【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，還廣泛應用于汽車、機械制造、電氣電子等行業(yè)，用于制作軸承、齒輪、風扇葉片、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擁有更大的強度、更好的耐磨性，在工業(yè)領域，尤其是汽車工業(yè)領域有著更為廣泛的應用。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鹽后在水溶液中進行縮聚。其中制備己二酸需要利用多步驟、高耗能的化學氧化方法，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-愛因斯坦大學的研究團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，至今仍未實現(xiàn)廣泛的產(chǎn)業(yè)化應用。
隨著工業(yè)生物技術(shù)的快速發(fā)展，在化學合成法之外，生物合成法也開始應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》上刊登了一項我國研究團隊利用多酶級聯(lián)催化方法將環(huán)烷烴或環(huán)烷醇轉(zhuǎn)化為相應的二元羧酸尼龍單體的研究成果。研究團隊設計了一條含8個酶的生物合成途徑，并利用3種大腸桿菌進行表達，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行催化反應使環(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)測設備的需求必然會受到影響。然而我們也不必過于擔心。隨著各國對環(huán)境保護越來越重視，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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