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化工产业 - 23世纪百科

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化工产业

作者: 陈昌铧/全体心生院成员

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后石油时代的化工产业主要指23世纪人类的化工产业,其中包括生化化工,传统有机化工以及无机化工三部分;由于生物学和化学在原料生产过程中举足轻重的地位,也有一种说法将23世纪的化工统称为生化化工。23世纪的化工原料通过三种渠道生产,这三种渠道分别为生化化工、有机物废料转化(农业以及生产生活中的有机物废料)、废旧塑料回收。

生化化工

生化化工是23世纪化工原料的主要来源,以生化化工方式实现的原料产量占到了化工原料总产量的50%以上。生化化工生产模式的基础是经过人工调整后的微生物。以蓝藻为例(此蓝藻被称为原料蓝藻),通过修改蓝藻的遗传物质,这类蓝藻的繁殖速度两倍于一般蓝藻的繁殖速度,制造这种蓝藻的主要目的是为了获取生物乙醇,所以除了用于保证其活动效率的最低限度有氧呼吸,这种蓝藻的呼吸作用主要以无氧呼吸为主。同时,此蓝藻也拥有在无氧呼吸产生的酒精中生存时间较长的特性。生化化工的生产过程如下:首先在有充足淡水、二氧化碳和人造光源或者太阳光的条件下促使原料蓝藻快速繁殖,让培养基中的蓝藻数量达到预定量级,并且开始通过无氧呼吸产生乙醇;在乙醇的浓度达到标准值以后将罐体内的液体注入乙醇处理系统,乙醇处理系统先将溶液中的氧气、蓝藻等物质分离,留下纯度较高的生物乙醇,再利用人造酶讲乙醇脱水,最终将乙醇转化为乙烯。在产生大量的乙烯之外,整个过程产生的一系列副产品(如水,氧气,乙醇脱水产生的乙醚,蓝藻泥)除了可以在生产环节中循环利用或者进入其他化工产业的生产流程,还能够作用于农业生产、太空生命支持等其他行业,产生发散辐射性经济红利。


值得注意的是,23世纪发达的超级托卡马克聚变技术为生化化工生产化工制品提供了坚实的基础;成熟的商用核聚变提供了稳定的电力,在直接为生化化工生产功能的同时,还降低了淡水的净化成本,为生化化工生产提供了充足的淡水。没有超级拖卡马克核聚变,这样一项技术的实现是难以想象的。而生化化工生产化工制品的过程对于二氧化碳的庞大需求甚至有力的控制了全球变暖进程,以至于,为了维持适度的温室效应,保持地球气候的稳定可控,人类在金星、火星、小行星带和远日行星地区都建立了一定数量的二氧化碳采气站,让地外和地球的二氧化碳供应体现相互协调,从而在保证化工原料供应的前提下实现地球气候稳定。



有机物废料转化

23世纪人类数量远远大于过去,填饱了一百多亿人类的肚子的,正是庞大而发达的农业生产体系。这样的农业生产体系产生的废料并没有被人类浪费;以秸秆、木材废料、动物/人类排泄物等等为原料的有机物废物物转化是人类第二大化工原料来源。


通过建立详细的有机物废料收集供给制度,各种有生物废料被细致的收集、分类,然后被通过有机物废料交易和物流平台,这些废料被输送给化工原料生产实体,在富有针对性的人造细菌以及与其配套的培养生产设施的支持下,人类能将有机物废物中的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素提取转化成所需的化工原料,大部分含有特殊元素的塑料、合成纤维、合成橡胶都是通过这种渠道生产的。


废旧化工制品回收

化工制品回收利用是指采用一定的回收工艺将废弃化工制品回收再利用实现变废为宝的目的。


随着200年来人类太阳系殖民主义的发展,飞车,汽车,舰船,飞船,工程机械,太空城的建造消耗了大量的塑料,由此产生了大量废旧塑料,这样的化工制品废料通过分类破碎,造粒,改性等流程,最后成为可以再次利用的再生料。利用回收的制品制造新的的化工制品的成本相对较低,但是化工制品的供应量并不足以支持人类对化工原料不断上涨的需求,所以对废料的回收利用是目前人类第三大的化工原料供应来源。


现状

随着太阳系殖民浪潮的蓬勃发展,人口不断增多,工业品数量的扩大,推动人们对化工制品需求不断的水涨船高。然而石油的储量并不会由此扩大,世界石油储量持续减少的压力逐渐增加,推动着人类寻找石油化工的替代品,而生物技术的快速发展帮助了生化化工取代石油化工的原有地位。令人欣慰的是,在石油资源完全枯竭之前,人类已经基本完成了从石油化工体系到生化化工体系的转变,为未来的人类前进事业打下了坚实的根基。

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