基于丁二酸在工業中的廣泛使用,丁二酸的工業制法較多,目前主要有化學合成法,電化學法和新興的生物質發酵法。
發酵法生產丁二酸主要是利用可再生能源和二氧化碳作為原料,開辟了溫室氣體二氧化碳利用的新途徑,且成本低廉,無環境污染,因此生物法生產丁二酸代表著未來發展的方向。
1、化學合成法
丁二酸的化學合成法主要有催化加氫法、石蠟氧化法、丙烯酸羰基合成法等。
石蠟氧化法:傳統的生產方法,該工藝比較成熟,但收率和純度都不高,且有污染。
催化加氫法:該方法在生產中轉化率高,產品純度較高,無明顯副反應,但其工藝復雜,成本較高,對操作技能和操作環境要求較高,且對環境存在著污染。催化加氫法是目前世界上使用最廣泛的丁二酸工業合成方法,
丙烯酸羰基合成法:丙烯酸和一氧化碳在催化劑作用下生成丁二酸,目前仍未工業化生產。
2、電化學法
丁二酸的電化學法雖然具有設備簡單,產品純度高,無污染等特點,但存在著工藝操作條件不佳、離子膜易破損、陽極消耗嚴重、電耗大等弊端。
3、發酵法
生物發酵法是以淀粉、纖維素、葡萄糖、蔗糖、牛乳或其他微生物能夠利用的廢料為原料,利用細菌或其他微生物發酵的方法生產丁二酸及其衍生物,
目前微生物發酵生產丁二酸的分離方法主要包括以下:沉淀法、電滲析法、溶劑萃取法以及離子交換法。各種方法的優缺點如下:
沉淀法:鈣鹽沉淀商業化可行,技術風險低,商業化應用成熟。但操作費用大,消耗大量的化學品,并且沒法循環使用,產生的副產物硫酸鈣價值低,還需要增加其處理成本。
電滲析法:該法回收率高,純度高。但操作復雜,能耗高。
溶劑萃取法:該法高生產力和低能耗,易于放大。但在進行絡合萃取之前必須要除蛋白和除鹽。
離子交換吸附法:該法生產便于放大,但是用于實際發酵液時常常吸附量低,再生困難,再生頻繁,需要消耗大量的酸堿和水。
目前,國內對發酵法生產丁二酸的研究已進人實質性階段,展現出較大的工業化利用潛力,并對今后的發展提供了新思路。
隨著我國對綠色產業的關注,特別是全球可持續發展的解決方案日益增長的需求下,可生物降解的生物基聚丁二酸丁二酯競爭力提升,將使生物基丁二酸市場變得更大,生物發酵法將具有巨大的發展潛力。