6月6日,巴斯夫宣布正在利用改造菌种将糖和二氧化碳转化为重要的化学生产中间体富马酸。
该研究是与与萨尔大学、马尔堡大学和凯泽斯劳滕-兰道大学合作开展的,名为 FUMBIO(FUMarsäure BIObasiert)。研究所使用的细菌于 2008 年从荷斯坦奶牛的瘤胃中分离出来,研究人员将对其进行基因改造,使其在发酵过程中产生大量生物基富马酸(也称为富马酸盐)。
富马酸(fumaric acid),作为重要的C4平台有机酸,具有非常活泼的化学性质,同时又具有无毒、低腐蚀性等特点,被美国能源部列为21世纪优先发展的十二种平台化合物之一。利用富马酸中间体,可制备各种产品,包括树脂、食品和动物饲料添加剂、药物起始原料和洗涤剂及配方的构建基块。
从制备路线上来看,富马酸主要由石油苯经氧化、异构化反应获得,其具有转化效率高、产品纯度高等优势,但其合成过程中存在许多不足,如催化剂毒性较大、生产工艺要求高和对环境破坏严重等。
对此,传统富马酸合成工艺使用和发展受到严重制约。寻找低耗、高效以及环保型富马酸生产新工艺已成为研究趋势。
除此之外,酶转化法合成富马酸具有反应过程相对温和、环境友好以及转化率较高等工艺优势。但是,酶转化法合成富马酸通常以石油基产品-马来酸酐为原料,原料价格波动较大、不可再生,限制了该工艺的应用。
因此,开发利用酶促工艺或发酵工艺手段,并利用生物质资源或更多非粮来源的生物基富马酸工艺成为全球研究和产业化趋势。
事实上,我国2013年度国家技术发明奖二等奖则公布过“生物法生产富马酸及其衍生物的关键技术及应用”,该获奖团队包括南京工业大学黄和教授(现为中国工程院院士)、南京国海生物工程有限公司等主要完成人。
该技术以可再生生物质资源为原料,利用根霉菌发酵法生产生物基富马酸,形成了成套集成技术,实现了生物基富马酸及其衍生物的规模化制备。除此之外,其生产成本、产品品质、利润等均优于传统路径。
从市场规模来看,全球主要富马酸生产国和消耗国为中国、日本、美国。由于市场需求不断增长,2014 年,富马酸在世界范围内的产量已超过 340 万吨。2023年,中国富马酸市场收入规模达20.97亿元(全球富马酸市场规模为58.24亿元)。
富马酸主要布局头部企业有美国Dastech国际股份有限公司、日本化药株式会社、关东化学株式会社、加拿大Bartek Ingredients Inc.、我国江苏常茂生物化学、江苏常州亚邦化学、武汉德美凯等,但以上均以传统路径为主。
生物基富马酸全球主要布局企业包括:华恒生物(2024年初公布年产2000吨富马酸技改项目)、雪朗生物(10000吨/年),南京高新工大生物等。
来源:DT新材料
