生物降解新突破！加州理工学院科学家设计酶来降解有机硅中的硅碳键

瞻观前沿

硅氧烷化学品广泛存在于我们日常生活中的各种产品中，其应用领域涵盖了家庭清洁用品、个人护理用品，以及汽车、建筑、电子和航空航天工业产品。

然而，由于硅氧烷在环境中的持久性，科学家们一直在努力研究其对健康和环境的影响，并寻求更科学的了解。研究表明，硅氧烷会在环境中持续数天到数月，然后逐渐分解成更小的碎片，并最终挥发或逸入空气中。在此过程中，硅-碳键的分解速度最慢，使得硅氧烷的降解变得更加困难。

近期，科学家们成功地设计出一种能够分解硅和碳之间顽固人造键的酶，该发现被认为是使硅氧烷类化学品可生物降解的第一步。加州理工学院的化学工程、生物工程和生物化学教授莱纳斯·鲍林和2018年诺贝尔奖获得者弗朗西斯·阿诺德领导的研究团队利用定向进化技术创造了这种新的硅碳键断裂酶。

尽管这项研究的实际应用可能需要十年甚至更长的时间，但它无疑为未来使硅氧烷类化学品生物降解打开了一扇大门。阿诺德教授表示，这一发现对于处理废水中的硅氧烷污染物具有重要意义。同时，对于一些挥发性硅氧烷化学品的健康和环境影响也需要进一步的研究和了解。

图片来源：加州理工学院/陶氏化学

技术价值观察

硅氧烷是属于有机硅行业的产品之一。有机硅是一类含有碳-硅键的化合物，硅氧烷是其中一种常见的有机硅化合物。

有机硅产业链分为有机硅原料、有机硅单体、有机硅中间体和有机硅深加工产品四个环节。有机硅产品繁多，主要为根据不同用途研发的有机硅深加工产品，上游有机硅原料、有机硅单体和有机硅中间体品种规格较少。其产业链如下图所示：

宏观市场观察

中国有机硅单体产能全球占比过半

有机硅是一个典型的资金、技术密集型行业，长期以来被少数外国公司所垄断。然而，自21世纪初以来，随着中国企业的崛起，国内有机硅的成本优势愈发凸显，市场格局逐步发生变化，中国企业在市场所占的比例快速提高。目前全球有机硅产能主要分布在陶氏化学、德国瓦克、蓝星星火、合盛硅业等十余家企业。

2012-2021年，中国有机硅单体产能持续增长，近10年复合增长率为6.3%，近五年复合增长率为8.0%。到2021年，中国有机硅单体产能达到381万吨/年，同比增长率15.28%，约占全球有机硅单体产能的61.6%，位居全球第一。相比之下，美国仅有陶氏化学和迈图两家有机硅单体生产企业，其合计有机硅产能仅占全球约7.0%。

注：产能统计口径为该国境内产能。

中国有机硅行业市场份额

目前，中国有机硅行业龙头企业为合盛硅业、新安股份、兴发集团和东岳硅材。2021年，按有机硅单体产能来看，合盛硅业的市场份额达24.41%，新安股份的市场份额达12.86%;按有机硅产品产量来看，合盛硅业的市场份额达7.61%，新安股份的市场份额达7.39%。

注：1.合盛硅业有机硅产品产量数据为2021年前三季度环体硅氧烷生产量加总，公司暂未公布全年产量数据。2.兴发集团有机硅产量统计口径含DMC、110胶、107胶。

中国有机硅进出口总额呈现增长趋势

根据中国氟硅有机材料工业协会的数据，中国有机硅进出口的主要商品是初级形态硅氧烷，包括DMC、D4、硅油、生胶、液体硅橡胶(LSR)、混炼硅橡胶、密封胶、107胶等。因此，有机硅进出口数据以初级形状的聚硅氧烷(海关编码39100000)进行统计。根据海关总署的数据显示，2017-2021年中国有机硅行业进出口总量总体呈增长趋势，2021年有机硅进出口总量达50.94万吨，同比增长29.19%。这主要是由于我国初级形态的硅氧烷进口数量波动不大，基本持平，而出口数量持续上升。

中国有机硅技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前有机硅关键技术强相关的城市集群主要集中在华东、华南和长三角地区，尤其是江苏省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于有机硅研发，成为潜在的有机硅技术发展中心。根据热力图的分布，华东地区有极大的可能性成为有机硅技术的先导区域。重点关注江苏省常州市武进区、安徽省蚌埠市禹会区、浙江省宁波市慈溪市等地的相关企业，以及这些地方对有机硅产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 有机硅 产能 中国 随笔