酶制劑升級助解纖維素乙醇產業瓶頸

　制取纖維素乙醇的常用原料農作物——秸稈諾維信供圖

　　據估計，到2030年，全球能耗預計將增長55%，而纖維素乙醇則是被寄予厚望的可持續發展能源的主要來源之一。

　　制造纖維素乙醇的常用原料是農作物秸稈(玉米秸稈、麥秸和甘蔗渣)、木屑、能源作物和城市垃圾等廢棄物。相比傳統的石油燃料，纖維素乙醇可將二氧化碳排放量減少90%以上。然而，相關技術工藝有待完善、生產成本過高一直是限制其大規模產業化的瓶頸。

　　據知情人士向《中國科學報》記者透露，在國家發展改革委牽頭制定并即將正式發布的生物產業發展“十二五”規劃中，特別提出“突破纖維素乙醇原料預處理技術、低成本糖化關鍵技術瓶頸”。在其中，酶制劑扮演著重要角色。

　　“無酶不醇”

　　酶對于人們而言，可謂既熟悉又陌生。

　　熟悉，是因為人類的生存離不開酶。酶是可催化活細胞內生化反應的生物催化劑，是一種蛋白質。由于酶的存在，人體的新陳代謝才能進行。例如食物必須在酶的作用下降解成小分子，才能透過腸壁，被組織吸收和利用。陌生，是因為很多人對酶并沒有多少了解。

　　正是發現了酶的巨大作用，人類開始從生物中提取酶制劑用于工業生產活動中，從而通過催化作用加快生產流程。

　　與其他可再生能源及石油替代能源相比，燃料乙醇在中國發展較早，市場規模較大。

　　中國的車用燃料乙醇產業，2010年產量已達180萬噸，是巴西和美國之后的第三大燃料乙醇生產國和消費國。

　　全球知名咨詢公司麥肯錫曾在報告中指出，纖維素乙醇的商業化，從2020年起可替代3100萬噸汽油，使中國的石油進口量降低10%;到2020年每年帶來320億元人民幣的收入，創造600萬就業崗位。

　　如此下來，在纖維素乙醇價值鏈上的中國公司將成為主要受益者，包括價值960億元人民幣的國內工程和建造市場及潛在的國際市場，纖維素乙醇每年可減少二氧化碳排放約9000萬噸。

　　纖維素乙醇的生產離不開酶制劑的參與。

　　從原料中產出纖維素乙醇大致會經過預處理、水解(亦稱酶解或糖化)、發酵、蒸餾四步。在水解環節，酶制劑把纖維素分解為單糖和多糖，從而為下一步的發酵作好準備。

　　纖維素酶制劑更新換代迅速

　　針對纖維素乙醇行業而研制的酶制劑近些年更新換代迅速。

　　以酶制劑行業巨頭諾維信為例，從2009年至今，已推出三代纖維素酶制劑。

　　2009年，該公司首次推出可大規模供貨的復合纖維素酶制劑Cellic CTec，也是第一次為全球纖維素乙醇生產提供了可用于工藝優化和標準化的酶制劑。

　　2010年，第二代Cellic CTec2是世界范圍內第一款商業可行的纖維素酶，纖維素乙醇的生產成本已經能夠與一代玉米乙醇相比較，開始進入商業化準備階段。

　　今年，諾維信將第三代纖維素酶Cellic CTec3投放市場，意大利M&G建設中的全球第一家5萬噸級纖維素乙醇生產廠選擇了這款酶制劑，向生產成本的經濟化發起新的沖擊。

　　諾維信中國政府事務與公共關系高級經理朱曉青向《中國科學報》記者介紹，相比市面上已有的用于催化分解生物質的普通酶制劑，Cellic CTec3所需的用量只有前者的五分之一。Cellic CTec3含有專一性強的各種高活性的纖維素酶組分，包括改進型?茁-葡萄糖甘酶以及一系列新型半纖維素酶，依托這些酶的共同作用，Cellic CTec3的轉化效率比Cellic CTec2提高了至少50%。

　　除了轉化效率大幅提高以外，Cellic CTec3的適應性和寬容性也更強。