1.1 基于化学品合成的工业生物固碳新技术及过程强化

研究内容：

通过催化科学、合成生物学、人工智能和纳米材料等学科交叉，创制以二氧化碳（CO2）为原料生产重要化学品的工业酶催化新途径，实现工业生物固碳；研发高活性和高稳定的CO2捕集和反应用的工业酶催化剂；研究电催化与酶催化耦合的工业生物固碳过程合成化学品新技术；探索CO2与废弃生物质固碳新路线；建立CO2制备乙二醇、L-乳酸、二羟基丙酮、丙烯酸等重要化学品的工业生物固碳新工艺并进行固碳效益评价。

考核指标：

（1）建立CO2高效工业生物催化和转化的智能型数据库，支撑CO2转化关键酶的挖掘与改造；

（2）提出2条以上CO2催化转化高值化学品的工业合成新路线， 研发5种以上CO2捕集和转化用的高效工业酶催化剂；

（3）提出酶催化、酶—电催化等3种以上酶催化CO2工业转化过程强化新机制， 建立可再生能源驱动的工业固碳新工艺（ 以上指标需在中期评估前完成）；

（4）完成CO2制备重要工业化学品如乙二醇、二羟基丙酮、L-乳酸、丙烯酸等3种以上，建立百升级中试装置，产率达到10g/L。制定出具有科学性、可量化、易操作的固碳效益评价指标体系。

拟支持项目数：不超过3项。

任务属性：重大共性关键技术。

有关说明：本任务拟采用“赛马” 机制遴选优势单位， 启动立项3项， 实行中期评估淘汰制， 最后只支持1个项目。

研究内容：

以木质纤维素、非粮生物质、有机废弃物等生物碳资源为原料，创制重要化工芳香及仿芳香聚合单体的生物基路线，通过生物过程和材料化学聚合的协同技术， 实现化工聚合材料的新型转化路线，解决当前单纯生物路线无法实现的问题。

开展生物质转化芳香及仿芳香的二酸和二醇单体的新工艺研究，开发高效、简便的分离技术，研究生物质转化过程中微量杂质对聚合过程的影响规律，解决生物基分离放大过程中的工程问题和生产精制问题。基于不同来源生物基单体的制备、纯化及聚合过程中的科学和工程技术问题， 揭示聚合反应动力学机理和过程， 有效提高单体转化效率，抑制脱羧、生色等副反应发生，实现高分子量生物基聚酯的制备。通过生物基聚酯分子结构—功能设计，研究分子链微观结构、聚集态结构和材料性能之间的关系，解决高强高韧、高耐热、高阻隔、可控降解等关键问题，实现高力学性能与高阻隔性能的平衡。建立千吨级的工业示范， 实现材料在工程塑料等领域的应用。

考核指标：

创制1~2条芳香及仿芳香二酸和二醇类单体的生物基新路线，产品纯度达到聚合级要求，比现有路线效率提升15%以上，成本降低30%以上。开发生物基对苯二甲酸及其全生物碳聚酯的生产技术，生物基聚酯切片性能指标达到石油基聚酯切片国家标准，建立千吨级的工业示范。开发2~3个高阻隔全生物基聚酯新品种及建立至少100L 规模的中试装置，生物基聚酯聚合单体全部为生物基来源单体，单体生物碳含量≥99%，聚酯特性黏度≥0.8dL/g， 拉伸强度≥65MPa，380nm紫外光透过率<10%，色度L值≥70，CO2阻隔性能相对于PET提高10倍， O2阻隔性能提高5倍。基于项目开发技术，建立千吨级生物基聚酯聚合技术的工业示范，同时建立千吨级生物基聚酯应用加工制造技术的工业示范， 整体工艺符合环保要求。

拟支持项目数：1~2 项。

任务属性：重大共性关键技术。

有关说明：其他经费（ 包括地方财政经费、 单位出资及社会渠道资金等） 与中央财政经费比例不低于1：1。

1.3 低廉生物质制备全生物基可降解包装材料关键技术

拟支持项目数：1~2 项。

任务属性：重大共性关键技术。

有关说明：其他经费（ 包括地方财政经费、 单位出资及社会渠道资金等） 与中央财政经费比例不低于1：1。

1.4 生物基橡胶绿色制造关键技术（平行设立1项青年科学家项目）

研究内容：

以提升现有橡胶单体生物合成路线效率和经济性、创制生物基橡胶高效生物合成路线为目标， 开展生物基橡胶的绿色生物制造相关研究。创建碳原子经济性高、 代谢平衡的人工生物合成途径，获得高效的异戊二烯基因工程菌株；建立异戊二烯发酵关键技术，实现生物异戊二烯的低成本、高效、稳定的通过发酵与分离纯化单元技术有机集成建立异戊二烯生物合成工程化示范线。

基于异戊二烯、丁二烯、衣康酸等生物基单体，开展聚合关键技术研究，同时探索研究生物法直接合成聚异戊二烯新方法。设计合成高分子量、 高顺式结构及特殊结构与性能的生物橡胶材料；开发生物基功能填料及助剂（ 增粘、 抗老化）的制备工艺， 提升生物基橡胶性能。建立百公斤/批生物橡胶中试稳定制备技术；开展生物橡胶新产品应用示范研究。

考核指标：

突破异戊二烯生物合成的关键科学问题，建立高效人工生物合成途径；突破生物异戊二烯制备关键技术，异戊二烯发酵浓度>20g/L，产率>20%， 得到纯度>99%的异戊二烯，建立百吨级/年工程化示范生产线。突破生物橡胶高效可控聚合中试关键技术， 研制2~3 种不同结构的生物橡胶材料；聚异戊二烯分子量 Mw>1.0×106， 中试聚合规模百公斤/批；聚（ 衣康酸酯—异戊二烯） 弹性体数均分子量>30万，拉伸强度>12MPa，聚（ 衣康酸酯—丁二烯）弹性体数均分子量>25万，拉伸强度>15MPa。研制1~2种生物基补强填料及功能助剂，部分替代现有化石基助剂用于生物基橡胶产品。

生物基橡胶产品品质达到或优于国家标准（ 航空轮胎， GB 9745—2009 航空轮胎国家标准；全钢载重子午线轮胎（ 12R22.5）胎面胶及轮胎产品， GB/T 2977—2016 载重汽车轮胎规格、 尺寸、 气压与负荷国家标准；轿车轮胎， GB/T 2978—2014 轿车轮胎规格、 尺寸、 气压和负荷）；1~2 种新产品实现应用示范，新产品产能不低于500 吨/年。

拟支持项目数：1~2 项。

任务属性：重大共性关键技术。

有关说明：其他经费（ 包括地方财政经费、 单位出资及社会渠道资金等） 与中央财政经费比例不低于 1：1。