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一、成果簡(jiǎn)介 α-酮戊二酸又稱α-膠酮酸（２-氧代戊二酸或α-羰基戊二酸），是三羧酸循環(huán)（TCA）中重要的 中間產(chǎn)物。α-酮戊二酸在生物體內(nèi)參與氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素的合成以及能量代謝，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、有機(jī)合成、化妝品、飼料等行業(yè)。在食品領(lǐng)域，α-酮戊二酸與精氨酸等氨基酸復(fù)配， 能快速幫助運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充能量，可用于開發(fā)功能飲料。在醫(yī)藥行業(yè)，服用α-酮戊二酸能減輕腎病患者 

本課題組在非均相氧化羰基化法一步碳酸二苯酯的進(jìn)展 本課題組2000年就提出非均相一步合成DPC且在此方面作了大量的工作首先對(duì)催化劑載體的制備方法進(jìn)行了研究，現(xiàn)在其收率可達(dá)到26％、選擇性能達(dá)到99％。發(fā)表有關(guān)論文13篇，其中SCI收錄5篇、EI收錄兩篇，發(fā)明專利1項(xiàng)。申報(bào)并獲得授權(quán)的與之相關(guān)的項(xiàng)目有：國(guó)家自然基金2項(xiàng)，省項(xiàng)目2項(xiàng)，武漢市科委重大攻關(guān)項(xiàng)目1項(xiàng)。所以本課題組的實(shí)驗(yàn)室小試成果在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道中尚處于先進(jìn)水平。

目前生物柴油的制備方法一般是通過酯交換反應(yīng)生產(chǎn)。酯交換法主要有酸催化酯交換、堿催化酯交換、酶法催化酯交換、多相催化酯交換、均相體系催化酯交換和超臨界酯交換。傳統(tǒng)的化學(xué)法通常采用強(qiáng)酸（硫酸）或強(qiáng)堿（KOH 和 NaOH）作催化劑，是均相催化反應(yīng)過程，反應(yīng)條件相對(duì)溫和，反應(yīng)速率快，但這些催化劑具有強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng)結(jié)束后需對(duì)它們進(jìn)行中和和分離等后續(xù)處理，工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加，還存在廢水和廢渣排放等環(huán)境污染問題，因此采用非均相催化技術(shù)制備生物柴油勢(shì)在必行。

人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費(fèi)方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計(jì)，全世界每年由光合作用而固定的碳達(dá)2×1011 噸，含能量達(dá)3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當(dāng)于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測(cè)算，我國(guó)擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國(guó)目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導(dǎo)致生物質(zhì)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當(dāng)作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費(fèi) 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運(yùn)輸?shù)缺锥耍瑫r(shí)相對(duì)于燃煤可以減少硫排放，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場(chǎng)合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢?duì)重金屬?gòu)U水處理及土壤恢復(fù)與改良具有巨大的應(yīng)用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應(yīng)用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個(gè)過程且二者可分步或同步進(jìn)行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學(xué)物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴(kuò)大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進(jìn)行活化；化學(xué)活化則采用化學(xué)物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點(diǎn)在于反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)耗能大，傳熱效率低和反應(yīng)原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時(shí)快速均勻升溫從而達(dá)到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡(jiǎn)單、升溫速率快、反應(yīng)效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達(dá)到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應(yīng)溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對(duì)人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強(qiáng)（下將水熱反應(yīng)釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機(jī)分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時(shí)在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復(fù)及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長(zhǎng)，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對(duì)于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護(hù)均有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本項(xiàng)目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機(jī)物，酸進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達(dá)到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應(yīng)用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤(rùn)，干燥后進(jìn)行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進(jìn)行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)技術(shù)開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時(shí)間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計(jì)；技術(shù)指標(biāo)生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟(jì)效益初步分析生物質(zhì)炭售價(jià)按3000元/噸計(jì)算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計(jì)算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項(xiàng)目作為生物質(zhì)炭新工藝相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時(shí)具有很好的推廣前景。

"本項(xiàng)目主要是針對(duì)高濃度氨氮廢水處理過程中存在氨氮處理效果差，處理效率低、氨氮吹脫過程中能耗較大、粗氨氣吸附提純過程中高溫對(duì)于吸附材料的影響和水蒸氣對(duì)于吸附過程的影響、回收產(chǎn)品（氨水或硫酸銨）純度不高等技術(shù)問題。 本項(xiàng)目以高濃酚氨廢水為處理對(duì)象，采用“催化吹脫-樹脂吸附”技術(shù)，通過“高效催化”、“低溫吹脫”、“強(qiáng)化吸附”等技術(shù)手段，同步實(shí)現(xiàn)氨氮高效吹脫、分離、提純，從而實(shí)現(xiàn)酚氨廢水的深度脫氨，實(shí)現(xiàn)氨氮的強(qiáng)化去除、高效回收和提純精制，減少后續(xù)生化單元處理規(guī)模和運(yùn)行成本，同時(shí)保障了回收產(chǎn)品的純度，實(shí)現(xiàn)資源回用，具有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。"

利用 外源化學(xué) 手段 實(shí)現(xiàn) 生物大分子的功能 調(diào)控 ，一直以來都是化學(xué)生物學(xué) 的重要研究方向之一。陳鵬課題組長(zhǎng)期致力于 “ 活細(xì)胞上的化學(xué) 反應(yīng) ” 的開發(fā)與應(yīng)用 ， 提出 并發(fā)展 了 “ 生物正交斷鍵反應(yīng)（ Bioorthogonal  c leavage reaction ） ”  這一 新反應(yīng)類型 ，突破了在活體內(nèi)研究蛋白質(zhì)功能的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了一系列原始創(chuàng)新 （ Nat. Chem.   2014,  6 , 352-61 ;  Nat. Chem. Biol.  2016,  12 , 129-37 ;   Nature  201 9,   569 , 509-13 ） 。

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，通過建立生物催化與轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)，大力發(fā)展工業(yè)生物技術(shù)；以生物技術(shù)高效制造精細(xì)化學(xué)品為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高值精細(xì)化學(xué)品的原料替代和生產(chǎn)路線替代，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級(jí)，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)生物產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，引領(lǐng)生物經(jīng)濟(jì)浪潮。以國(guó)家重大需求和科學(xué)前沿為導(dǎo)向，以工業(yè)生物技術(shù)為中心，形成基礎(chǔ)研究－共性關(guān)鍵技術(shù)－產(chǎn)品工程一體化的研究體系。

本發(fā)明涉及一種用于生物油催化提質(zhì)的催化劑及制備方法，包括催化劑活性成分和 催化劑載體，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述催化劑活性成分及催化劑載體的組成為： NiO 為 10-32wt％；MoO3 為 5-18wt％；CoO 為 5-15wt％；余分為白云石催化劑載體。本發(fā)明 的優(yōu)點(diǎn)在于采用廉價(jià)易得的白云石作為催化劑載體，催化活性組分為鎳、鈷和鉬復(fù)合組分， 使生物油酸性減弱、含氧量降低。該催化劑制備簡(jiǎn)單、強(qiáng)度大、催化活性強(qiáng)、可再生，不僅 可用于生物質(zhì)制備優(yōu)質(zhì)生物油，也可應(yīng)用于生物油催化重整制氫。

本發(fā)明涉及一種仿生有機(jī)胍催化劑合成醫(yī)用生物降解材料的工藝方法，特別是醫(yī)用生物降解性聚酯類聚合物合成的新工藝方法，其特點(diǎn)是使用無毒、無金屬的仿生醋酸六丁基胍和醋酸四甲基二丁基胍為催化劑進(jìn)行環(huán)酯類單體(L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯，ε-己內(nèi)酯)的開環(huán)聚合反應(yīng)，從而合成高度生物體安全性醫(yī)用生物降解材料。這一新工藝方法避免了使用目前廣泛使用的具有細(xì)胞毒性的辛酸亞錫類催化劑。本工藝采用本體聚合法，聚合反應(yīng)具有受控、活性聚合反應(yīng)特點(diǎn)，不僅可合成均聚物，并且能用于合成具受控組成的嵌段共聚物。本工藝無三廢污

1.痛點(diǎn)問題 本技術(shù)聚焦于利用生物法合成化妝品領(lǐng)域里的一些功效活性成分。化妝品中的小分子功效活性分子如四氫嘧啶、小分子透明質(zhì)酸、唾液酸等在化妝品行業(yè)具有重要的應(yīng)用。 四氫嘧啶作為一種化妝品領(lǐng)域的一種新型功效分子具有平衡細(xì)胞的滲透壓，在高溫、干燥和輻射等逆境下，對(duì)酶、DNA、細(xì)胞膜和整個(gè)細(xì)胞提供保護(hù)作用，因此近年來在化妝品中被用于保濕、抗氧化、防止紫外線傷害。 透明質(zhì)酸主要作為一種高效的保濕劑廣泛應(yīng)用于化妝品行業(yè)，尤其小分子量透明質(zhì)酸具有更好的透皮性能，目前剛剛進(jìn)入市場(chǎng)，作為一種潛在的新產(chǎn)品在化妝品和保健品領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。 唾液酸是人體中一種重要的生理活性物質(zhì)，是大腦神經(jīng)節(jié)苷脂和糖蛋白的主要組成部分，2021年剛剛被批準(zhǔn)作為化妝品添加原料，主要作為活性氧清除劑，刺激皮膚細(xì)胞新陳代謝，減緩衰老，預(yù)防色斑等作用。 2.解決方案 本項(xiàng)技術(shù)是針對(duì)四氫嘧啶、唾液酸、透明質(zhì)酸等三種目標(biāo)分子通過合成生物學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)代謝途徑和細(xì)胞工廠，所構(gòu)建的菌株與現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)相比具有更好的生物安全性，產(chǎn)品的最終發(fā)酵濃度較上述企業(yè)工業(yè)使用菌株相比產(chǎn)量提高了15%以上。 合作需求 尋找應(yīng)用場(chǎng)景： 透明質(zhì)酸、四氫嘧啶、燕窩酸這幾項(xiàng)產(chǎn)品，目前存在市場(chǎng)雜亂的情況，需要針對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)產(chǎn)品的應(yīng)用化開發(fā)。在后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化過程中，本項(xiàng)目希望能夠?qū)拥皆卺t(yī)藥、化妝品、食品領(lǐng)域中的資源，針對(duì)具體需求，進(jìn)行應(yīng)用化開發(fā)。