陈勇:让基础研究“发酵”出更大价值

  “高效实现生物催化过程的绿色化、连续化,服务经济社会发展是我们科技工作者的责任。” 前不久刚获得第十七届江苏省青年科技奖、南京工业大学生化工程技术研究中心陈勇研究员如是说。

  实现生物催化剂重复利用

  “传统的发酵成本高、周期长,严重影响了发酵的效率,社会呼吁发酵领域取得新突破。”陈勇介绍,工业生物技术是实现工业可持续发展的关键技术之一,而发酵工程技术又是工业生物技术最重要的组成部分,自上世纪四十年代发明液体深层发酵技术以来,生物制造的工业化生产方式一直停滞不前,就是因为工业催化发酵这方面技术更新不够。

  20年前,18岁的陈勇考入南京工业大学,就读南工大优势学科生物化工专业。“欧阳平凯院士领衔的生物工程学科在基础研究和产业化方面取得了一系列的成果,激发了我从事科学研究的初心。” 他表示,从事科学研究的热情被“点燃”后,他一气呵成地读完了硕士、博士,并选择留校进行博士后研究。2011年博士毕业后,在国家级人才应汉杰教授建议下,他选定基于细胞集群效应的固定化发酵作为研究方向。

  功不唐捐,十年的积累,终于收获了成果。他所带领的课题组首次实现了工业规模的基于集群效应的固定化发酵体系,解决了生物催化剂难以重复利用的问题。“提高了底物的利用效率,降低了能耗以及成产成本,用科技助力了工业化生产,很开心。”陈勇表示。整个生产无需种子培养过程(除第一批外),并且最多能够重复一百多批次的发酵,简化了生产流程、降低了人力成本。

  跳出技术转让的“死亡陷阱”

  “让技术走出实验室,走向企业才是科学研究的目的。”陈勇表示。博士后期间,陈勇开发出了一套基于细胞集群效应的固定化连续催化的关键核心技术。“当时我一心想去企业推广,这么好的技术,只要有企业愿意和我合作就能搞起来。”陈勇说当时的想法很简单,就是自己出技术,对方把其他方面搞定。但是在推广过程中,陈勇却被泼了冷水。

  一方面,由于技术比较新,与常规发酵的理念、操作有很大不同,企业里工程师理解都有困难,更不要说基层员工了。“其实现在想想,我当时遭遇到的就是科研人员创业会遇到的头号‘死亡陷阱’。实验室只要做出一个别人没有做过的东西大家就会很兴奋,但这样的技术成熟度是不够的。从实验室摇瓶到工业化大发酵罐生产还需要解决一堆的工程难题。因为你不能保证每一次都把它做好,而且批量生产,保证其稳定性。这样的话是没办法投入工业生产的。”这些问题一直困扰着陈勇,他不知道怎样才能把科研成果推出去。

  幸运的是,陈勇赶上了江苏省产业技术研究院的成立。2017年,在欧阳平凯、应汉杰教授等导师的引领下,南工大依托生化中心组建了南京高新工大生物技术研究院,想弥补从高校到企业技术转化缺失的中间环节,培养一批工程师,专门解决工程放大过程中存在的问题,让基础研究落到产业需求上,真正做到服务社会、服务人民。

  打通技术与产业之间的“肠梗阻”

  这些年来,为了真正了解行业现状,他从研究员变身“推销员”、“技术员”,亲自带队去一线工厂推销、实验,调研,倾听企业的声音,了解行业的痛点。南京、安徽、广西、宁夏……陈勇奔波在实验室与企业之间,让基础研究“发酵”出更大价值。

  十年磨一剑,砺得梅花香。在应汉杰教授的指导下,陈勇课题组的研究成果,在南京同凯兆业生物技术有限公司实现了产业化,产品出口雀巢、雅培等国际知名公司,项目还获得国家技术发明二等奖。“通过我们新型的固定化反应器,相关产品的发酵周期由72小时降至48小时左右,平均产酶速率提高2.3倍。”陈勇介绍说。最让人高兴的是项目的研究成果与广西中粮生物质能源公司合作后,建成了4000吨/年的燃料乙醇示范线,他们以木薯、陈化水稻等为原料,细胞可以反复使用,淀粉转化率较原工艺分别提高了5.5%和3.9%,单罐产能提高了32%。“采用我们的工艺,每吨酒精可节约成本200-300元。”陈勇介绍说,如果项目技术在燃料乙醇全面推广,以每年200万吨燃料乙醇计,每年可节约粮食至少20万吨以上,可以创收4-6亿。谭天伟、郑裕国两位院士考察现场时,给出了高度评价:“基于本酵母细胞集群效应的燃料乙醇生产新技术具有明显的创新性,是近二十年来该领域最具创新性的生产技术之一。”

  “示范线的成功,中粮集团已开始对宿州中粮生物化学有限公司生产线进行了改造。”谈及愿景,陈勇充满了信心,“2020年乙醇汽油在全国基本实现了全覆盖,燃料乙醇年利用量将达到近1600万吨,潜在的市场规模及利润空间巨大。”

  近几年,陈勇获国内授权发明专利33项,美国发明专利4项,相关技术在一些国内知名企业实现产业化,横向合同总金额一千余万元。


关键字:基础研究
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