甲醇生物转化的机遇与挑战

高教琪，周雍进

（1 中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部，辽宁大连116023； 2 大连市能源生物技术重点实验室，辽宁 大连116023）

煤、石油等化石资源是目前人类生活生产主要能量来源，然而其资源有限性以及利用过程带来的环境污染问题，迫使我们发展更加高效的洁净利用路线。我国煤炭资源相对丰富，但劣质煤含量高，直接燃烧污染较大，急需发展洁净转化过程实现煤炭高效洁净利用。虽然氢能在能量密度（142 kJ/g）和洁净等方面拥有其他燃料不可比拟的独特优势［1］，但其在能量储存方便性、使用安全性、基础设施建设以及体积能量密度方面还存在许多限制因素［2］。甲醇含有碳、氢两种元素，可看作氢载体，且碳元素还能用来合成多种化学品。其液态特性有利于储存与运输，能够与现有石油等基础设施对接，被看作一种具有潜力的化工原料［3-5］。甲醇可以由煤炭与天然气大规模制备，特别是，近年来提出了“液态阳光”路线，CO2直接加氢获得甲醇。因此，甲醇将成为丰富的原料，建立高效转化路线是保证未来能源及化学品需求的可行路径。

目前，甲醇已经在化工路线中广泛用于原料或者中间体合成甲醛、叔丁基甲酯（MTBE）和乙酸等，占到全球甲醇消耗总量的65%～70%［1，6］。近年来，甲醇制烯烃技术（MTO）解决了我国短链烯烃供应不足的难题［3］。同时，生物合成系统（酶及微生物细胞）选择性好、过程绿色、条件温和，能高选择性合成结构更加复杂的含氧化学品以及能量密度更高的液体燃料。……