生物新材料有望終結(jié)“白色污染”

目前，人們普遍使用的合成纖維原料來(lái)源于石化資源，在給生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也造成了“白色污染”等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。以生物基材料替代傳統(tǒng)的不可降解塑料，具有巨大發(fā)展?jié)摿?。日前，全球首條千噸級(jí)聚乳酸纖維生產(chǎn)線在安徽豐原集團(tuán)建成，有望推動(dòng)生物基新材料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化——

日前，記者從第25屆中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)議上獲悉，全球首條千噸級(jí)聚乳酸纖維生產(chǎn)線在安徽豐原集團(tuán)建成。當(dāng)天，中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)、安徽豐原集團(tuán)及蚌埠市人民政府共同簽署了“安徽蚌埠千億元級(jí)生物基材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作三方協(xié)議”，共建生物基新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

“依托安徽豐原集團(tuán)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外上下游相關(guān)企業(yè)，共同打造一個(gè)具有影響力和遠(yuǎn)大發(fā)展前景的生物產(chǎn)業(yè)園，為化纖行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)作出新的嘗試，開創(chuàng)生物材料領(lǐng)域新的里程碑。”中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)黨委書記高勇說(shuō)。

生物材料將替代化纖

我國(guó)是化纖生產(chǎn)大國(guó)，2018年化纖產(chǎn)量達(dá)5011萬(wàn)噸，其中合成纖維產(chǎn)量為4562.6萬(wàn)噸，占世界化纖總產(chǎn)量的70%以上。然而，合成纖維原料主要來(lái)源于石化資源，在給人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也給自然生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了諸多負(fù)面影響。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球每年約5億噸塑料及化纖產(chǎn)量中，僅有10%的塑料被回收，約有800萬(wàn)噸塑料垃圾流入海洋，在海洋環(huán)境下降解這些塑料垃圾需450年以上。塑料餐具、塑料袋、吸管、農(nóng)用膜等一次性塑料用品，不僅導(dǎo)致“白色污染”日趨嚴(yán)重，有的甚至還進(jìn)入食物鏈循環(huán)中，以微塑料形式侵入動(dòng)物和人體。

一方面是資源環(huán)境危機(jī)持續(xù)升級(jí)，另一方面是化纖行業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)烈訴求，在此形勢(shì)下，以生物基材料替代石油基材料呼聲漸高。

“就像太陽(yáng)能、核能、氫能將逐步替代化石能源，新能源汽車將逐步替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車一樣，使用可再生資源生產(chǎn)的生物基材料，也有望逐步替代石油化工材料，這將是后石油時(shí)代材料領(lǐng)域一場(chǎng)重大變革!”安徽豐原集團(tuán)董事長(zhǎng)李榮杰說(shuō)。

據(jù)介紹，生物基材料來(lái)源于生物質(zhì)資源，通過(guò)生物發(fā)酵技術(shù)將植物根、莖、果中的淀粉、纖維素等轉(zhuǎn)化為聚乳酸等生物制品，再經(jīng)過(guò)提煉、聚合形成高分子環(huán)保生物材料。

“在微生物作用或堆肥條件下，生物基材料能分解為無(wú)毒的二氧化碳和水，在塑料業(yè)、包裝業(yè)、制造業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)等領(lǐng)域有著龐大市場(chǎng)需求。”中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)調(diào)查顯示，生物基材料中的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等，是目前國(guó)際上產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣、性價(jià)比最高、最貼近石油基材料的生物可降解材料，將占生物可降解材料市場(chǎng)份額的70%至80%。

中國(guó)工程院院士蔣士成指出，以生物基材料替代傳統(tǒng)的不可降解塑料，能夠緩解石油危機(jī)，減少環(huán)境污染，具有巨大發(fā)展?jié)摿ΑｋS著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷深入，生物基材料在人類能源替代、環(huán)境友好、社會(huì)發(fā)展等方面將發(fā)揮舉足輕重的作用。

“卡脖子”技術(shù)取得突破

近年來(lái)，生物基材料行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在生物降解塑料等領(lǐng)域投入重金，以圖加快產(chǎn)業(yè)化步伐，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)悉，從上世紀(jì)90年代開始，歐美國(guó)家就著手研制聚乳酸纖維，但受限于生產(chǎn)成本過(guò)高等因素，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程一直步履維艱。

截至目前，全球聚乳酸生產(chǎn)主要集中在美國(guó)嘉吉、法國(guó)道達(dá)爾、比利時(shí)格拉特等少數(shù)企業(yè)。其中，比利時(shí)格拉特是豐原集團(tuán)的早期技術(shù)合作方，其中國(guó)工廠由豐原集團(tuán)于2002年引進(jìn)。從國(guó)內(nèi)聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭看，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)普遍規(guī)模較小，且受菌種發(fā)酵、提取技術(shù)等限制，產(chǎn)品質(zhì)量普遍不高，難以達(dá)到國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。

“除豐原集團(tuán)外，國(guó)內(nèi)其他聚乳酸生產(chǎn)企業(yè)，目前均通過(guò)采購(gòu)國(guó)外廠家的丙交酯(聚乳酸的關(guān)鍵中間體)為原料，再經(jīng)過(guò)開環(huán)、聚合來(lái)生產(chǎn)聚乳酸。”國(guó)內(nèi)一家聚乳酸研發(fā)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人說(shuō)，這些企業(yè)普遍缺乏上游乳酸菌種、發(fā)酵、提取、純化技術(shù)，相當(dāng)于只掌握了聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈的30%左右。

“豐原是國(guó)內(nèi)唯一一家可以用玉米等糧食作物或秸稈纖維素為原料生產(chǎn)聚乳酸切片的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈一體化。”李榮杰告訴經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者，經(jīng)過(guò)近20年技術(shù)攻關(guān)，豐原集團(tuán)目前已全面掌握了乳酸菌種制備、發(fā)酵、提取純化、聚合、環(huán)保纖維、環(huán)保塑料生產(chǎn)六大核心技術(shù)，形成了30多項(xiàng)重大工藝方法發(fā)明專利，從根本上解決了聚乳酸材料的性能及成本問(wèn)題。

專家表示，豐原集團(tuán)與美國(guó)嘉吉、法國(guó)道達(dá)爾、比利時(shí)格拉特等企業(yè)共同構(gòu)成了全球聚乳酸產(chǎn)業(yè)第一方陣，豐原集團(tuán)的聚乳酸合成技術(shù)及其在環(huán)保纖維、環(huán)保塑料研制方面的突破性技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)了對(duì)其他3家企業(yè)的超越。

大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化具優(yōu)勢(shì)

盡管聚乳酸材料具有無(wú)毒、環(huán)保、可降解等優(yōu)異性能，但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程卻并非一帆風(fēng)順，主要原因是生產(chǎn)成本居高不下。

“如果使用我們研制的聚乳酸切片生產(chǎn)聚乳酸纖維，其成本將低于棉花。”李榮杰給記者算了一筆賬：大約3.5噸秸稈可生產(chǎn)1噸聚乳酸，當(dāng)秸稈價(jià)格為500元/噸左右時(shí)，聚乳酸的成本就低于棉花及黏膠、天絲、莫代爾等天然植物纖維。

但是，與石油基材料相比，目前聚乳酸的成本優(yōu)勢(shì)尚不明顯。據(jù)測(cè)算，當(dāng)石油價(jià)格處于每桶40美元至50美元之間時(shí)，石油化纖價(jià)格約為1200美元/噸，石油塑料價(jià)格約為1500美元/噸，均低于2000美元/噸的聚乳酸。

“不過(guò)，聚乳酸能夠?qū)崿F(xiàn)完全生物降解，是真正符合世界各國(guó)限塑、禁塑要求的新型環(huán)保材料。同時(shí)，聚乳酸纖維還具備天然、親膚、抑菌、抗螨等方面性能，也超過(guò)了棉花。”李榮杰說(shuō)。

從市場(chǎng)前景看，聚乳酸材料在家庭裝修、汽車內(nèi)飾等市場(chǎng)應(yīng)用方面被廣泛看好，已有不少汽車廠商多次與豐原集團(tuán)商談合作事宜，甚至還有某全球知名運(yùn)動(dòng)品牌看中了豐原的一款聚乳酸運(yùn)動(dòng)面料，欲買斷其使用權(quán)……隨著聚乳酸材料市場(chǎng)認(rèn)知度提高，其巨大市場(chǎng)潛力正不斷凸顯。

除成本、市場(chǎng)認(rèn)知度等因素外，產(chǎn)業(yè)鏈下游的配套應(yīng)用問(wèn)題，也是制約聚乳酸產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。李榮杰表示，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家聚乳酸產(chǎn)業(yè)雖發(fā)展較早，但在聚乳酸纖維應(yīng)用方面卻一直不溫不火，這與其缺乏相應(yīng)的紡紗、織造、印染等下游環(huán)節(jié)密切相關(guān)，這恰恰正是中國(guó)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)所在。

“我們堅(jiān)信，聚乳酸是最有希望撼動(dòng)石油基塑料和化纖傳統(tǒng)地位的新材料。”李榮杰說(shuō)，豐原集團(tuán)已經(jīng)制定了聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2022年有望形成每年300萬(wàn)噸的聚乳酸生產(chǎn)能力，到2025年更進(jìn)一步提高至年產(chǎn)1000萬(wàn)噸至1500萬(wàn)噸。如果商業(yè)化進(jìn)程順利，聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈上游部分有望在8年至10年內(nèi)形成萬(wàn)億元級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。

“變石油煤炭的‘黑金經(jīng)濟(jì)’為生物質(zhì)加工的‘綠金經(jīng)濟(jì)’，豐原要以工業(yè)方式推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展，替代化石資源，改善生態(tài)環(huán)境，做發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的典范。”李榮杰說(shuō)。