1. El estado de la química fina en la economía nacional
Todos sabemos que la química fina es la industria química que produce productos químicos finos, incluyendo principalmente medicamentos, colorantes, pesticidas, recubrimientos, superficies, etc. Sectores tradicionales de la industria química como activadores, catalizadores, aditivos y reactivos químicos, así como nuevos campos que se han desarrollado gradualmente en los últimos 20 años, como aditivos alimentarios, aditivos para piensos, productos químicos para yacimientos petrolíferos, productos químicos para la industria electrónica. , productos químicos para cuero y materiales poliméricos funcionales, materiales de ciencias biológicas, etc. China es un país con una gran población y la supervivencia y la calidad de vida de más de mil millones de personas están estrechamente relacionadas con la química fina. El aumento de la producción de cereales requiere una variedad de pesticidas, reguladores del crecimiento de las plantas, herbicidas y fertilizantes compuestos altamente eficientes y poco tóxicos. Se necesita una variedad de medicamentos y antibióticos para combatir la enfermedad; la industria petroquímica requiere catalizadores, tensioactivos, aditivos para el petróleo y aditivos para el caucho. Las industrias de la confección y la seda requieren tintes, auxiliares textiles y pigmentos de alta calidad; para embellecer el medio ambiente y mejorar las condiciones de vida se necesitan diferentes recubrimientos y adhesivos; se informa que un televisor está relacionado con más de 2.000 productos químicos, la mayoría de los cuales es un; química fina.
Es precisamente debido a la enorme contribución de los productos químicos finos a la economía nacional y a la vida de las personas que mi país ha incluido los productos químicos finos como un foco estratégico nacional de desarrollo económico, como uno de los siete proyectos clave. Después de más de 20 años de arduo trabajo, la industria de química fina de China ha logrado grandes avances. En la actualidad, el número total de empresas de química fina en mi país ha llegado a más de 11.000, y hay más de 7.000 empresas de química fina en el campo tradicional, incluidas 1.525 empresas de tintes y pigmentos, 65.438 empresas de procesamiento de preparaciones y pesticidas y 4.544 empresas de recubrimiento. empresas productoras. Hay 3.900 empresas de química fina en nuevos campos. El valor total de producción de productos químicos finos alcanzó 654,38 mil millones de yuanes, de los cuales el valor de producción de productos químicos finos en nuevos campos fue de 60 a 70 mil millones de yuanes. La producción de diversos productos químicos finos, como tintes y pesticidas, se encuentra entre las primeras del mundo. Algunos productos de química fina pueden satisfacer la demanda interna.
El desarrollo de la química fina ha promovido el nivel de la confección, la alimentación, el transporte y su uso en la agricultura, la medicina, la impresión y teñido de textiles, el cuero, la fabricación de papel y otras industrias. , al tiempo que aporta beneficios económicos a estas industrias.
El desarrollo de la química fina proporciona garantía para el desarrollo de altas y nuevas tecnologías como la biotecnología, la tecnología de la información, nuevos materiales, nuevas tecnologías energéticas y la protección del medio ambiente.
El desarrollo de productos químicos finos proporciona directamente catalizadores, aditivos, gases especiales, materiales especiales (anticorrosión, resistencia a altas temperaturas, resistencia a disolventes), retardantes de llama, materiales de membrana, aditivos diversos, tensioactivos industriales y medioambientales. productos químicos de protección, etc. Se utiliza en la producción y procesamiento de los tres principales materiales sintéticos (plásticos, caucho y fibras) en la industria petrolera y petroquímica, asegurando y promoviendo así el desarrollo de la industria petroquímica.
El desarrollo de la química fina ha mejorado la profundidad de procesamiento de la industria química y los beneficios económicos de las grandes empresas petroleras y químicas.
El desarrollo de la química fina ha mejorado los beneficios económicos generales de la industria química del país y ha mejorado la fortaleza económica del país.
Hoy en día, la química fina se ha convertido en una de las prioridades estratégicas para el desarrollo de la industria química mundial y en uno de los focos de feroz competencia en la industria química. Por lo tanto, la Comisión Estatal de Economía y Comercio señaló en el esquema del "Décimo Plan Quinquenal" de ajuste estructural industrial que el desarrollo de la industria química debería centrarse en "fertilizantes, pesticidas y productos químicos finos". Los fertilizantes y pesticidas están directamente relacionados con la producción de alimentos, por lo que los productos químicos finos son tan importantes como la producción de alimentos. Sólo pueden basarse en el país y no pueden depender de países extranjeros. Es un sector económico indispensable e importante relacionado con la economía nacional y el sustento de la gente. .
Dos. El estado de desarrollo de la química fina en el país y en el extranjero
Según las estadísticas, hay 17 empresas químicas entre las 500 principales del mundo, entre las cuales las principales son DuPont, BASF, Hoechst y Bayer, Dow of the United Estados Unidos y Ciba-Cargill de Suiza.
Todos tienen más de 100 años. Antes de la década de 1970, la industria petroquímica se desarrolló vigorosamente y más tarde se dedicó gradualmente a la química fina. Alemania es el primer país en desarrollar productos químicos finos. Comenzaron con la industria química del carbón, que antes de la década de 1950 representaba alrededor del 80% de las materias primas. Sin embargo, debido a la ruta del proceso químico del carbón y a la baja eficiencia, la proporción de productos químicos que utilizan petróleo como materia prima se disparó de 65.438 a 0,970, alcanzando más del 80%.
DuPont es la empresa química más grande del mundo, fundada en 1802. La transición de la industria petroquímica a la industria química fina comenzó alrededor de 1980 más tarde que en Alemania, pero se desarrolló rápidamente. La empresa tiene como objetivo mejorar la calidad, reducir costos y mejorar la competitividad en el mercado de productos generales anteriores. Desde la década de 1980, ha ampliado la producción de productos químicos especiales, principalmente productos químicos finos como pesticidas, productos farmacéuticos, polímeros especiales y materiales compuestos. El objetivo a largo plazo de la empresa es desarrollar productos de ciencias biológicas, como productos para el cuidado de la salud, fármacos anticancerígenos y antienvejecimiento y productos médicos biónicos. Desde 65438 hasta 0995, la empresa obtuvo una ganancia de 3.300 millones de dólares.
Dow Chemical Company se fundó en 1897. A finales de la década de 1970, mediante el ajuste de la estructura del producto, fortalecimos la producción de productos farmacéuticos y diversos polímeros de ingeniería, especialmente recubrimientos y adhesivos para automóviles. El valor de la producción de productos químicos finos de la empresa en 1973 fue de sólo 540 millones de dólares estadounidenses, y el índice de productos químicos finos fue del 18%, que se disparó al 50% en 1996. A principios de la década de 1990, el valor total de la producción era de 20 mil millones de dólares, y el valor de la producción de productos químicos finos representaba 110 mil millones de dólares.
BASF, Hoechst y Bayer son los tres pilares de las empresas químicas alemanas. La mayoría de ellos utilizan fusiones, transferencias y ventas como medio para aumentar la inversión, implementar negocios centrales con el poder de la tecnología y hacer todo lo posible para aumentar la proporción de negocios principales y la participación de mercado de los productos líderes. Centrarse en el desarrollo de campos de alta tecnología como atención médica y suministros médicos, productos químicos agrícolas, productos químicos electrónicos, suministros de diagnóstico médico, suministros de información y video, productos químicos aeroespaciales, nuevos materiales, etc., lo que ha mejorado enormemente el contenido científico y tecnológico. y beneficios económicos de los productos de química fina. Por ejemplo, las ventas de varios productos especializados, como los revestimientos y las resinas fotosensibles de BASF, representaron el 30 por ciento de las ventas totales, de 65.438 + 11 por ciento en 1980 al 30 por ciento en 1995. El volumen de negocios de la empresa en 1994 ascendió a 46,2 mil millones de marcos alemanes, en 1996 en Hoechst a 521 millones de marcos alemanes y en Bayer a 26,7 mil millones de dólares. Todos ellos conceden gran importancia al desarrollo de la alta tecnología. A finales de 1995, Bayer había obtenido 155.000 patentes y 24.000 productos. Sus productos farmacéuticos líderes tienen una historia de 100 años.
La empresa suiza Ciba-Jiaji es un fabricante mundialmente famoso de pesticidas, medicamentos, colorantes, aditivos, cosméticos, detergentes, adhesivos para aviación, etc. , y es la única empresa a gran escala en el mundo que subcontrata el desarrollo de química fina con todas las materias primas. En 1994, el volumen de negocios fue de 16.100 millones de dólares EE.UU. y la tasa de productos químicos finos ocupó el primer lugar en el mundo, alcanzando más del 80%.
Los países desarrollados continúan ajustando la estructura de productos de la industria química en función de las necesidades de beneficios económicos y desarrollo, así como de la orientación del mercado, el medio ambiente y los recursos. El foco de su transformación son los productos químicos finos, y el desarrollo de productos químicos finos se ha convertido en una tendencia mundial. En 1991, las ventas mundiales de productos químicos finos superaron los 40.000 millones de dólares, principalmente en Europa occidental, los Estados Unidos y el Japón. A principios de la década de 1990, la tasa de uso de productos químicos finos en los países desarrollados era de alrededor del 55%, y aumentó al 60% a finales de la década de 1990. La velocidad de desarrollo de la química fina siempre ha sido mayor que la de otras industrias. Tomemos a Estados Unidos como ejemplo. A finales de la década de 1980, la tasa de crecimiento industrial era del 2,9% y la de la química fina llegaba al 5%. Sus principales objetivos de desarrollo son ampliar la producción de productos especiales, como productos farmacéuticos y para el cuidado de la salud, productos químicos electrónicos, polímeros especiales y materiales compuestos, y desarrollar vigorosamente productos de ciencias biológicas, como medicamentos contra el cáncer, productos médicos biónicos, herbicidas y fungicidas eficientes y libres de contaminación esperan.
Desde que mi país hizo del trabajo refinado un objetivo clave de desarrollo en la década de 1980, las políticas se han inclinado y el desarrollo ha sido rápido. Durante el período del "Octavo Plan Quinquenal", se construyeron 10 centros de desarrollo de tecnología química fina, con una capacidad de producción anual de más de 8 millones de toneladas, alrededor de 10.000 tipos de productos y un valor de producción anual de 90 mil millones de yuanes, lo que supone una base determinada. A finales del siglo XX, la tasa de química fina alcanzó el 35%. En comparación con los países desarrollados del exterior, la brecha es enorme. Necesitan 16.000 tipos de productos químicos finos, y solo la industria electrónica necesita más de 7.000 tipos de televisores en color. La tasa de igualación de los productos nacionales es inferior al 20% y el resto son todos importados. Otros escasean en acabados de tela y acabados de cuero.
Además, la calidad, variedad, nivel técnico, equipo y experiencia de los productos químicos finos de mi país no pueden satisfacer las necesidades de muchas industrias.
Tres. Oportunidades para la química fina
La química fina está estrechamente relacionada con la vida diaria de las personas. Su importancia es tan importante como la producción de alimentos y está relacionada con la seguridad nacional. Por lo tanto, la química fina es una de las industrias pilares de China. A principios del nuevo siglo, la Comisión Estatal de Economía y Comercio incluyó la química fina entre las prioridades de desarrollo. Esta es una de las grandes oportunidades para la química fina.
La mayoría de los productos químicos finos producidos tienen nuevas tecnologías, rápidas actualizaciones de variedad, fuerte especificidad técnica, fuerte monopolio, tecnología sofisticada, separación y purificación precisas, alta concentración técnica, pequeño volumen de producción relativo y valor agregado. con alta funcionalidad y especificidad. Muchos expertos y académicos nacionales y extranjeros definen la química fina en el siglo XXI como de alta tecnología. Hay muchas empresas de química fina en parques de alta tecnología extranjeros, como el parque de alta tecnología Les Ulis en los suburbios del suroeste de París, Francia. Lo mismo en casa. Hay un gran número de empresas de química fina en las zonas de desarrollo de alta tecnología de Shanghai, Suzhou y Hangzhou. Mientras sean empresas de alta tecnología, pueden disfrutar de condiciones preferenciales en términos de políticas, financiación, comercio exterior, adquisición de tierras, empleo, etc. Esta es una de las grandes oportunidades para la química fina.
Actualmente, la reestructuración industrial está en marcha en todo el mundo. Con la mejora continua de los requisitos de protección ambiental, los países industrializados como Europa, Estados Unidos y Japón han transferido sucesivamente muchas empresas químicas a países en desarrollo. Si bien intentan trasladar la contaminación, trasladan una cierta cantidad de producción de productos químicos finos de alta tecnología al extranjero, y esta tendencia continúa expandiéndose. Desde la perspectiva del mapa económico mundial, Asia, América del Sur y África son principalmente capaces de aceptar esta transferencia. África no puede permitirse semejante transferencia debido a su atraso económico y tecnológico. Aunque la Zona de Cooperación Económica Sudamericana, encabezada por Brasil, tiene cierta base en economía, tecnología y recursos, la inestabilidad política y los peligros económicos desalientan a los inversores extranjeros. La economía de Asia se está desarrollando rápidamente, especialmente en Asia Oriental y Asia Meridional. Está dotada de recursos naturales y humanos únicos y su nivel económico y tecnológico ha alcanzado un nivel considerable. Entre ellos, la fuerza laboral en los diez países de la ASEAN es barata y China e India son los más competitivos. Debido a que China tiene una situación política estable, políticas preferenciales, una gran capacidad de mercado y está comprometida con la construcción económica, que ha sentado una base sólida para 20 años de reforma y apertura, China es mejor que India. Según las estadísticas de 1995, había cerca de 20.000 empresas químicas con inversión extranjera en China, incluidas 2.206 empresas de química fina. Especialmente en los últimos años, empresas multinacionales internacionales han entrado en China a gran escala, como la empresa de producción de hidrato de hidracina construida por la empresa alemana Bayer en Shanghai, la lisina de la empresa japonesa Ajisen en la planta química de Sichuan, la síntesis de piridina de la empresa estadounidense Lililly en Nantong, Jiangsu, Suiza Niacina y nicotinamida de Lonza en Guangzhou, una empresa conjunta entre American DuPont y Shanghai. Esto promoverá la mejora del nivel de producción de química fina de mi país y el desarrollo de la química fina. Esta es una de las grandes oportunidades para la química fina.
Con el desarrollo de tecnologías nuevas y avanzadas en el mundo y en China, muchas tecnologías nuevas y avanzadas, como la nanotecnología, la tecnología de la información, la biotecnología moderna, la tecnología de separación moderna y la química verde, se combinarán con productos químicos finos para Servir a nuevas y altas tecnologías La tecnología transformará aún más la química fina, ampliará aún más los campos de aplicación de los productos de química fina, y los productos se actualizarán, refinarán, combinarán y funcionalizarán aún más, y se desarrollarán en la dirección de la química fina de alta tecnología. Por lo tanto, la interacción positiva de diversas tecnologías nuevas y avanzadas es la cuarta buena oportunidad que enfrenta la química fina.
Frente a estas cuatro grandes oportunidades, no es de extrañar que los expertos, académicos y personas perspicaces nacionales coincidan en que los productos químicos finos son definitivamente la industria emergente de China con un futuro brillante.
El progreso de la industria y el desarrollo de las empresas requieren del apoyo de profesionales destacados. Esto proporciona un lugar para que nuestros estudiantes expresen sus talentos. De hecho, la tasa de empleo anual para nuestros graduados en ingeniería química fina llega al 95%. Muchas empresas de química fina de dentro y fuera de la provincia vienen a nuestra escuela para presentar o reclutar graduados en química fina. Debido a que hay muchas empresas de química fina en la sociedad, los beneficios económicos de las empresas de química fina son generalmente buenos, el potencial de exportación y mercado interno de los productos de química fina es enorme y las perspectivas de desarrollo de los productos de química fina son amplias, por lo que la capacidad social de El número de graduados en química fina es muy grande. En el futuro previsible prácticamente no habrá problemas de empleo.
Cuatro. La dirección del desarrollo de la química fina
Según las regulaciones de la Organización para el Desarrollo y la Cooperación Económicos (OCDE), las industrias del automóvil, la maquinaria, la metalurgia no ferrosa y la química son industrias de tecnología media basadas en la intensidad tecnológica. . La alta tecnología y sus industrias son campos específicos determinados por su alto contenido en I+D, como la industria aeroespacial, la industria de la información, la farmacéutica, etc.
Como rama de la industria química, la industria química fina generalmente pertenece a la categoría de tecnología media. Sin embargo, como industria química fina, se ha determinado que los nuevos materiales químicos de alto rendimiento, la medicina, la bioquímica, etc., pertenecen a la categoría de alta. -tecnología. El siglo XXI es una era de economía del conocimiento. Una nueva revolución tecnológica en tres ciencias de vanguardia, incluida la bioingeniería, la ciencia de la información y la ciencia de los nuevos materiales, seguramente tendrá un enorme impacto en la industria química. La tendencia de desarrollo de industrias tradicionales como la química fina seguramente aumentará la intensidad del conocimiento técnico y complementará las tecnologías avanzadas y nuevas.
1. La combinación de nanotecnología y química fina
La llamada nanotecnología se refiere al estudio de los patrones de movimiento e interacciones de sistemas compuestos por materiales con tamaños entre 0,1 ~ 100 nm, y Ciencia y tecnología de los problemas técnicos que puedan surgir en las aplicaciones prácticas. La nanotecnología es uno de los contenidos importantes de la revolución industrial científica y tecnológica del siglo XXI. Es una disciplina integral que está altamente entrelazada con la física, la química, la biología, la ciencia de los materiales y la electrónica, incluyendo la ciencia básica con la observación, el análisis y la investigación como línea principal y la ciencia técnica con la nanoingeniería y el procesamiento como línea principal. Es innegable que la nanotecnología es un sistema completo que integra ciencia de vanguardia y alta tecnología. La nanotecnología incluye principalmente la nanoelectrónica, las nanomáquinas y los nanomateriales. Al igual que la microelectrónica y la informática en el siglo XX, la nanotecnología será una de las tecnologías completamente nuevas del siglo XX. Su investigación y aplicación seguramente provocarán una nueva revolución tecnológica.
Los nanomateriales tienen muchas características como el efecto de tamaño cuántico, el efecto de tamaño pequeño, el efecto de superficie y el efecto de túnel cuántico macroscópico, que hacen que las nanopartículas sean excelentes en propiedades termomagnéticas, ópticas, de sensibilidad, de estabilidad superficial, de difusión y de sinterización, y propiedades mecánicas. y otros aspectos son significativamente mejores que las partículas ordinarias, por lo que los nanomateriales se utilizan ampliamente en la química fina. Se manifiesta específicamente en los siguientes aspectos:
(1) Los nanopolímeros se utilizan para fabricar materiales de espuma de alta relación resistencia/peso, materiales aislantes transparentes, materiales de espuma transparentes dopados con láser, fibras de alta resistencia y materiales de alta superficie. Superficies adsorbentes, resinas de intercambio iónico, filtros, geles y electrodos porosos.
(2) Nano productos químicos diarios Nano productos químicos y cosméticos diarios, nano pigmentos, nano películas fotográficas y nano materiales químicos finos nos llevarán a un mundo colorido. Recientemente, el departamento de investigación de la compañía estadounidense Kodak desarrolló con éxito un nuevo tipo de nanopolvo que funciona como pigmento y tinte molecular, y se espera que produzca cambios revolucionarios en las imágenes en color.
(3) Adhesivos y selladores Se ha añadido Nano-SiO2_2 como aditivo a adhesivos y selladores en el extranjero, lo que mejora enormemente el efecto de unión de los adhesivos y el rendimiento de sellado de los selladores. Su mecanismo de acción es que la superficie de la nanosílice está recubierta con una capa de material orgánico, lo que la hace hidrófila. Agregado al sellador, forma rápidamente una estructura de sílice, es decir, nano-SiO_2 forma una estructura de red, que limita el flujo de coloide, acelera la velocidad de curado y mejora el efecto de unión. Debido al pequeño tamaño de partícula, el. El sellado del adhesivo aumenta. Blog académico de Mu Chong M oe {%|*LW.
(4) Pintura Agregar nano-SiO2 _ 2 a varias pinturas puede duplicar su resistencia al envejecimiento, suavidad y resistencia, y la calidad y el grado de la pintura mejorarán naturalmente. Nano-SiO2_2 es un material antirradiación ultravioleta (es decir, antienvejecimiento). Sus pequeñas partículas tienen una gran superficie específica y pueden formar rápidamente una estructura de red cuando el recubrimiento se seca, al tiempo que aumenta la resistencia y suavidad del recubrimiento. Blog académico de Woodworm 1n & estabilidad. Los nanoexplosivos aumentarán el poder de los explosivos mil veces;
(6) Los materiales de almacenamiento de hidrógeno FeTi y Mg2Ni son aleaciones candidatas importantes para materiales de almacenamiento de hidrógeno. Absorben el hidrógeno lentamente y deben activarse, es decir, lo hacen. debe absorberse varias veces. Zaluski et al. formaron directamente Mg2Ni moliendo polvos de Mg y Ni. El tamaño de grano promedio es de 20 a 30 nm y su rendimiento de absorción de hidrógeno es mucho mejor que el de los materiales policristalinos ordinarios. La absorción de hidrógeno del Mg2Ni policristalino ordinario sólo se puede llevar a cabo a altas temperaturas (cuando el pH es inferior a 20 Pa, T es mayor que T ≥ 250 °C), mientras que la absorción de hidrógeno a baja temperatura lleva mucho tiempo y el hidrógeno La presión es alta. El Mg2Ni nanocristalino puede absorber hidrógeno por debajo de 200 °C sin tratamiento de activación. Después del primer ciclo de hidrogenación a 300°C, el contenido de hidrógeno puede alcanzar aproximadamente el 3,4%. En ciclos posteriores, el hidrógeno se absorbe 4 veces más rápido que los materiales policristalinos ordinarios.
Las propiedades de absorción y activación de hidrógeno del FeTi nanocristalino son significativamente mejores que las de los materiales policristalinos ordinarios. El proceso de activación del FeTi policristalino ordinario es: calentar a 400 ~ 450 ℃ en vacío, luego recocer en 7 Pa H2, enfriar a temperatura ambiente y luego exponer a hidrógeno a una presión más alta (35 ~ 65 Pa). El proceso de activación debe repetirse varias veces. El FeTi nanocristalino formado mediante molienda de bolas solo necesita recocerse a 400 °C en vacío durante 0,5 h, lo que es suficiente para completar todos los ciclos de absorción de hidrógeno. La aleación nanocristalina de FeTi está compuesta de granos nanocristalinos y regiones límite de grano altamente desordenadas (que representan aproximadamente del 20% al 30% del material).
(7) En el material catalizador, el sitio activo para la reacción pueden ser átomos agrupados en la superficie u otra sustancia adsorbida en la superficie. Estas posiciones están estrechamente relacionadas con la estructura de la superficie, los defectos de la red y los ángulos del cristal. Los materiales nanocristalinos son adecuados como materiales catalíticos porque pueden proporcionar una gran cantidad de sitios catalíticamente activos. De hecho, muchos materiales catalíticos nanoestructurados aparecieron décadas antes de que se acuñara el término "nanomateriales". Los catalizadores típicos, como las nanopartículas metálicas soportadas sobre sustancias inertes como RH/Al2O3 y Pt/C, se han utilizado en petroquímica, química fina y gases de escape de automóviles. En la industria química, el uso de nanopartículas como catalizadores es otro aspecto de los nanomateriales. Por ejemplo, el polvo de boro ultrafino y el polvo de cromato de amonio se pueden utilizar como catalizadores eficaces para explosivos; el polvo de platino ultrafino y el polvo de carburo de tungsteno son catalizadores de hidrogenación eficaces; el polvo de plata ultrafino se puede utilizar como catalizador para la oxidación de etileno y cobre; El polvo tiene alta eficiencia y fuerte selectividad como catalizador y puede usarse como catalizador en el proceso de reacción de síntesis de metanol a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. El polvo de nanoníquel tiene un fuerte efecto catalítico y puede usarse para la hidrogenación de compuestos orgánicos y el tratamiento de los gases de escape de los automóviles.
Ping Jin et al. prepararon partículas ultrafinas coloidales de Pd cargadas con polivinilpirrolidona (tamaño promedio de partícula 65438 ± 0,8 nm) utilizando un método coloide, que se utilizó para catalizar las siguientes reacciones:
Se encontró que la actividad es de 2 a 3 veces mayor que la de los catalizadores de paladio ordinarios y la selectividad es cercana al 100%.
También se pueden utilizar dos o más partículas o aleaciones ultrafinas de osmio como catalizadores para obtener mayor actividad catalítica y selectividad. Por ejemplo, los nanocatalizadores amorfos de Ni-B preparados mediante un método de reducción química para catalizar la hidrogenación de ciclopentadieno bajo presión normal y los catalizadores de nanoaleaciones de Co-Mn/SiO 2 para catalizar la hidrogenación de etileno tienen buenas propiedades catalíticas. Nanopartículas metálicas como níquel, cobalto, hierro y TiO_2-γ-al2o_3 se mezclan, se les da forma y se tuestan para purificar los gases de escape de los automóviles. La actividad es similar a la del catalizador de Pt de tres vías y la actividad no disminuye después de trabajar a 600°C durante 100 horas.
2. La combinación de la bioquímica moderna y la química fina.
La ingeniería bioquímica se considera una materia interdisciplinar de la biología y la ingeniería química. Aunque la industria bioquímica de China se ha desarrollado lentamente a partir de la elaboración de cerveza, la elaboración de salsas y la elaboración de vinagre hace miles de años, la industria bioquímica tradicional se limita a la industria alimentaria, como la elaboración de cerveza, las vitaminas (vitamina B, vitamina C), los antibióticos (penicilina, estreptomicina). y otras industrias farmacéuticas, Jinggangmycin (prevenir la explosión del arroz), qingfengmycin (prevenir la explosión del arroz) y otros pesticidas biológicos, pero desde la década de 1980, con el desarrollo de la microbiología, la bioquímica, la genética, las células Con el desarrollo y la aplicación de la ciencia, la biología molecular, y la tecnología experimental moderna, la tecnología electrónica y la tecnología informática, la biotecnología se ha desarrollado enormemente. Sobre la base de la biotecnología tradicional, las tecnologías modernas de bioingeniería con gran vitalidad, como la tecnología de recombinación de genes, la tecnología de fusión celular, la tecnología de cultivo celular a gran escala y la tecnología de reacción biológica, se han aplicado gradualmente a la medicina, los alimentos, la industria química, la metalurgia, la energía y la medicina. , agricultura y silvicultura, cría de animales, pesca secundaria y otros campos. En los últimos años, el estatus de la bioquímica en la biotecnología ha ido aumentando y la biotecnología está pasando de la medicina tradicional y la agricultura a la bioquímica.
En comparación con la industria química tradicional, la bioquímica tiene las siguientes características:
A. Utiliza principalmente recursos renovables como principal materia prima.
B. Las condiciones de reacción son suaves y normalmente se llevan a cabo a temperatura y presión normales, con bajo consumo de energía, buena selectividad y alta eficiencia.
C. Menos contaminación ambiental.
D. El equipamiento es sencillo y la inversión es baja.
E. Ser capaz de producir compuestos con excelentes propiedades actualmente no producidos o desconocidos, y desarrollar y producir nuevas variedades.
F. Es una tecnología química verde ideal con una alta tasa de utilización de átomos.
La bioquímica tradicional se centra en el procesamiento de recursos biológicos, produciendo muchos productos útiles a través de la fermentación. Como glutamato monosódico, alcohol, aminoácidos, etc.
Actualmente, la tecnología bioquímica se ha utilizado ampliamente en medicina, alimentos, materias primas químicas orgánicas básicas, biopesticidas y otros campos. Con el desarrollo de la biotecnología moderna, los productos químicos finos como vitaminas, hormonas, vacunas, biopesticidas, biosurfactantes, acrilamida y ácidos orgánicos basados en la ingeniería genética y la ingeniería microbiana como núcleos han alcanzado un nuevo nivel. Las funciones se transforman y utilizan cuantitativamente. los niveles molecular y celular.
(1) Vitaminas
Las vitaminas son trazas de sustancias orgánicas necesarias para el crecimiento y el metabolismo normales de los organismos. Los humanos y los animales superiores no pueden sintetizar vitaminas por sí mismos y necesitan obtenerlas del mundo exterior. Una vez que no se pueda tomar, provocará deficiencia de vitaminas y provocará enfermedades. Las vitaminas no sólo tienen efectos terapéuticos, sino que también tienen funciones sanitarias. Su aplicación en alimentos, piensos y cosméticos está aumentando y tienen buenas perspectivas de desarrollo. Las principales vitaminas desarrolladas son VC, VA, VE, VB1, VB6, niacina y pantotenato cálcico.
Por ejemplo, la vitamina E también se llama alfa tocoferol, con una fórmula molecular de C29H50O2, un peso molecular de 430,72 y una fórmula estructural de
La vitamina E tiene siete isómeros, de cuál alfa es el más activo y beta es el segundo más activo. En resumen, la actividad δ es la más pequeña. La vitamina E afecta el metabolismo del azúcar, los lípidos y las proteínas. Utilizado clínicamente para tratar el aborto espontáneo y la distrofia muscular. Ahora, los estudios han encontrado que la vitamina E tiene ciertos efectos terapéuticos sobre la arteriosclerosis, la anemia, la encefalomalacia, las enfermedades hepáticas y el cáncer.
La vitamina E natural tiene diferentes isómeros en diferentes tipos de plantas crudas. Por ejemplo, el aceite de trigo americano es principalmente el isómero alfa y el aceite de soja es principalmente el isómero delta. El método de preparación de la vitamina E consiste en utilizar aceite de germen de trigo o aceite de soja como materia prima, mediante destilación molecular, recoger las fracciones por debajo de 240 °C, disolverlas en acetona, enfriar para eliminar los esteroles, saponificar con hidróxido de potasio y etanol y luego extraer con éter, para obtener materia insaponificable, que luego se concentra mediante destilación molecular para obtener concentrado de vitamina E.
La vitamina E se sintetiza mediante métodos químicos, es decir, la 2,3,5-trimetilhidroquinona y el alcohol vegetal reaccionan con un agente condensante en un disolvente;
Agente condensante [acetilación]
α-Vitamina Eβ-Vitamina E
Disolvente
(2) Plaguicidas biológicos
Los plaguicidas químicos son los más utilizados en la producción agrícola , mata insectos y bacterias y garantiza una buena cosecha agrícola. Sus beneficios son evidentes. Pero al mismo tiempo, inevitablemente dañará a los organismos beneficiosos, permanecerá en los productos agrícolas, contaminará el medio ambiente y causará daños ecológicos. Para superar estas deficiencias de los pesticidas químicos, la investigación y el desarrollo de biopesticidas se han desarrollado rápidamente.
Los pesticidas biológicos, es decir, los pesticidas microbianos, tienen muchas ventajas: son específicos, sólo actúan sobre plagas, gérmenes o malezas objetivo, y son inofensivos para los humanos, el ganado y otros organismos; son fáciles de degradar; y no produce toxicidad acumulativa. Ambientalmente seguro, el sustrato no desarrolla resistencia a los medicamentos. Sus desventajas son que la eficacia no es tan buena como la de los pesticidas químicos, el costo de producción es alto y los requisitos de uso son estrictos. Estos factores desfavorables en el desarrollo de biopesticidas han llevado a una baja participación de biopesticidas en el mercado de pesticidas. En los últimos 20 años, la tecnología de biopesticidas ha logrado nuevos avances, no solo mejorando su rendimiento y ampliando su rango de aplicación, sino también agregando nuevas variedades. Especialmente después de la primera introducción de genes extraños en plantas en 1983, se han estudiado con éxito cultivos genéticamente modificados dotados de resistencia a insectos, enfermedades y herbicidas mediante ingeniería genética, ampliando así el campo de los biopesticidas y promoviendo nuevos desarrollos en biopesticidas.
Los biopesticidas se pueden dividir en biopesticidas tradicionales, biopesticidas genéticamente modificados y cultivos genéticamente modificados.
Los biopesticidas tradicionales se refieren a preparados que utilizan los propios microorganismos o sus metabolitos para prevenir y controlar enfermedades de los cultivos, insectos y malezas. Incluye pesticidas microbianos, herbicidas y antibióticos agrícolas. Los pesticidas microbianos incluyen pesticidas bacterianos como Bacillus thuringiensis y Lactobacillus, pesticidas fúngicos como Beauveria bassiana y pesticidas virales. Los antibióticos agrícolas incluyen antifúngicos, antibacterianos, acaricidas y herbicidas. Japón comenzó a utilizar mirex en 1958, y ahora se utilizan 11 tipos de biopesticidas en la agricultura, como la kasugamicina para prevenir la añublo del arroz, la micina eficaz para prevenir la añublo del arroz, los acaricidas para controlar los ácaros de los árboles frutales, etc. Los pesticidas biológicos tradicionales en mi país incluyen Jinggangmycin, 92O, etc.
Los biopesticidas genéticamente modificados se refieren a biopesticidas obtenidos transformando microorganismos mediante métodos de ingeniería genética como la clonación de genes y la recombinación de ADN. Los más estudiados son los pesticidas genéticamente modificados desarrollados utilizando el gen de la toxina insecticida, el gen BT, del Bacillus thuringiensis.
Por ejemplo, MVP y M-one Plus, dos pesticidas microencapsulados modificados genéticamente lanzados por la empresa estadounidense Mycogen en 1993, superan las deficiencias del Bacillus thuringiensis común, como su fácil degradación y su breve efecto residual, y son de 2 a 5 veces más eficaces que Bacillus thuringiensis común. Los científicos introdujeron el gen insecticida Bacillus thuringiensis en Pseudomonas fluorescens para producir toxinas insecticidas y luego mataron las bacterias mediante un proceso de estabilización de la pared celular, es decir, formando una cápsula biológica fuera de la proteína de la toxina insecticida para evitar su degradación en el medio ambiente. Este pesticida también mata las bacterias y no se reproduce, lo que lo hace seguro para el medio ambiente. MVP se utiliza principalmente para controlar la polilla del lomo de diamante y otras orugas del repollo y la coliflor. M-One Plus se utiliza principalmente para patatas, tomates y berenjenas.
Los cultivos genéticamente modificados utilizan la biotecnología vegetal para introducir varios genes característicos en células o tejidos vegetales, como genes de resistencia a insectos, resistencia a herbicidas y mejora nutricional, y luego generar cultivos con varias características excelentes. El desarrollo y comercialización de cultivos genéticamente modificados reducirá significativamente el uso de pesticidas químicos. Por ejemplo, los cultivos resistentes a los insectos confieren propiedades insecticidas a los cultivos. Los cultivos resistentes a los herbicidas tienen la capacidad de resistir los herbicidas, por lo que permanecen ilesos mientras que otras plantas, como las malezas, mueren cuando se usa este herbicida no selectivo.
Los biopesticidas de mi país también se están desarrollando rápidamente. Los principales pesticidas bacterianos producidos y aplicados incluyen varias especies de Bacillus thuringiensis: Bacillus thuringiensis, Cordyceps sinensis, barrenador y oruga del pino macizo, todas ellas bacterias insecticidas de amplio espectro. Los insecticidas virales desarrollados con éxito en la década de 1970 son más eficaces y selectivos para matar insectos. En la producción se han utilizado el virus de la poliedrosis nuclear Bombyx mori y el virus de la poliedrosis nuclear del gusano del algodón. Los principales antibióticos agrícolas en mi país incluyen kasugamicina, fungicidas, qingfengmicina (para prevenir la añublo del arroz), Jinggangmicina (para prevenir la añublo del arroz), estreptomicina (para controlar las enfermedades bacterianas de árboles frutales y hortalizas) y oxitetraciclina (para controlar la roya del trigo).
Mi país también ha logrado grandes avances en la investigación de plantas transgénicas resistentes a enfermedades y a insectos. El gen sintético de la proteína cristalina de Bacillus thuringiensis se transformó con éxito en algodón y se obtuvieron 13 líneas de algodón transgénico, con una resistencia a los insectos que alcanzó más del 80%. Utilice ingeniería celular y tecnología transgénica para cultivar trigo resistente al mildiú polvoriento, las giberelinas y la enfermedad del enano amarillo, e introduzca los genes en el trigo blando. Wang Danian, investigador del Instituto de Investigación del Arroz de China, utilizó una pistola genética para introducir el gen Bar resistente a los herbicidas en variedades de arroz de siembra directa y generó una excelente línea de arroz de siembra directa que es resistente al herbicida Basta. Combinado con la fumigación del herbicida Basta en los arrozales, mata las principales malezas y el arroz híbrido en los arrozales, mientras que el arroz genéticamente modificado es inofensivo, lo que ahorra tiempo y esfuerzo.
(3) Biosurfactantes
Los biosurfactantes son componentes indispensables para las actividades fisiológicas normales de las células y biopelículas y están ampliamente distribuidos en animales y plantas. En comparación con los tensioactivos sintetizados químicamente, los biotensioactivos tienen baja toxicidad, biodegradabilidad natural, alta actividad superficial y seguridad ambiental. También tiene las características estructurales de grupos hidrófilos y lipófilos. Sus grupos hidrófilos son azúcares, polioles, polisacáridos y péptidos, mientras que sus grupos lipófilos son ácidos grasos e hidrocarburos. Según la estructura del grupo hidrófilo, los biosurfactantes se pueden dividir en seis categorías: (1) sistema glicolípido, (2) sistema acilpéptido, (3) sistema fosfolípido, (4) sistema de ácidos grasos, (5) y polisacárido, proteína. - y biosurfactantes de macromoléculas unidas a lípidos, (6) la propia superficie celular.
Los biosurfactantes se pueden preparar de dos maneras:
A. Extracción de organismos
En la antigua China, la langosta jabonosa se utilizaba para extraer jabón de la ropa. Este es un ejemplo del uso de biosurfactantes naturales. En la actualidad, los seres humanos han podido extraer fosfolípidos y biosurfactantes de lecitina a partir de yemas de huevo, aceite de soja y sus residuos, y se utilizan ampliamente en las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica. Para aquellos biosurfactantes que son relativamente fáciles de separar, tienen un contenido abundante y un alto rendimiento, se pueden extraer directamente de los organismos.
B. Producidos por microorganismos
Los biosurfactantes se pueden preparar mediante fermentación utilizando sustratos renovables. Muchos microorganismos como bacterias, levaduras y hongos pueden formar biosurfactantes. El tipo de surfactante producido en el medio de cultivo está relacionado no sólo con el tipo de microorganismo sino también con el sustrato de fermentación utilizado. La adición de hidrocarburos al medio de cultivo puede afectar la producción de biosurfactantes. Varios metales