基于丁二酸在工业中的广泛使用,丁二酸的工业制法较多,目前主要有化学合成法,电化学法和新兴的生物质发酵法。
发酵法生产丁二酸主要是利用可再生能源和二氧化碳作为原料,开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径,且成本低廉,无环境污染,因此生物法生产丁二酸代表着未来发展的方向。
1、化学合成法
丁二酸的化学合成法主要有催化加氢法、石蜡氧化法、丙烯酸羰基合成法等。
石蜡氧化法:传统的生产方法,该工艺比较成熟,但收率和纯度都不高,且有污染。
催化加氢法:该方法在生产中转化率高,产品纯度较高,无明显副反应,但其工艺复杂,成本较高,对操作技能和操作环境要求较高,且对环境存在着污染。催化加氢法是目前世界上使用最广泛的丁二酸工业合成方法,
丙烯酸羰基合成法:丙烯酸和一氧化碳在催化剂作用下生成丁二酸,目前仍未工业化生产。
2、电化学法
丁二酸的电化学法虽然具有设备简单,产品纯度高,无污染等特点,但存在着工艺操作条件不佳、离子膜易破损、阳极消耗严重、电耗大等弊端。
3、发酵法
生物发酵法是以淀粉、纤维素、葡萄糖、蔗糖、牛乳或其他微生物能够利用的废料为原料,利用细菌或其他微生物发酵的方法生产丁二酸及其衍生物,
目前微生物发酵生产丁二酸的分离方法主要包括以下:沉淀法、电渗析法、溶剂萃取法以及离子交换法。各种方法的优缺点如下:
沉淀法:钙盐沉淀商业化可行,技术风险低,商业化应用成熟。但操作费用大,消耗大量的化学品,并且没法循环使用,产生的副产物硫酸钙价值低,还需要增加其处理成本。
电渗析法:该法回收率高,纯度高。但操作复杂,能耗高。
溶剂萃取法:该法高生产力和低能耗,易于放大。但在进行络合萃取之前必须要除蛋白和除盐。
离子交换吸附法:该法生产便于放大,但是用于实际发酵液时常常吸附量低,再生困难,再生频繁,需要消耗大量的酸碱和水。
目前,国内对发酵法生产丁二酸的研究已进人实质性阶段,展现出较大的工业化利用潜力,并对今后的发展提供了新思路。
随着我国对绿色产业的关注,特别是全球可持续发展的解决方案日益增长的需求下,可生物降解的生物基聚丁二酸丁二酯竞争力提升,将使生物基丁二酸市场变得更大,生物发酵法将具有巨大的发展潜力。