【儀器網(wǎng) 材料化工】作為五大工程塑料之一，尼龍不僅是生活中常見的尼龍繩、尼龍布料等物品的原料，還廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械制造、電氣電子等行業(yè)，用于制作軸承、齒輪、風(fēng)扇葉片、電磁分配閥座等零部件。尼龍有多個品種，常見的是尼龍6和尼龍66。相較之下，尼龍66擁有更大的強(qiáng)度、更好的耐磨性，在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是汽車工業(yè)領(lǐng)域有著更為廣泛的應(yīng)用。雖然尼龍66的市場規(guī)模無法于尼龍6相比，但是近年來隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，尼龍66的需求還在不斷快速增長。與此同時，生產(chǎn)尼龍66帶來的環(huán)境污染問題也愈加明顯。
尼龍66的生產(chǎn)工藝一般是采用化學(xué)法合成，即用己二酸和己二胺制成尼龍-66鹽后在水溶液中進(jìn)行縮聚。其中制備己二酸需要利用多步驟、高耗能的化學(xué)氧化方法，利用濃硝酸氧化環(huán)己烷，因此會產(chǎn)生大量一氧化氮、一氧化二氮等能對臭氧層造成破壞的溫室氣體，不僅污染大氣環(huán)境，還會加劇臭氧層空洞、大氣變暖等問題。
多年來，科學(xué)家一直在探索綠色清潔的己二酸合成方法以減少氮氧化物污染，并且有了不少研究成果。例如2015年中國臺灣清華大學(xué)的兩位研究者在常溫常壓條件下利用臭氧和紫外線氧化環(huán)己烷(或環(huán)己醇、環(huán)己酮)得到己二酸；近期德國阿爾伯特-愛因斯坦大學(xué)的研究團(tuán)隊采用鈀金屬催化體系以丁二烯為原料，通過雙羰基化反應(yīng)一步制成己二酸酯等。然而這些新工藝由于催化劑成本、催化效率、生產(chǎn)能力和規(guī)模化等問題，至今仍未實(shí)現(xiàn)廣泛的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
隨著工業(yè)生物技術(shù)的快速發(fā)展，在化學(xué)合成法之外，生物合成法也開始應(yīng)用于己二酸的合成上。2000年含有從環(huán)己醇到己二酸的轉(zhuǎn)化途徑的基因簇被發(fā)現(xiàn)，生物轉(zhuǎn)化環(huán)烷烴到環(huán)己醇進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為己二酸的途徑得以確定。隨后研究者在己二酸生物合成途徑的開發(fā)上做了許多探索。
本月《自然·通訊》上刊登了一項(xiàng)我國研究團(tuán)隊利用多酶級聯(lián)催化方法將環(huán)烷烴或環(huán)烷醇轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的二元羧酸尼龍單體的研究成果。研究團(tuán)隊設(shè)計了一條含8個酶的生物合成途徑，并利用3種大腸桿菌進(jìn)行表達(dá)，組合獲得菌群催化劑。這種生物合成方法只需要在常溫、常壓和水相的溫和條件下就可以進(jìn)行催化反應(yīng)使環(huán)己烷成為己二酸，不僅綠色、高效，而且成本低、后續(xù)處理簡單，有望解決困擾尼龍66產(chǎn)業(yè)發(fā)展的污染問題。
工業(yè)單位的污染排放監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的重要市場。尼龍66的生產(chǎn)會產(chǎn)生氮氧化物，因此在環(huán)保政策約束下需要安裝空氣監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測廢氣排放情況。如果新的綠色生產(chǎn)工藝得到推廣，相關(guān)監(jiān)測設(shè)備的需求必然會受到影響。然而我們也不必過于擔(dān)心。隨著各國對環(huán)境保護(hù)越來越重視，環(huán)境監(jiān)測市場在很長一段時間內(nèi)整體還將持續(xù)增長。發(fā)展綠色生產(chǎn)工藝的不只有己二酸一種，雖然工藝的發(fā)展會減少相關(guān)企業(yè)對監(jiān)測設(shè)備的需求，但是對于規(guī)模龐大的整體市場來說，受到的影響有限。
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