_生物化工

生物化工是生物學、化學、工程學等多學科組成的交叉學科，研究有生物體或生物活性物質(zhì)參與的過程中的基本理論和工程技術(shù)。它是一級學科“化學工程與技術(shù)”中的一個重要分支和重點發(fā)展的二級學科，在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中起著關(guān)鍵作用。

中文名

生物化工

外文名

Chemical and Biological Engineering

培養(yǎng)目標

博士學位

研究范圍

生物分離工程

課程設(shè)置

基礎(chǔ)理論課 高等應用數(shù)學

發(fā)展

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的投資利潤率高達17.6%，是信息產(chǎn)業(yè)的2倍。近十年，全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每3年增加5倍的速度增長。我國生物化工行業(yè)經(jīng)過長期發(fā)展，已有一定基礎(chǔ)，特別是改革開放以后，生物化工的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。

生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與傳統(tǒng)化工相比優(yōu)勢明顯，國家對生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重視，尤其是在生物化工技術(shù)方面，我國“863”和“973”計劃都將生物技術(shù)納入重點資助領(lǐng)域，生物化工產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好；向君分析將來化工領(lǐng)域20%-30%的化學工藝過程將會被生物技術(shù)過程所取代，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將成為21世紀的主導產(chǎn)業(yè)之一，生物化工將成為21世紀的重要化工產(chǎn)業(yè)。

認為，由于生物化工涉及面廣，涉及的行業(yè)多，所以從事生物化工的企業(yè)較多，雖然由于行業(yè)競爭日趨激烈，生物化工企業(yè)有較大幅度減少，但與生命科學（主要指醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生化技術(shù)）諸侯割據(jù)的局面相比，生物化工行業(yè)依然是百花齊放，百家爭鳴。既有像諾華、捷利康等從事生命科學的世界性大公司，也有像DSM、諾和諾德等大型的精細化工公司，當然也有在某一方面有專長的小公司如Altus等。而且，由于世界大公司正把注意力向生命科學部分轉(zhuǎn)移，生物化工行業(yè)百花齊放的局面在很長一段時間內(nèi)不會有較大改變。

全球生物化工年銷售額在400億美元左右，每年約以8%-10%的速率增長。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，生物化工領(lǐng)域生產(chǎn)規(guī)模范圍極廣，市場年需求量僅為千克級的干擾素、促紅細胞生長素等昂貴產(chǎn)品與年需求量逾萬噸的抗生素、酶、食品與飼料添加劑、日用與農(nóng)業(yè)生化制品等低價位產(chǎn)品幾乎平分秋色。具體來看，高價位的產(chǎn)品市場份額在50%-60%，低價位的產(chǎn)品市場份額在40%-50%。而且，根據(jù)生物化工的發(fā)展趨勢及人們對醫(yī)藥衛(wèi)生的重視來看，高價位產(chǎn)品的發(fā)展速率高于低價位產(chǎn)品。

生物化工涉及面廣，許多生化公司都有自已的專長，它們之間為了商業(yè)利益的合作也非常活躍。此外，隨著從事傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)廠家的加入，由于技術(shù)與生產(chǎn)方面的原因，它們與從事生物化工開發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)合作也很頻繁。所有這一切，都使生物化工行業(yè)的合作越來越廣泛。

學科概況

生物化工（Biological Chemical Engineering）是一門以實驗研究為基礎(chǔ)、理論和工程應用并重，綜合遺傳工程、細胞工程、酶工程與工程技術(shù)理論，通過工程研究、過程設(shè)計、操作的優(yōu)化與控制，實現(xiàn)生物過程的目標產(chǎn)物。因此它在生物技術(shù)中有著重要地位。本學科也是生物技術(shù)的一個重要組成部分，將為解決人類所面臨的資源、能源、食品、健康和環(huán)境等重大問題起到積極的作用。

生物化工學科起始于第二次世界大戰(zhàn)時期，以抗生素的深層發(fā)酵和大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的研究為標志。20世紀60年代末至80年代中期，轉(zhuǎn)基因技術(shù)、生物催化與轉(zhuǎn)比技術(shù)、動植物細胞培養(yǎng)技術(shù)、新型生物反應器和新型生物分離技術(shù)等開發(fā)和研究的成功，使本學科進入了新的發(fā)展時期，學科體系逐步完善。20世紀后期，隨著以基因工程為代表的高新技術(shù)的迅速崛起，為本學科的進一步發(fā)展開辟了新領(lǐng)域。

培養(yǎng)目標

1、博士學位應具有堅實寬廣的生物化工的理論基礎(chǔ)、實驗知識和廣闊的學術(shù)視野，對本學科及化學、生物學和化學工程等相關(guān)學科的某些領(lǐng)域的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和研究前沿具有系統(tǒng)深入的了解，能熟練掌握、運用本學科的理論分析方法、實驗研究方法以及計算機技術(shù)，具有創(chuàng)造性地。獨立地從事本學科領(lǐng)域的科學研究的能力。至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術(shù)交流的能力。能勝任高等院校、科研院所、企業(yè)和其它單位的教學、科研或技術(shù)管理工作。

2、碩士學位應具有系統(tǒng)的生物化工的理論基礎(chǔ)、實驗知識。了解本學科及化學、生物學和化學工程等相關(guān)學科某些領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。掌握本學科的現(xiàn)代實驗技能、研究方法和計算機技術(shù)，具備生物化工方面的科學研究能力。較為熟練地掌握一門外國語，能閱讀本專業(yè)的外文資料。能承擔高等院校、科研院所、企業(yè)和其它單位的教學、科研和技術(shù)管理工作。

業(yè)務(wù)范圍

研究范圍

生物化工學科的主要研究方向包括生物反應和反應器工程、生物分離工程、生物加工工藝、動植物細胞培養(yǎng)工程、生物過程檢測與控制、生物制藥工程等。

課程設(shè)置

（1）博士學位

基礎(chǔ)理論課：高等應用數(shù)學。 專業(yè)課 生物化工前沿，其他相關(guān)學科課程。

（2）碩士學位

基礎(chǔ)理論課：應用數(shù)學，計算機技術(shù)，細胞生理與遺傳學，高等生物化學，傳遞現(xiàn)象。

專業(yè)課：生物反應及反應器理論，生物分離工程，生化過程技術(shù)經(jīng)濟；根據(jù)具體研究方向設(shè)置的課程。

主要相關(guān)學科

除化學工程與技術(shù)一級學科中其它二級學科外，還有以下相關(guān)學科：生物學、化學、藥學、環(huán)境科學與工程、植物保護和農(nóng)業(yè)資源應用、控制科學和工程．以及食品科學、發(fā)酵工程、生物工程等。

發(fā)展前景

生物能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關(guān)專家估計，生物質(zhì)能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40%以上。

當前，能源緊張和環(huán)保問題日益成為制約我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸，迫切需要建構(gòu)一個穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔和安全的能源供應體系。因此，補充替代能源的選擇勢在必行。

全世界每年通過光合作用生成的生物質(zhì)能約為50億噸，其中僅1%用作能源，但它已為全球提供了14%的能源。生物質(zhì)能利用主要包括生物質(zhì)能發(fā)電和生物燃料。生物質(zhì)能發(fā)電方面，主要是直接燃燒發(fā)電和利用先進的小型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。生物燃料是指通過生物資源生產(chǎn)的石油替代能源，包括生物乙醇、生物柴油、ETBE（乙基叔丁基醚）、生物氣體、生物甲醇與生物二甲醚。

國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營。美國、瑞典和奧地利生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用方面已具有相當可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%。

生物質(zhì)能利用技術(shù)主要有直接燃燒、生物化學轉(zhuǎn)化和熱化學轉(zhuǎn)化三大類。在許多農(nóng)村地區(qū)普遍采用爐灶燃燒，而鍋爐燃燒熱效率較高，熱電聯(lián)產(chǎn)時可達90%以上。生物化學轉(zhuǎn)化主要指以厭氧發(fā)酵和生物酶技術(shù)為主，將工業(yè)有機廢液和人畜糞便等非固體生物質(zhì)分解為沼氣；而生物酶技術(shù)是把生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化為乙醇。

生物質(zhì)能與傳統(tǒng)化石能源相比具有可再生性、低污染性、分布廣泛性和儲量豐富的特點。生物質(zhì)屬可再生資源，通過植物的光合作用可以再生，與風能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的永續(xù)利用。生物質(zhì)的硫含量、氮含量低，燃燒過程中生成的SOX、NOX較少，因而可有效地減輕溫室效應。生物質(zhì)能儲量豐富，根據(jù)專家家估算，地球陸地每年生產(chǎn)1000-1250億噸生物質(zhì)；海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量，相當于世界總能耗的10倍。