幾十萬噸的PX，而它離新加坡市區只有十公里的距離，這麼多年，沒有發生過一起安全的事故。這就說明了什麼？化工只要我們認真地把有關安全的規範和評價以及檢查體系做好，用新的綠色環保的技術去做化工，化工是可以做到綠色、安全的。

一、化工是國民經濟的支柱

化工是國民經濟的支柱。實際上，化工不單是中國的支柱，在全世界也是這樣。從全球化工的整個的銷售額或者GDP（國內生產總值）來看，它佔了全球GDP（國內生產總值）的7%。因為化工生產的是基礎原材料，它對其它行業有巨大的帶動作用。國外已經做過一個統計，每產生1美元的化工產品，放到下游它會產生4.2美元的終端產品。

我們國家的情況是怎麼樣呢？實際上我們的化工行業也是我們國家的支柱產業之一。中國的化工行業有12萬億以上的人民幣的銷售收入，這還只是規模以上的企業。中國規模以上的化工企業有兩萬七千多個，而這個規模以上還不包括中小型企業，它的銷售額就已經突破了12萬億人民幣了。

中國是世界化工產值第一大國，我們國家這幾年化工增長率佔了全球化工增長率的一半以上。按總產值計算，中國的化學化工佔全球的化學化工將近40%，也就是說中國的化學化工是非常大的一個行業。很多人說拒絕化工，但實際上能拒絕得了嗎？是拒絕不了的。因為我們人正常的衣食住行，每天都離不開化工產品，因為化工產品是基礎的原材料。

近幾年，我們國家的一些重大科學工程，或者工程項目裡也離不開化學化工，碳纖維就是一個非常好的例子。這種碳纖維的重量特別輕，一般來說，大概只有普通鋼材的幾分之一，但是它的強度比一般的金屬材料要強，韌性也比它好。像這樣的一種又輕、強度又高、性能又好的材料，很顯然就可以在航天航空中應用。

再有一個例子就是港珠澳大橋，它最亮眼的地方就是它的吊索，因為它的跨度很大。過去大家所看到的吊橋都是靠鐵鏈子吊起來的，而這一次用鐵鏈子很顯然太重，強度也沒有那麼高。這一次港珠澳大橋用的是什麼吊索呢？是超高分子量的聚乙烯，單根聚乙烯纖維的直徑只有0.5毫米，相當於五、六根頭髮絲的粗細。而這樣的一個粗細度，它的實際上拉力或者是耐受的強度要比我們普通的鋼材強得多，也就是說一根頭髮絲粗細的超高分子量的聚乙烯，吊起一個兒童是沒有問題的。這種高分子量的新材料使得港珠澳大橋成為可能。

還有一個是在今年剛剛啟用的大興新國際機場。在新的大興機場裡也用到了大量的化工材料，比如說內飾的塗料，還有跑道上的新型的瀝青高分子材料。

二、工業生物技術讓化工更“美麗”

什麼是工業生物技術？從它的定義來看，它是利用生物質做原料，用生物的手段，並結合化學工程的技術，進行產品的加工，或者是提供相應的社會服務。實際上，這裡面最重要的就是生物質。我們近幾年或者上百年的化學工業的基礎都是以石油和煤做原料的，我們叫石油化工、煤化工。後面又衍生出很多的材料化工、機械化工等等。這些化工最大的一個特點，就是從原料體系分類來看，這些原料是不可再生的。

而生物質是什麼呢？生物質是通過太陽能光合作用合成的物質。這在自然界中它自己就在生產，不用人為參與，比如說每年大地綠了，麥苗就長就起來了，不用人為種植也會長出草來。這種自然就能長起來的，年復一年，不斷地產生的這種生物質，我們叫它可再生的資源。

現在我們的生物技術經過了三次大的革命。

第一次革命是在上世紀的八十年代，英文翻譯叫“紅色生物技術”革命。為什麼叫紅色生物技術呢？因為它是做疫苗、做血液製品來的。當然，從醫藥生物技術來看，後來發現了這個疫苗並不需要那麼大的規模，可能只需要一個很小的廠就夠了，所以這個疫苗並沒有給新的產業帶來很大的革命。

上世紀九十年代又開始了第二次生物技術的革命——“農業生物技術”革命。最典型的就是以轉基因的植物和動物為代表，像克隆羊，還有轉基因大豆。

生物技術的第三次浪潮就是“工業生物技術”革命。這次技術革命在英文名字裡翻譯為“白色生物技術”革命。當時我還不解，有一次開國際會議時，我提問了命名白色生物技術的發明人，為什麼要叫白色生物技術？他說您可以閉上眼睛想，蔚藍的天空是什麼樣的感覺？太乾淨了！這個生物技術會給你帶來真正的環境優美和生活美好。所以在本世紀以後，工業生物技術開始慢慢發展起來了。

那麼工業生物技術跟傳統的化學化工技術相比，有什麼優缺點呢？

首先，它的原料是不同的。過去的化學化工主要用的是石油基，或者煤基、礦石基，而工業生物技術主要是利用的是生物基。到底化學基和生物基的產品有什麼直接的不同？其實根據你穿的衣服就能知道。如果你穿的衣服材質是棉布，是直接用純棉做的，那就是生物基的。因為它是用生物質做出來的，是用棉花做出來的。如果你穿的是純化纖材質的，那就是石油基的。當然，它合成的化學條件也是不同的。像化學反應，它都是高溫高壓，合成氨反應就是一個典型的例子。要想轉化率高，壓力越高，合成氨的產率才越高。大家可以想象這個反應器是一個炸彈，如果要是爆炸的話是很厲害的，所以它有安全隱患。而生物反應其實就是利用酶和微生物，酶和微生物就跟人一樣，它不適合於高溫，達到100攝氏度它就死了，所以生物的反應是常溫常壓下的反應。當你進入到生物工廠裡，不需要再考慮哪一個反應器危險，因為在常溫常壓的環境裡，它是不會爆炸的，而且很多都是水性體系，爆炸不了，不是有機溶劑體系的，所以不用怕。

那麼也正是因為它有這麼多優點，各個發達國家都對自己國家的本國的生物戰略進行了規劃。我們的隔壁，日本、韓國、印度都進行了戰略規劃，印度做得更好，它成立了一個生物技術部。

當然我們再來看最大的兩個經濟體，美國和歐盟。歐盟它也跟我們國家一樣制定了中長期發展規劃，它在這個中長期規劃裡頭第一個寫的就是什麼呢？它未來到2030年的時候，化工原料裡頭的生物基的原料要佔30%以上。

我們化工可能還有一點不美麗的地方，有的時候它有環境的汙染排放，廢水、廢氣、廢渣，當然有時候還有發生爆炸的事故。但是實際上化工的發展的趨勢能不能做到美麗呢？完全是可以做到這一點的。

實際上化工在不斷地技術進步，很多方面都已經做到了。我們通過工業生物技術、過程強化技術，人工智能技術等等，有很多新的技術，慢慢都在使我們的化工一天一天地更加美麗。

當前全球只有9% 的材料被循環利用。石油基塑料廢棄後導致的白色汙染、微塑料汙染已成為全球性危害。自1950 年人類大規模製造塑料至今，大約生產出83 億噸塑料，其中63 億噸變成垃圾；2050 年塑料預計產量將超過340 億噸，廢舊塑料的產生量將達120 億噸。工業生物技術如何解決傳統化工的弊病？

據經濟合作與發展組織預測，生物技術對其成員國的國內生產總值的貢獻將會達到2.7%，將有35%的化學品和其他工業產品可能涉及工業生物技術。此外，據世界自然基金會（WWF）估測，到2030年，工業生物技術每年將可降低10億至25億噸的CO2排放。

2020年，我國要實現單位國民生產總值CO2排放比2005年下降40%～45%的目標，面臨巨大壓力，極具挑戰性。工業生物技術能否成為新時代推動能源生產消費革命的重要力量？

三、化工生物技術的“美麗”應用

01、燃料乙醇實現節能減排

化工生物技術應用很重要的一個方面，我覺得就是生產清潔的燃料。生物燃料裡的第一種就是燃料乙醇。用燃料乙醇來代替這個汽油有很多的優點，比如說第一個優點，就是說它的綠色環保、碳減排，因為它可以使有毒有害物減少30%以上。實際上做得非常好的一個城市，也是全世界第一個全部的公交都採用了可再生能源的城市，就是瑞典的斯德哥爾摩。現在斯德哥爾摩的所有的公交車，幾千輛，都採用了可再生能源，包括燃料乙醇、生物柴油和沼氣。採用了這些燃料之後，它比“歐五”的PM標準排放減少了90%，所以減排的效果是非常之顯著的。

從全世界的燃料乙醇產量來看，現在美國的燃料乙醇的產量是非常大的，它是全世界第一，一年用了5000多萬噸的燃料乙醇；當然中國是第三，也只有200多萬噸；第二是巴西。美國的油價是全世界非常低的，在這幾個國家裡面，它是最低的，那麼為什麼它加這個燃料乙醇還能維持呢？因為它是從環境的角度來考慮的。它在全部的50個州，都通過立法的手段強制性地要加，油價再低你也要給我加。這裡頭非常有意思，由於它全部推廣了燃料乙醇之後，它一年用的燃料乙醇是5000多萬噸，它減排的二氧化碳也是5000多萬噸。它使美國的石油對外的依存度降低了8個百分點，這就相當於它每年減少了1000多萬輛汽車，或者是減少了13個大型煤電廠、火電廠。還有一個就是巴西，大家知道，巴西盛產甘蔗，巴西50%以上的甘蔗都是用於發酵做燃料乙醇的。所以它地上跑的車裡頭加的大部分都是乙醇汽油，它加的量更大。因為像美國汽車裡頭一般加E10都可以了，E10就是這個汽油裡頭加10%的乙醇，90%還是汽油。像巴西這裡頭加的可以很多，巴西它可不是10%，10%太少了，它有加80%的，有加50%的，有加30%的。平均我看了一下，它是E50，就是汽油中的50%是乙醇，50%是汽油。運輸燃料已經一半以上都用這個乙醇來代替了，所以它消耗的原油很少。

再看一下中國的情況，中國2018年的燃料乙醇的產量是205萬噸，這個產量世界第三，但是並不多。因為大家知道我們國家這幾年環境汙染的壓力很大，再一個能源進口的壓力也非常之大。大家可能看到，我們進口的石油逐年在增加，2018年已經接近70%的石油靠進口了。所以應該說可再生能源，特別是燃料乙醇，是解決能源安全的一個重要的方面。目前中國的汽油一年的採用量是1.2億噸，如果按E10計算一年也就需要1200萬噸的燃料乙醇。那麼這個燃料乙醇來看，你用什麼東西中國可能生產呢？實際上我們中國有大量的秸稈，現在的秸稈一說農業的秸稈一般來說都有6到7億噸，如果可以利用的話，起碼應該有3到4億噸可以利用的。再有一個我們國家還有大量的陳糧。這個陳糧怎麼產生的？大家知道我們是一個人口大國，我們每年必須有大量的糧食儲備。儲備的糧食，時間不能長了，就是說一年可以，兩年、三年，定期它要出庫，把這一批用來加工做燃料乙醇的話，也是完全有可能的。

02、塑化劑不再讓人談虎色變

另外一個例子是生物基增塑劑。

可能很多的觀眾不知道增塑劑是做什麼用的？實際上我們的塑料用品很多要加工成一定形狀的時候，都要加入增塑劑。很多塑料有的時候比較硬，有的時候比較脆，有的時候一加熱就不好了，就裂了。怎麼樣改善它的這些加工性能，那就要加大量的增塑劑進去。而增塑劑的這個用量是非常之大的，比如說在PVC（聚氯乙烯）的管子裡面，加的增塑劑都是百分之二、三十；兒童玩具裡的增塑劑佔了35%，就是一個兒童玩具裡面35%的質量是增塑劑，不是塑料，所以它的量是非常之大的。還有我們的一些食品包裝袋，還有我們一些醫療用的一次性注射器，還有我們的這個輸液管，裡頭都有大量的增塑劑。我們用的增塑劑是什麼樣的增塑劑呢？我們主要是用的鄰苯類的增塑劑。鄰苯類的增塑劑有一些缺點，非常典型的一個缺點就是什麼呢？它有致癌的危險。比如說白酒裡的塑化劑，增塑劑在臺灣叫做塑化劑，塑化劑超標就是增塑劑超標。實際上並不是有人有意要給酒裡頭加增塑劑，誰釀酒也不會加增塑劑。而是酒瓶子的那個上頭是一個塑料的瓶塞，它裡頭有增塑劑，而酒精濃度比較高的時候，把那個瓶塞的增塑劑給溶進去了，所以酒中的增塑劑也就超標了。所以這種塑化劑，尤其是兒童玩具，在國外它已經是通過立法不準用鄰苯類的增塑劑了。所以現在我們迫切希望能開發出綠色的增塑劑，而這個綠色的增塑劑來自於什麼呢？

03、將塑料和二氧化碳變廢為寶

從我們國家乃至全世界來看，資源的循環率是很低的。從全球來看，只有9%左右的物質實現了循環。最典型的是塑料垃圾非常之多，還有建築的垃圾、生活的垃圾等等，這些垃圾都特別多。

生活垃圾要分類，要把能回收的回收，要循環利用，不能再像過去似的都埋掉或者燒掉。化工裡的原料和產品基本上都是以碳為最基礎成分的，我們的塑料，我們的有機化合物都是含有碳的。碳資源如何實現循環利用是未來非常重要的一個環節，我們怎麼才能實現這種利用呢？我舉一個例子，就是塑料。

全世界每年新產生的塑料垃圾有3.2億噸之多，我們國家一年產生的廢舊塑料有7000多萬噸。如果燒了就會變成二氧化碳等有機物，成了溫室氣體。

未來二氧化碳的利用，可能是我們化學工業綠色發展的一個重要的前沿發展方向，也是工業生物技術的一個突破口。這麼多溫室氣體，如果能夠利用原料來進行轉化的話，這個轉化技術有可能是生物技術，也可能是化學技術，不管是哪一種，只要能轉化成化工產品，那這一塊兒的原料就會源源不斷，而且真的實現了碳資源的循環利用。

這是一個未來的技術，但是它並不遙遠，可能在十年、二十年後就能成為現實。所以現在我們才需要有科研，才需要有人去研究，可能在未來的十年或者二十年中，我們就能工業化，那個時候二氧化碳可能真的就變成了價廉物美的東西了，然後社會可能真就綠色可持續了。

化學工業是國民經濟的支柱。雖然化學工業目前可能還有一些不安全或者是不太綠色的地方，但是我們完全可以通過創新帶動的技術的創新，還有管理的創新，比如說規範、制度、評價體系的建立，這種結合完全可以使我們的化工變得美麗起來。當然如果再用我們的工業生物技術來進一步地加工，特別是實現碳資源的循環利用的話，我想那個時候，我們未來的化工將是非常綠色環保的，同時也是美麗的。因為那個時候大家可以看到，我們的這個世界，我們化學工業就真正實現了人、社會、環境協調和諧地發展，也就真正實現了我們現在所說的社會可持續的發展。

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