在 “雙碳” 目標驅(qū)動下，甲酸生產(chǎn)工藝正從高能耗、高污染的傳統(tǒng)化學合成法，向低排放、可持續(xù)的生物合成法轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)化學合成法雖能實現(xiàn)甲酸規(guī)�；�生產(chǎn)，但存在原料依賴化石能源、碳排放高、廢棄物難處理等問題;而生物合成法依托微生物代謝技術(shù)，以可再生資源為原料，展現(xiàn)出顯著的環(huán)保優(yōu)勢。同時，傳統(tǒng)工藝通過技術(shù)改良也在逐步降低環(huán)境負擔，兩條路徑共同推動甲酸產(chǎn)業(yè)向綠色化工方向升級，為有機化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

　　傳統(tǒng)甲酸化學合成法以 “甲醇羰基化法” 和 “甲酸鈉酸化法” 為主，雖成熟度高、產(chǎn)量大，但環(huán)保短板突出，制約了其長期發(fā)展。甲醇羰基化法以甲醇、一氧化碳為原料，在高溫(150-200℃)、高壓(3-5MPa)條件下，經(jīng)催化劑(如銠基催化劑)作用生成甲酸甲酯，再水解得到甲酸。該工藝的核心問題在于原料依賴化石能源(甲醇、一氧化碳均來自石油或煤炭)，每生產(chǎn) 1 噸甲酸需消耗 0.8 噸甲醇和 0.7 噸一氧化碳，伴生約 1.2 噸二氧化碳排放，且催化劑回收難度大(銠金屬流失率約 0.1%)，殘留在產(chǎn)物中的重金屬易造成后續(xù)污染。甲酸鈉酸化法則以氫氧化鈉與一氧化碳反應生成甲酸鈉，再用硫酸酸化得到甲酸，該工藝雖反應條件溫和(常溫、常壓)，但會產(chǎn)生大量硫酸鈉廢水(每生產(chǎn) 1 噸甲酸伴生 1.5 噸硫酸鈉)，廢水含鹽量高、處理成本高，直接排放會導致土壤鹽堿化和水體富營養(yǎng)化。某化工企業(yè)采用甲酸鈉酸化法年產(chǎn) 5 萬噸甲酸，年產(chǎn)生硫酸鈉廢水 7.5 萬噸，廢水處理成本占總成本的 15%，且處理后仍有少量鹽分殘留，環(huán)保壓力顯著。

　　生物合成法憑借 “原料可再生、過程低污染” 的特性，成為甲酸綠色生產(chǎn)的重要方向，近年來在微生物菌株改造、發(fā)酵工藝優(yōu)化等方面取得關(guān)鍵突破。生物合成法以微生物(如大腸桿菌、酵母菌)為催化劑，利用葡萄糖、蔗糖或農(nóng)業(yè)廢棄物(如秸稈、木屑)等可再生原料，通過代謝工程改造微生物的代謝路徑，使其定向合成甲酸。在菌株改造方面，科研人員通過基因編輯技術(shù)敲除微生物體內(nèi)甲酸分解相關(guān)基因(如甲酸脫氫酶基因)，同時強化甲酸合成關(guān)鍵酶(如丙酮酸脫氫酶)的表達，使微生物甲酸產(chǎn)量從最初的 20g/L 提升至 80g/L 以上，轉(zhuǎn)化率達 90%(即 1 噸葡萄糖可產(chǎn) 0.9 噸甲酸)，遠超傳統(tǒng)化學合成法的原料利用率。例如，某科研團隊改造的大腸桿菌菌株，在 30℃、厭氧條件下發(fā)酵 48 小時，甲酸產(chǎn)量達 85g/L，且無有毒副產(chǎn)物生成，產(chǎn)物純度可達 99.5%，無需復雜提純流程。

　　發(fā)酵工藝優(yōu)化進一步提升了生物合成法的經(jīng)濟性與環(huán)保性。傳統(tǒng)批次發(fā)酵存在底物消耗快、產(chǎn)物抑制明顯的問題，而 “流加發(fā)酵技術(shù)” 通過持續(xù)補充葡萄糖等原料，避免底物不足導致的發(fā)酵停滯，同時實時移除生成的甲酸，降低產(chǎn)物對微生物的抑制作用，使發(fā)酵周期從 72 小時縮短至 48 小時，生產(chǎn)效率提升 30%。此外，“固廢資源化利用” 技術(shù)將發(fā)酵副產(chǎn)物(如微生物菌絲體)干燥后制成飼料添加劑(蛋白質(zhì)含量達 40%)，或通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電，實現(xiàn) “原料 - 發(fā)酵 - 副產(chǎn)物 - 能源” 的循環(huán)利用，每生產(chǎn) 1 噸生物合成甲酸，可副產(chǎn) 0.2 噸菌絲體飼料或 0.3 噸沼氣(相當于 0.15 噸標準煤)，進一步降低了生產(chǎn)成本與環(huán)境負擔。某生物科技公司采用流加發(fā)酵技術(shù)年產(chǎn) 1 萬噸生物合成甲酸，原料成本較傳統(tǒng)化學合成法降低 20%，二氧化碳排放量減少 80%，且無固體廢棄物產(chǎn)生，完全實現(xiàn) “零廢生產(chǎn)”。

　　傳統(tǒng)化學合成法也在通過技術(shù)改良實現(xiàn)環(huán)保升級，逐步降低對環(huán)境的影響。在原料端，“綠色原料替代” 技術(shù)以生物質(zhì)基甲醇(由秸稈發(fā)酵制備)替代化石基甲醇，減少對石油資源的依賴，每使用 1 噸生物質(zhì)基甲醇，可減少 0.6 噸二氧化碳排放。某化工企業(yè)將 20% 的化石基甲醇替換為生物質(zhì)基甲醇，年減少二氧化碳排放 1.2 萬噸，且甲酸產(chǎn)品純度未受影響(仍達 99.8%)。在工藝改良方面，“新型催化劑研發(fā)” 降低了反應能耗與污染物排放，例如用非貴金屬催化劑(如銅基催化劑)替代昂貴的銠基催化劑，催化劑成本降低 60%，且流失率控制在 0.02% 以下，重金屬污染風險顯著降低;同時，“耦合工藝” 將甲醇羰基化與甲酸水解過程整合，實現(xiàn)熱量回收利用(水解反應釋放的熱量用于預熱原料)，每生產(chǎn) 1 噸甲酸的能耗從傳統(tǒng)工藝的 800kWh 降至 500kWh，能耗降低 37.5%。

　　在廢棄物處理方面，傳統(tǒng)工藝通過 “廢水資源化” 技術(shù)提升廢棄物利用率。甲酸鈉酸化法產(chǎn)生的硫酸鈉廢水，經(jīng)膜分離技術(shù)提純后可得到工業(yè)級硫酸鈉(純度達 98%)，作為化工原料用于洗滌劑、造紙等行業(yè)，實現(xiàn)廢水 “變廢為寶”。某企業(yè)采用膜分離技術(shù)處理硫酸鈉廢水，年回收工業(yè)級硫酸鈉 1.2 萬噸，廢水回用率達 80%，年減少新鮮水消耗 6 萬噸，廢水處理成本降低 40%。此外，“尾氣回收” 技術(shù)將甲醇羰基化過程中未反應的一氧化碳收集、提純后重新用于反應，一氧化碳利用率從 85% 提升至 95%，年減少一氧化碳排放 0.5 萬噸，既降低了原料浪費，又減少了溫室氣體排放。

　　綜上，甲酸生物合成工藝在菌株改造、發(fā)酵優(yōu)化上的突破，為其產(chǎn)業(yè)化應用奠定了基礎(chǔ)，展現(xiàn)出顯著的環(huán)保與經(jīng)濟優(yōu)勢;而傳統(tǒng)化學合成法通過原料替代、工藝改良和廢棄物資源化，也在逐步降低環(huán)境負擔。未來，隨著生物合成技術(shù)的進一步成熟(如菌株產(chǎn)量提升至 100g/L 以上)和傳統(tǒng)工藝的持續(xù)升級，甲酸產(chǎn)業(yè)將形成 “生物合成法為主、改良化學合成法為輔” 的綠色生產(chǎn)格局，為有機化工行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。