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生物基高性能尼龙原料1,5-戊二胺的生物催化合成技术
  发布时间:2018-05-21    供稿部门:产业合作部

  项目概况 

  目前的尼龙产品是利用石油产品的原料来聚合生产的。杜邦公司在上世纪30年代发明尼龙时最先研究出的是使用戊二胺与二元酸聚合的高性能的尼龙产品,但由于戊二胺价格昂贵,杜邦后来推出的产品是由己二胺和己二酸合成的尼龙66。目前国内己二胺主要依靠进口。 

  赖氨酸可以一步脱羧生成戊二胺。国内赖氨酸产能严重过剩已达到60%,根据生物发酵产业协会数据,过剩情况有可能进一步加剧。发展以赖氨酸为原料生产戊二胺的新技术,有助于利用和消化已有赖氨酸产能,延长产业价值链,上下游联动,解决产能严重过剩带来的就业危机、产业危机,具有重要的社会效益和经济效益。 

  市场前景 

  15-戊二胺,类似己二胺,与二元酸聚合生产尼龙5X(尼龙54、尼龙56等),性能媲美甚至超越了经典的尼龙66,主要应用领域是纤维(如服装、汽车轮胎帘子布、地毯和管道等)和工程塑料(如电子仪器产品和汽车的部件等)。全球尼龙的总需求量超过700万吨/年,己二胺作为尼龙原料的市场需求已经超过200万吨/年。 

  未来应用生物技术合成的戊二胺将具有4大优势:1、生物基材料的新概念,生产不再使用石油原料,而是采用可以再生的糖基原料;2、尼龙54、尼龙56材料性能高,市场巨大;3、替代国际进口的己二胺,促进中国尼龙产品摆脱进口限制(包括军用材料),可以让中国企业全面进军国际市场;4、与传统的进口己二胺相比,戊二胺具有巨大的成本优势。 

  技术特点 

  本项目建立了从葡萄糖生产戊二胺完整的工艺包。创新了自有知识产权的赖氨酸生产菌种,糖酸转化率达到75%,居报道最高水平;通过蛋白质工程手段获得了耐受高温、高pH且具有高活性的赖氨酸脱羧酶突变体,其酶学性能处于已报道的最高水平;通过调整酶的生产工艺和赖氨酸催化工艺,利用该酶进行戊二胺转化,1吨发酵罐上6 h内可以获得218 g/L的戊二胺,摩尔转化率大于98%;打通了戊二胺提取路线。经过初步核算,戊二胺的生产成本可以控制在1.4万每吨左右,远远低于己二胺(2.5万每吨)。 

  该成果已申请4项中国发明专利,一项专利在中国、美国、日本、欧洲、加拿大布局,并已经获得中国、日本和美国专利局授权。 

  投资与效益分析 

  国内外多家公司正在大力推进以戊二胺为单体的尼龙5X产品。聚合级己二胺2.5-3/吨。鉴于本成果在菌种、酶和工艺的整体优势,以建成10万吨产能测算,未来的产值可达25亿元,毛利10亿元。 

  发布及更新时间    

  2018年5 

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