市场经济下化学工业发展规划的编制(系列报道之二)
欧盟化学工业长远规划编制  
中国化工信息中心教授级高级工程师  朱曾惠
前言
　　欧盟化学工业很发达，市场成熟，2004年欧盟25国化工销售额为5800亿欧元，占世界的33.4%，在世界经济
中的地位举足轻重。欧盟委员会认为，在新的形势下，欧盟化学工业要继续发展，必须拓宽视野，通过创新开辟新
的发展领域。为此，欧盟委员会于1996年提出《欧洲化学的未来：用科学和技术提高欧洲生活质量》。欧洲化学工
业协会（Cefic）在此基础上进行了有关科学和技术创新方面的研究，组织推行了一些实施计划，如：长期研究方
案，考虑了世界范畴内日本、美国和欧洲的化学工业面临的长期深远影响；欧洲化学科学和技术联合计划，充分发
挥政府、产业和学术界的研究开发能力；可持续技术规划，这是一个企业和学术界的共同协议，由政府给予资金启
动，使各国分散的研究机构能在共同的基础上进行技术开发。
　　最近，Cefic在一份报告中说：“化学工业要成功地将突破性研究成果转变为市场需要的新产品和服务。当前
世界不断变化给欧洲化学工业和社会带来新的机遇和挑战，面对全球化、远程通讯和数字传输的进步、资源的有限
性、世界范畴人口增长以及社会高龄化等问题，实现全球范围的富裕和平，消除冲突、保证食物和饮水的充足供应，
可再生资源的开发和更健全的卫生系统等，是不可缺少的前提。要满足这些需要，以创新为基础的化学工业将发挥
重要作用。”2004年7月，Cefic会同欧洲生物工业协会和欧洲委员会提出联合建议方案，《欧洲可持续性化学技术
平台——2025年及以后年代的设想》（A European Technology Platform for Sustainable Chemistry-The Vision
for 2025 and Beyond Suschem），于2005年在网上公布。此 《设想》首先从化工产品生产供应范畴说明欧洲化学
工业的地位和变化，化学创新对产业的影响，竞争力面临的风险以及行业管理、研究开发、人才资源等方面的问题；
第二部分是化学工业的发展设想，提出五项目标：①具有先进技术和创新能力的欧洲化学及相关工业将继续保持其
竞争力；②从分子水平（纳米技术和生物技术）不断掌握、研制性能更好的新一代产品，开发其在其他产业领域的
新用途；③以先进的化学和生物技术提高工业的生态效益；④化学工业要逐步迈入可信赖的、安全并富有社会责任
感的行业；⑤加大科研开发投入，使欧洲化学工业处于世界领先地位。
　　在总的设想下，明确地提出3个重点发展领域，即材料技术、工业生物技术、反应和工艺过程设计。同时列出
欧盟化学工业的优势、弱点，以及面临的挑战和发展机遇：
　  优势 良好的化工制造基础设施；按资源应用和CO2排放标准具有最有效的产能；技艺高超的劳动力；在化学
品（医药和精细化学品）、酶和生物专用化学品方面居世界前列；准许并容纳广泛多样的可再生资源。
    弱点 缺少企业家；研究成果转化为工业化产品慢；缺少某些开拓新机遇的能力；缺少专门的化工技术机构；
研发资金不足；工业对生物技术应用重视不够；欧盟和各国的研究规划协调不够。
    机遇 在开发创新性世界领先产品方面更具竞争优势；在可持续化学方面成为市场领先者；在工业生物技术能
建立世界领先地位并取得市场竞争优势；建立日益严格的全球环境目标。
    挑战 来自美国和亚洲的竞争；社会对新生产工艺和产品的接受度不够；化学公司脱离欧盟的风险；不适应的
管理和官僚体制；不良的财政和货币环境。　
    据分析，欧盟化学工业可以在能源、信息通讯、娱乐保健、提高生活质量、公民安全、交通以及生态和环境等
7个经济部门作出贡献来获得自身的发展。Cefic在 Suschem平台基础上于2005年提出《可持续化学战略研究议
程》（Suschem SRA 2005），并详细地列出化学工业如何在工业生物技术、材料技术、反应和工艺过程设计等3个重
点发展领域为7个经济部门提供产品和技术。
　　一、工业生物技术
　　工业生物技术（IB）可以取代传统的化学生产工艺，并能制造新产品，特别是在大宗化学品和精细化学品方面。
因为IB工艺一般具有很高的专一性（针对基质转换）和选择性（针对产品系列）；常以可再生资源为原料；能在较
温和的反应条件下进行。
　　1．具有发展前途的产品
　　⑴大宗化学品  IB可用在食品、饲料、饮料、洗涤剂、纺织品、汽车和能源工业，如谷氨酸、柠檬酸、赖氨
酸、乳酸、葡糖酸和维生素E等产品市场潜力都很大。在聚合物及其单体方面也具有吸引力，如聚乳酸和PHA及其
单体制备均可采用IB工艺。丙酮、丁醇和一些多元酸也可以应用IB工艺生产。
　　⑵生物燃料和生物炼厂  大力发展发酵法乙醇，计划2010年替代5.75%的汽柴油，2020年达到20%。将用改
良的微生物使稻草、玉米杆和废纸发酵生产乙醇，并计划用酶使纤维素分解成葡萄糖以提高乙醇生产的经济性。用
植物油制造生物柴油的生产工艺可以通过脂肪酶来提高效率和降低环境影响，并可以发酵生成甲烷和氢气，取代天
然气。
　　⑶精细和专用化学品  生物催化剂已在取代贵金属催化剂、提高产品收率和手性合成方面取得成就，对制药、
农药、液晶和其他精细化学品生产将产生重大影响。目前IB方法已用于22～38种生产量大的非对称合成，显示出
其良好的经济性和竞争优势。由于酶的出色对映选择性，IB方法将主要用于手性化合物生产，目前已列出134种
工业生物转化，其中90%是用于手性精细化学品。
　　⑷生物基聚合物和材料　分为生物医学类（合成医学材料、合成器官组织）和生物材料类（生物基型料、高级
生物聚合物和生物激发材料）。
　　⑸其他生物基化学品　如糖基化学品（醇类、有机酸类、糖的齐聚物及衍生物）、油/肽基化学品（应用新型酶
生产酸和酯、肽基生物表面活性剂），用IB改进工艺生产有价值的活性组分和基础性化学品。
　　2．重点研究领域
　　新型酶和微生物；微生物基因学和生物信息学；代谢工程及建模；生物催化剂功能和优化；生物催化工艺设计；
发酵科学与工程；创新性的下游加工。
　　3．关键技术
　　用氧化还原酶作生物催化剂制精细化学品和大宗化学品；生物质制燃料；由木质素纤维制乙醇及其衍生物；用
新型微生物发酵制乙醇；生物基功能材料和纳米复合材料。
    在此基础上提出了建立综合性生物炼厂的示范工厂计划，开发运用复杂的可持续技术系统和新材料制造技术，
生产第二代生物燃料、各种大宗化学品、生物专用性化学品和生物基功能材料。对技术开发、原料供应和转化以及
生物加工和创新性生物产品都提出了建议，对效益和技术的增值可能也作了评估。
　　二、材料技术
　　材料技术的定义是：为新产品和加工提供高性能材料的新知识；按性能设计要求的知识基材料；可靠的设计和
模拟；复杂性较高，具有环境兼容性；化学技术和材料加工产品的纳米分子宏观水平的集成；新型纳米材料、生物
材料和混合材料等，以及相关加工的控制和设计。材料技术将为能源、信息通讯技术、健康保健、提高生活质量、
运输和公民安全等6个方面提供产品和服务。
　　根据欧盟各国的材料技术特点和优势,可以考虑以下一些设想：①使欧洲成为全球高性能材料的主要供应地；
②以社会需求驱动材料技术的创新；③寻求机遇，与下游产业密切合作，提供新型高性能材料；④具有合理设计能
力，可以在分子结构的基础上按宏观性能要求设计材料的性能；⑤通过传统材料和纳米材料优势结合，制造出高性
能复合材料；⑥将市场需求和技术开发相结合，为材料领域的中小企业创造更多机会。
　　1．重点研究领域
　　⑴结构与性能关系的基础认识  包括化学反应和合成的建模，催化反应模型，高性能材料和复合材料的建模，
界面设计、表征和建模，表面设计、表征和建模等。
　　⑵计算材料科学  通过计算机建模开发材料科学的分析技术、开发大规模应用软件和用户友好型的计算机工具
界面等。
　　⑶开发分析技术  单分子和实体表征用的万能分析方法、分析规范和标准等。
　　⑷从试验室合成到大规模制造  纳米结构材料制造可以将多种操作系统集成在少数或单个工艺步骤中，因此从
试验室合成到扩大制造都要根据不同材料的特点突破关键技术。对超纯材料合成、量子和混合物材料、柔性材料以
及待装配的元件和系统都提出了具体突破点、存在问题以及与有关部门的关系。
　　⑸生物基功能和纳米复合材料  制造这类高性能材料要进行生物材料的合理设计，并利用自组装的原理，改善
其表面的生物粘接、生物传感和药品释放功能，需要综合多种学科。根据欧洲的情况提出了需优先突破的领域，即
生命系统中的分子装配基础、分子识别基础，同时提出具体突破点、存在问题和有关部门的关系。
　　2．关键技术和工艺
　　在材料技术方面，纳米材料占据突出地位，其“创新链”（Innovation Chain）从纳米粉和量子粒、丝及膜（气
相工艺）到功能集成系统，是功能、效益和价值不断增加的过程，如图1。可形成一定规模的纳米材料制造及应用
新工艺见图2。
　　对下述几类纳米材料给予较大关注：可控制释放药品和营养成分的材料；组织器官工程中用于修补或作支架的
生物材料；人造混合器官用生物材料；现代化的包装材料（除保鲜防尘外还具有传感器功能，显示被包装物的质量
等状况）；生态友好防污涂料；生物分子分离用现代材料（膜、吸附剂）；酶代谢及接受体用表面和骨架材料；自行
清洁表面；自行组织聚合物；分析用硬件和软件；具有新性能的新型生物材料。为了组织各方面合作、迅速实施并
完成材料技术方面规划任务，还提出了协调合作的平台和路线图。
　　三、反应和工艺过程设计
　　化学工业是过程工业，每种产品制造过程包括从产品开发-过程开发-装置开发和运营-产品运输处理及后勤，
构成一个完整周期。每一环节都由各种物理、化学或生物技术组成；各种机械设备操作、反应和工艺过程设计对生
产的成功起着决定性作用；每一步均要考虑安全、高效和环境友好，均直接涉及社会的需求，如能源、运输、环保、
保健和生活质量等。因此，经分析研究确定了7个优先研究领域。
　　⑴新的合成概念  通过减少工艺步骤、提高能源效率、降低原材料消耗和避免副产物和废物产生，开发新的合
成路线，主要手段是催化剂改进和工艺过程强化。在此前题下提出以下重点：用水、超临界液体、离子液体或无溶
剂工艺替代有机溶剂；应用新型合成工艺生产基本化学品；应用新型原料，如生物质和其他生物原料；用天然气和
煤替代石油来生产化学品；用现代合成工艺提高效率；开发基因学方法，用手性中心法（chiral centers）提高药
品和农用化学品的合成效率；用H2O2和分子氧作氧化剂；用创新的能源输入手段；开发新的实验和理论概念，有
效地应用新基质进行合成；采用不用保护性基团战略，减少合成步骤；开发接触时间短的工艺，提高空间-时间收
率，强化工艺过程。
　　⑵催化转化  新一代催化剂要求化学反应废物排放为零，选择性地应用能量；要求开发新型生物模拟催化转化、
清洁能源和化学品储存方法，利用可再生资源，并能解决全球性环境问题。为此提出以下重点：向100%选择性的
零排放工艺努力；应用非传统能源（如光、电子、微波和超声等）；用可再生资源原料；用环保的催化反应；用清
洁并能移动的能源；改善保健和生活质量的催化剂；按设计生产纳米材料；反应器-催化剂-分离的集成设计；开发
纳米级反应器；开发非常用的反应条件；生物模拟仿真催化剂等。
　　⑶生物技术加工  近年来，生物技术工艺过程用于工业生产取得很大进步，出现了许多新的工具性方法，如筛
选方法和代谢工程，以及基因学、蛋白质学、新陈代谢学和生物信息学的分析方法都得到广泛应用。研究重点包括：
通过植株优化提高生物催化剂性能；用新技术作为新型优化生物催化剂的基础；加速开发生物催化剂及其工业应用，
缩短进入市场的时间；通过蛋白质设计进行生物催化剂的优化；生物工艺过程控制和强化。
　　⑷工艺过程强化  可使用微型和中型结构部件，或通过工艺集成，来制造高度强化的工艺、设备和元件。因此
要开发成本低、灵活组部件和系统，将传感器和执行器集成；创造广泛应用高度强化技术的方法、工具并进行运作；
通过在整个工艺系统中集成强化单元操作，创新各个元件和部件，不断提高生产和供应链的效率。为此提出了一些
重点项目：提高强化组件和元件的质量和可靠性；开发就地工艺控制和能源供应；延伸连续运作的工艺选择；通过
热和质量、反应和分离的集成进行工艺强化；创建可靠的风险和效益评价方法；适用的设计程序、运行操作和供应
链管理；强化设计目标，达到最小的公用工程需要；适当地强化工艺设备，推进纳米技术；实施自我适应工艺过程
元件；创建强化的产品工程。
    ⑸硅片上的技术  用半导体硅为基材的方法在今后20年内将对化学工业产生重大影响，它对催化剂设计、控
制环境影响、提高经济效益、循环利用等都将起到很大作用。被优先考虑的课题包括：集成工艺的模拟；药品动力
学模拟；化学工厂的生物动力学建模；催化剂设计、历程和动力学模型。
    ⑹纯化和配方工程  要替代成熟过时的分离技术，需要掌握分子水平的配方工程，开发应用生物材料和生物工
艺的必要技术，并通过基础研究提高对纯化和配方工程的认识。关注的项目包括：集成分离；零排放装置和清洁产
品的分离技术；用一定颗粒进行产品设计配方；对纯化和配方过程进行计算机辅助建模；发展有关基础知识（如分
子识别、模拟及结晶、萃取、吸附和蒸馏等）；新型CO2抽集和分离技术；可应用生物材料和生物工艺的纯化和配
方技术；完全混合的开发；用创新的纯化/配方制造高纯度产品；继续进行环境友好型技术开发。
    ⑺装置控制和供应链管理  包括对灵活、强化的工艺过程的计算机辅助工艺和系统工程，以智能模型软式传感
器和先进分析仪器为基础的先进工艺绩效监测，高性能的非线性过程控制，以分析装置部件状况模型为基础的先进
的维护技术和检测方法，以新材料为基础的新型设计概念扩大现有装置运作范围等。为此，提出了以下重点项目：
工艺过程建模的创新；工艺过程分析器技术；供应链管理的改进。
    Cefic进行的环境情况分析表明，通过上述3个方面科学技术的创新，提高国际竞争力，在良好的宏观经济环
境下，优化产业结构，才能达到预计年产出增长率为3.3%的目标。
    综上所述，欧盟这份化学工业2025年发展规划具有以下特点：①体现了发展战略规划的特点，明确提出化学
工业的增长必须在振兴的前提下才能实现；②通过发展环境和情景的动态分析，提出了可持续发展是前提，提高国
际竞争力是基础，而科学技术创新是化学工业振兴的关键；③用全球化的宏观视野分析问题、找出优势、发现问题，
提出面向全球市场、运用全球资源、推动多国合作的全球战略；④将多部门、多行业、多学科的合作和协调放在重
要地位，规划编制从起始到建议提出以及组织实施都贯穿此精神，广泛讨论，达成共识，建立推动合作的常设机构；
⑤选定的重点领域和优先课题都是根据通用目的技术（General Purpose Technology）和关键技术（Key Technology）
的原则，注意它们的潜势影响大、发展空间广的特点，易于形成核心技术。（全文完）