生物基技術(shù)作為一種具有革命性的新技術(shù)，是對傳統(tǒng)化學(xué)合成法的顛覆。在已開啟的“十四五”，這項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)藏著大機(jī)遇、大市場、大空間。
從煤炭中來，到自然中去，一招破解“白色污染”
“要想收成好，地膜是個(gè)寶。”既能保濕又能固肥的地膜是旱作農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的法寶。用了幾十年的地膜，眼下卻越來越讓人糾結(jié)。這地膜，究竟是“寶”還是“害”？上世紀(jì)70年代，地膜覆蓋技術(shù)被引進(jìn)中國，迅速有效地提高了干旱、半干旱地區(qū)的水資源利用率和糧食生產(chǎn)能力。然而，隨著地膜使用范圍不斷擴(kuò)大，這場可圈可點(diǎn)的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“白色革命”，也給廣大農(nóng)村帶來了“白色污染”。使用過的殘破地膜摻雜在土壤中既無法回收、又難以降解，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，影響了農(nóng)作物生長。
如果說與“白色污染”斗爭是一場戰(zhàn)役，那么生物降解塑料就是這場戰(zhàn)爭的終結(jié)者。金暉兆隆高新科技股份有限公司生產(chǎn)副總經(jīng)理辛建國告訴記者，生物降解塑料在自然環(huán)境下降解成小分子后被微生物吞噬到體內(nèi)，經(jīng)過氧化分解為二氧化碳和水。經(jīng)過嚴(yán)格的檢測，能夠在堆肥條件下，180天內(nèi)塑料完全分解為二氧化碳和水。
可降解地膜的誕生既是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，也是百姓對綠色生活的選擇。金暉兆隆董事長李雅娟說：“我國每年使用地膜量在百萬噸級別，且每年以15%的速度迅速增長，目前可生物降解的地膜推廣應(yīng)用沒有預(yù)期好，除了成本考量，還需讓更多人先了解新材料。”山西省工信廳新材料處副處長梁軼認(rèn)為，我省煤炭資源豐富，煤焦化產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，為生物基材料生產(chǎn)提供了充足的能源和基礎(chǔ)化工原料，同時(shí)煤焦化副產(chǎn)品也能作為生物基的材料進(jìn)行生產(chǎn)。金暉兆隆曾是一家傳統(tǒng)煤焦企業(yè)，企業(yè)轉(zhuǎn)型時(shí)選擇生物基新材料方向，正是看到了傳統(tǒng)能源的優(yōu)勢。李雅娟說，依托能源優(yōu)勢、煤化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)優(yōu)勢，以精細(xì)煤化工產(chǎn)品為原料，可以很大程度降低成本。
最近，歐盟委員會聯(lián)合研究中心發(fā)布一份報(bào)告。報(bào)告預(yù)測，到2025年，歐盟市場每年生物基產(chǎn)品的產(chǎn)量將保持3.6%增長，可以說市場前景廣闊。新華社駐歐盟總部比利時(shí)布魯塞爾記者韓沖認(rèn)為，近年來，隨著國際原油價(jià)格的持續(xù)攀升和資源的日漸趨緊，石油供給壓力增大，生物能源產(chǎn)業(yè)、生物制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全世界發(fā)展熱點(diǎn)，其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保意義日漸顯現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力不斷增強(qiáng)。在針對一次性塑料制品頒布禁令的意大利、法國、英國、德國、西班牙等國家，市場非常廣大。預(yù)計(jì)2021年，歐洲的生物基塑料消費(fèi)將占到全世界的1/3以上。
生物基新材料替代石化材料已是全球發(fā)展大勢，限塑令也成為將塑料制品份額擠出市場的強(qiáng)有力的手段。去年9月山西版的限塑令正式出臺，其中就提到，要依法依規(guī)禁止、限制部分塑料的生產(chǎn)、銷售和使用。商場、超市、藥店和各類展會，禁止使用不可降解塑料袋，全省范圍內(nèi)的餐飲服務(wù)行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料餐具，全省范圍內(nèi)的星級賓館、酒店等場所不再主動(dòng)向客人提供一次性塑料生活用品。政策的出臺，將有助于生物可降解制品在全省的廣泛推廣應(yīng)用。
廢秸稈“變身”高端新材料
輕、彈、手感舒適，一桿由碳纖維復(fù)合材料制成的羽毛球拍，讓球場上的運(yùn)動(dòng)員如虎添翼。碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高，剛度、抗沖擊性能與傳統(tǒng)金屬在同等重量上比較，有絕對優(yōu)勢，是最理想的輕量化替代材料。
單純的碳纖維無法直接加工成產(chǎn)品，90%以上的碳纖維需要和樹脂復(fù)合起來制成碳纖維復(fù)合材料來使用。如果把碳纖維復(fù)合材料比作是一棟大樓，那么，碳纖維就是鋼筋，而添加的樹脂就是水泥和磚塊，能夠起到固定纖維和傳遞荷載的雙重作用。在山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)生物質(zhì)新材料研究院，桑濤博士和他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正致力于一種典型生物基新材料——生物樹脂的研究。
“傳統(tǒng)石化原料制成環(huán)氧樹脂毒性很大，生物樹脂是從秸稈里提取純天然木質(zhì)素，因其具有獨(dú)特的機(jī)械強(qiáng)度和韌性優(yōu)勢，與碳纖維合成為復(fù)合材料，具有無可比擬的優(yōu)勢?！鄙f。
廢秸稈如何變身為身價(jià)不菲的高端新材料？每到秋收，廢秸稈要么被火燒掉，要么被粉碎回填到土壤中。其實(shí)，秸稈里藏著聚乳酸和木質(zhì)素，正是它們徹底改寫了秸稈的命運(yùn)。聚乳酸是服裝、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生用品的原材料；木質(zhì)素是生物樹脂的原料，可與碳纖維合成碳纖維復(fù)合材料。秸稈變身為生物基復(fù)合材料，最大的特點(diǎn)就是可生物降解，降解后生成的二氧化碳和水，還能被其他生物重新利用。從自然中來，到自然中去，秸稈在循環(huán)利用中被賦予了無限潛能。
把廢秸稈變成生物基新材料，在產(chǎn)業(yè)鏈條上，要抓住哪些產(chǎn)業(yè)機(jī)遇？桑濤認(rèn)為：“生物樹脂的原料是秸稈，我們煉制出木質(zhì)素制備出生物樹脂，加工成碳纖維復(fù)合材料可以適用于氫能汽車的儲氫瓶。目前，我省也在積極推動(dòng)碳纖維復(fù)合新材料與商飛合作，為山西轉(zhuǎn)型發(fā)展貢獻(xiàn)我們的力量。”
加快打造國內(nèi)重要生物基新材料產(chǎn)業(yè)基地
去年，我省確定14個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群包括生物基新材料，提出還要重點(diǎn)開展合成生物學(xué)基礎(chǔ)研究和生物基高分子新型材料、仿生材料等應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，打造國內(nèi)重要的生物基新材料產(chǎn)業(yè)基地。梁軼說：“去年我省出臺了支持新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策，從支持產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展、提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、培育龍頭企業(yè)、落實(shí)稅費(fèi)優(yōu)惠、加大人才培養(yǎng)和激勵(lì)力度等5個(gè)方面，提出了27條政策，有力地促進(jìn)了生物基新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！?/p>
2021年新年第一天，位于山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)陽曲產(chǎn)業(yè)園區(qū)的山西合成生物產(chǎn)業(yè)園，年產(chǎn)90萬噸生物基聚酰胺項(xiàng)目開工奠基。未來，這里將形成一個(gè)千億級的生物基新材料產(chǎn)業(yè)集群。園區(qū)核心項(xiàng)目包括240萬噸玉米深加工項(xiàng)目、年產(chǎn)50萬噸生物基戊二胺項(xiàng)目、年產(chǎn)90萬噸生物基聚酰胺項(xiàng)目和年產(chǎn)8萬噸生物法長鏈二元酸項(xiàng)目。凱賽生物將出資40億元用于以上幾個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)，并與山西綜改示范區(qū)共建山西合成生物研究院，打造一個(gè)生物基新材料研發(fā)創(chuàng)新的核心策源地。
我省要在轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)打造國內(nèi)重要的生物基新材料產(chǎn)業(yè)基地，未來如何掌握生物基新材料核心技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的升級迭代？韓沖認(rèn)為，我國的合成生物材料基礎(chǔ)研究水平不夠高，缺少專門從事基礎(chǔ)原料和后續(xù)應(yīng)用研究的公司，一定程度上制約著新技術(shù)和新材料的開發(fā)和應(yīng)用。此外，產(chǎn)學(xué)研用融合不足，研發(fā)力量和資源有待整合，這些問題解決后，產(chǎn)業(yè)才能得以持續(xù)發(fā)展。
補(bǔ)齊產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同發(fā)展的短板，把研發(fā)力量和資源有效整合起來。目前，我省生物基新材料領(lǐng)域已經(jīng)擁有了4個(gè)省級企業(yè)技術(shù)中心、2個(gè)行業(yè)技術(shù)中心和1個(gè)研究生教育創(chuàng)新中心。生物質(zhì)新材料研究院正在加速成果轉(zhuǎn)化。金暉兆隆高新科技股份有限公司與中北大學(xué)、太原理工大學(xué)、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)開展長期戰(zhàn)略合作，他們希望科研人員、大學(xué)院校能研發(fā)出更多新材料，讓企業(yè)來轉(zhuǎn)化，最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。（山西日報(bào)記者沈佳 本欄目內(nèi)容源自山西衛(wèi)視“轉(zhuǎn)型進(jìn)行時(shí)”）
