في إطار أهداف "الكربون المزدوج" ، تم تقديم سلسلة من إرشادات التنفيذ ، مما كشف النقاب عن إمكانات هائلة في المحيطات الزرقاء الناشئة. يمكن التعامل مع تحقيق حياد الكربون من ثلاثة اتجاهات رئيسية: توليد الطاقة ، واستهلاك الطاقة ، وإعادة تدوير الموارد. ومن الأمثلة على ذلك استبدال النفط غير المتجدد بالطاقة النظيفة ، واعتماد عمليات إنتاج ومعدات تنبعث منها كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون ، وإعادة تدوير وإعادة استخدام المنتجات البلاستيكية التقليدية. من بين هذه المسارات المختلفة ، تبرز البيولوجيا الاصطناعية على أنها واعدة بشكل خاص.
المحيط الأزرق الجديد للبيولوجيا الاصطناعية
انبعاثات الكربون العالمية تنبع في المقام الأول من استهلاك الطاقة واستخدام المواد. يتم استهلاك ما يقرب من مليون طن من مواد البوليمر سنويًا ، حيث يطلق كل طن 8-9 طن من ثاني أكسيد الكربون. هذا يعني أن البشرية تولد 4-5 مليار طن من الكربون فقط من مواد البوليمر ، مما يشكل تحديات كبيرة للاستدامة البيئية والتنمية العالمية. تقدم البيولوجيا الاصطناعية ميزة منخفضة الكربون على جبهتي توليد الطاقة واستهلاكها. من خلال الاستفادة من البيولوجيا التخليقية لبناء مصانع الخلايا الميكروبية ، يمكن تحويل الموارد البيولوجية المتجددة مثل السكريات إلى مجموعة واسعة من المواد الكيميائية السائبة. وهذا يتيح الإنتاج الأخضر والنظيف للمواد الكيميائية السائبة ، والحد من الاعتماد على الموارد البترولية ومعالجة الاستهلاك العالي للطاقة والتلوث المرتبط بتصنيع البتروكيماويات. علاوة على ذلك ، ظهر استخدام الأساليب الكيميائية الحيوية أو البيولوجية لإنتاج المواد الكيميائية كمجال تصنيع جديد ، مما أعاد تشكيل استراتيجيات الأعمال والتأثير على تصورات المستهلكين.
مجموعة من شركات البيولوجيا التخليقية (على سبيل المثال ، الجنكو ، الأميريس ، الزيمرجين ، العارضة ، إلخ) تشهد نموًا سريعًا. وفقًا لبيانات من أبحاث السوق الشفافة ، بلغ سوق البيولوجيا الاصطناعية العالمي مليار دولار بمن المتوقع أن يتجاوز 40 مليار دولار (بمليار يوان) بواسطة ،.
لقد مكنت مصانع الخلايا التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات مثل تعديل الجينوم والتنظيم متعدد الجينات وسقالات البروتين والفحص عالي الإنتاجية من إنتاج مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية السائبة. أدى تدفق رؤوس الأموال إلى تمكين المزيد من شركات خدمات البيولوجيا التخليقية من زيادة الإنتاج وتقديم منتجات ذات إمكانات كبيرة إلى السوق.
تتمتع البيولوجيا الاصطناعية بآفاق تطبيق واسعة في مجالات مثل المواد الكيميائية الحيوية ، والمواد الحيوية ، والطاقة الحيوية. من بينها ، ثلاث فئات من المواد الكيميائية السائبة-الأمينات العضوية (e. ز. ، كادافيرين ، بوتريسين ، كابرولاكتام) ، أحماض عضوية (e. ز. ، حمض السكسينيك ، حمض اللاكتيك ، حمض المالونيك ، حمض إل ماليك ، حمض الأديبيك) ، والكحول العضوي (e. ز. ، 1 ، 3-بروبانيديول ، 1 ، 4-بوتانيديول ، أيسوبوتانول)-لها تطبيقات واسعة النطاق بشكل خاص.
مع تقدم التكنولوجيا ، تم تحقيق اختراقات في بناء مصانع الخلايا وتصميم المسارات الأيضية لعمليات التخمير. ومع ذلك ، فإن فصل وتنقية منتجات التخليق الحيوي لا يزال يشكل عنق الزجاجة لتصنيع البيولوجيا الاصطناعية. يشير خبراء الصناعة إلى أن التحدي المتمثل في استخدام الطرق البيولوجية لاستبدال الطرق الكيميائية لإنتاج المواد الكيميائية بكميات كبيرة لا يكمن في التحويل بل في التنقية. بعد التخمير ، هناك العديد من الشوائب داخل الخلايا. بالنسبة للبلمرة الجزيئية العالية ، يجب أن تكون المواد الخام نقية بشكل استثنائي. ومع ذلك ، فإن الخلايا البيولوجية معقدة للغاية ومتنوعة. في حين أنها يمكن أن تنتج المواد الكيميائية المتخصصة مع الأداء المتفوق أن الطرق الكيميائية لا يمكن توليفها ، فإنها تولد أيضا مجموعة متنوعة من الأيضات ، مما يؤدي إلى انخفاض غلة المنتج المستهدف. بعد كل شيء ، من الصعب فهم التفاصيل المعقدة لجميع التحولات أثناء التخمير. يؤدي تعزيز نقاء المنتج المستهدف إلى زيادة التكاليف ، مما يجعل تكلفة التصنيع البيولوجي أعلى بكثير من المنتجات المماثلة المنتجة كيميائيًا.
كيفية اختيار طريقة الفصل والتنقية الصحيحة
بالنسبة لمصنعي المواد الكيميائية البيولوجية الاصطناعية ، فقط من خلال إنتاج منتجات عالية النقاء يمكن اعتمادها على نطاق واسع من قبل المستخدمين في المصب وتحقيق الربحية من خلال وفورات الحجم. بالنسبة للمصنعين ، عند إنتاج منتجات ذات قيمة مضافة عالية على نطاق أصغر ، فإن الأولوية هي إحضار المنتج بسرعة إلى السوق ، حيث تكون طرق الفصل التي تلبي متطلبات النقاء هي الخيار الأول. بمجرد أن يتم إنتاج المنتج بكميات كبيرة ، يجب أن تكون الأسبقية لطرق الفصل لتقليل التكاليف. بالنسبة للمواد الكيميائية السائبة المنتجة على نطاق عشرات الآلاف من الأطنان ، يتم استخدام مزيج من عمليات الوحدات المتعددة عادة للفصل. يوضح الرسم البياني أدناه النضج التكنولوجي لتقنيات الفصل المختلفة ، مثل التقطير والامتصاص والتبلور وفصل الأغشية واللوني.
بالنسبة للشركات التي تنتج المواد الكيميائية باستخدام أساليب البيولوجيا التخليقية ، فإن الاعتماد على معدات الفصل والتنقية التقليدية يجعل من الصعب تلبية متطلبات الفصل عالية النقاء. بالإضافة إلى ذلك ، تميل المواد الحساسة للحرارة إلى التحلل في درجات حرارة عالية ، ويشكل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل المرتبطة بعمليات درجات الحرارة العالية مصدر قلق كبير لهذه الشركات. على سبيل المثال ، الطريقة التقليدية لفصل الكادفيرين تنطوي على الاستخلاص والتقطير ، وتحقيق نقاء يبلغ 1. على النقيض من ذلك ، فإن طريقة الفصل الجديدة-التبلور الذائب-تفصل الكادفيرين من خلال عمليات التبلور والتعرق والذوبان ، وتحقيق نقاء المنتج من. تلبية متطلبات درجة البوليمر بفعالية. علاوة على ذلك ، يعمل تبلور الذوبان في درجات حرارة منخفضة ، مما يمنع التغيرات الكيميائية في المواد الحساسة للحرارة ويقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.
[1] دراسة على تخليق l-Lysine إلى كادافيرين محفز بواسطة E. coli المؤتلف Bl-DAB وتنقية [D]
مثال آخر على كفاءة التخمير العالية ولكن الاختناقات في الفصل والتنقية هي إنتاج حمض اللبنيك (PLA). نقاء حمض اللاكتيك يؤثر بشكل كبير على تكلفته ، وتحديد سعر PLA في نهاية المطاف. تطوير جيل جديد من تقنيات تنقية حمض اللاكتيك هو المفتاح للتغلب على هذا الاختناق. اعتمد دودجن تقنيات فصل متعددة ، تهدف إلى تقليل تكلفة PLA إلى أقل من $. أجرى مصنعنا المعياري التجريبي في نينغشيا التحقق على نطاق صناعي من مختلف تقنيات الفصل المقترن ، مما ساهم في تحقيق اختراقات لشركات البيولوجيا الاصطناعية المتعددة محليًا ودوليًا.
فتح المسرع لابتكار العمليات والمعدات
لقد أحدثت البيولوجيا الاصطناعية ثورة في الإنتاج الكيميائي ، وعزز التطور السريع للشركات ذات الصلة في الداخل والخارج ثقة السوق. إن تسريع تصنيع المنتجات أمر حتمي ، والشركاء المتطورون وذوي الخبرة في مجال الفصل بمثابة مسرعات رئيسية في هذه العملية.
يعمل دودجن كمحفز لقيادة الابتكارات في عمليات الإنتاج والمعدات. مع حلول شاملة في مجال الفصل ، نقدم حلولاً فعالة من حيث التكلفة وفعالة لمساعدة العملاء على اختيار طرق فصل موثوقة. مركز البحث والتطوير لدينا موجه نحو المستقبل ، ويستفيد من القدرات العلمية والتكنولوجية القوية لتعزيز كفاءة الفصل من خلال اقتران تقنيات الفصل المتعددة ، مع تطوير معدات عملية مبتكرة مصممة خصيصًا لاحتياجات المواد الكيميائية البيولوجية الاصطناعية. في مجال البيولوجيا التركيبية المواد الكيميائية السائبة ، لدينا خبرة واسعة في مراحل الفصل والتنقية. بالإضافة إلى تقديم حلول فصل متقدمة ، نقدم خدمات التحقق الصناعي على نطاق تجريبي لمساعدة عملائنا على تسريع تصنيع المنتجات. وهذا لا يعزز مركزها التنافسي في السوق فحسب ، بل يمكّنها أيضا من اغتنام فرص التنمية المستقبلية.
إذا كنت مهتمًا بتكنولوجيا الفصل الخضراء لدينا ومعدات فصل الكيماوياتيرجى مسح رمز الاستجابة السريعة أدناه للحصول على مزيد من المعلومات.
إذا كنت مهتمًا بنايرجى مسح رمز الاستجابة السريعة أدناه للحصول على مزيد من المعلومات.
