生物可降解材料助力“無塑”冬奧會

趙漢斌

以包含淀粉、脂肪、纖維素等成分的農(nóng)產(chǎn)品為原料，用工業(yè)生物技術(shù)制造的燃料、化學(xué)品、藥品等，用過后可完全降解，變成水和二氧化碳重回自然界。

170多年前，塑料界鼻祖“賽璐珞”剛在歐洲出現(xiàn)時，曾價比黃金，是歐洲貴婦們爭相獲取的裝飾用材料，但隨著塑料家族的擴(kuò)大和演替，塑料成了地球上最大的污染源之一。

日前，北京冬奧會組委會（以下簡稱奧組委）宣布，為全面落實“綠色、共享、開放、廉潔”的奧運(yùn)會舉辦理念，秉持“可持續(xù)·向未來”的愿景，致力于體現(xiàn)賽會環(huán)境正影響，北京冬奧會將使用生物可降解餐具。

前段時間，奧組委與安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司（以下簡稱豐原集團(tuán)）簽約，后者成為北京冬奧會和冬殘奧會生物可降解餐具官方供應(yīng)商。雙方簽約后，豐原集團(tuán)將提供生物可降解餐具和相關(guān)支持服務(wù)，助力冬奧盛會在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域有更多作為、更大貢獻(xiàn)。

北京冬奧會推廣生物可降解餐具，折射出哪些綠色理念？背后有哪些生物科技支撐？記者為此采訪了相關(guān)專家。

塑料垃圾是全球性危機(jī)

目前全球塑料年產(chǎn)量約為4億噸，化纖年產(chǎn)量約為1億噸。在我國，塑料和化纖年消耗量超過1億噸。據(jù)統(tǒng)計，全球僅有10%的塑料被回收，每年有數(shù)千萬噸塑料垃圾進(jìn)入海洋，海洋生物正面臨巨大威脅。

“這是一場全球性危機(jī)，我們正在破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)?！甭?lián)合國海洋問題主管麗莎·斯文森曾憂心忡忡地說。

美國工業(yè)生態(tài)學(xué)家羅蘭·蓋耶博士近期在國際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表論文稱，人類迄今為止生產(chǎn)的所有塑料數(shù)量達(dá)83億噸，其中63億噸已成為塑料垃圾；每年約有1000萬噸塑料在海洋中消失，對于海鳥、海龜、海豚、海豹等體型較大的海洋生物來說，誤食塑料、被塑料制品纏繞住等多種情況，是它們面對的最大威脅。每年大約有3000萬噸塑料垃圾流入海洋。在海洋環(huán)境下，塑料垃圾降解周期需450年以上。有數(shù)據(jù)顯示，到2050年，海洋中廢塑料的總重量將超過魚類的重量。

一次性塑料用品在造成白色污染的同時，也已經(jīng)進(jìn)入到食物鏈的循環(huán)中?！拔⑺芰系日凉撘颇仄茐恼麄€生態(tài)平衡，最終受害的將是我們?nèi)祟愖陨??！鼻迦A大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陳國強(qiáng)告訴記者，人類不斷使用煤炭、石油、天然氣等化石能源，這些能源會產(chǎn)生大量的二氧化碳，形成溫室效應(yīng)，加劇全球變暖、冰川融化。人類要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須逐步減少化石能源的使用，尋求環(huán)境友好的新能源、新材料。因此在“后石油時代”，主要呈現(xiàn)兩大發(fā)展趨勢：一是新能源逐步替代汽（柴）油，太陽能、核能、氫能逐步替代化石能源，向清潔、高效、可持續(xù)的能源方向發(fā)展；二是使用生物質(zhì)可再生資源，利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)的聚羥基脂肪酸酯（PHA）、己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等生物材料，逐步替代石油化工材料，實現(xiàn)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。

生物可降解助力綠色發(fā)展

在安徽蚌埠，年產(chǎn)5000噸L-乳酸/D-乳酸、年產(chǎn)3000噸聚L-乳酸/聚D-乳酸產(chǎn)業(yè)化示范線，已在豐原集團(tuán)建成并試車投產(chǎn)。

“這是中國第一條從葡萄糖發(fā)酵開始的‘乳酸—丙交酯—聚乳酸全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線，它的投產(chǎn)標(biāo)志著中國聚乳酸生物新材料產(chǎn)業(yè)化的成功和一個重大生物環(huán)保材料平臺的誕生?！必S原集團(tuán)副總經(jīng)理陳禮平向記者介紹，目前，一期年產(chǎn)15萬噸乳酸項目、一期年產(chǎn)10萬噸聚乳酸項目也已于2020年8月正式投產(chǎn)，為啟動百萬噸級聚乳酸大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)提供了技術(shù)和工藝保障。

此外，讓陳禮平頗為自豪的是，就在2020年9月26日，年產(chǎn)50萬噸乳酸和年產(chǎn)30萬噸聚乳酸項目也已開工建設(shè)，標(biāo)志著這家龍頭企業(yè)百萬噸級聚乳酸產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正式啟動。

陳國強(qiáng)向記者介紹，工業(yè)生物技術(shù)主要是以可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)產(chǎn)品如淀粉、脂肪酸、纖維素等為原料，大量制造燃料、化學(xué)品、藥品等。其中上述的PHA、PLA、PBAT和PBS，是生物可降解材料領(lǐng)域增長的主要驅(qū)動力，是國際上生物可降解材料中產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣、性價比最高、最貼近石油基聚酯的可生物降解材料。

最關(guān)鍵的是，通過量產(chǎn)化，生物可降解材料的成本可逐漸下降，價格接近消費者與產(chǎn)業(yè)鏈、消費鏈各環(huán)節(jié)所能樂意接受的水平。

以PHA為例，3年前，陳國強(qiáng)團(tuán)隊已實現(xiàn)無滅菌開放連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)品低成本量產(chǎn)能力。以生物質(zhì)為原料、通過微生物發(fā)酵過程生產(chǎn)出的可降解生物塑料產(chǎn)品，可替代石油基塑料解決白色污染問題。

“經(jīng)過微生物參與，可降解的生物塑料和纖維等廢棄物，將真正變成水和二氧化碳，通過光合作用又重新回到自然界中。”陳禮平說。

由于生物可降解材料具有可靠的生物安全性、生物可降解性、環(huán)境友好性、良好的力學(xué)性能，以及易于加工成型等優(yōu)點，在生物醫(yī)用高分子、紡織行業(yè)、農(nóng)用地膜和包裝等行業(yè)應(yīng)用前景廣闊。近年來，我國生物基材料正以每年20%至30%的速度增長，并逐步走向工業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化階段。

“目前，PLA已可完全實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)，早期主要用玉米來發(fā)酵，為減少糧食消耗，未來，只要含有淀粉的物質(zhì)都可以作為原料，比如農(nóng)林廢棄物秸稈等，可實現(xiàn)變廢為寶?！标惗Y平向記者表示，目前我國擁有超過年產(chǎn)10億噸以上的各類農(nóng)作物秸稈，原料來源充足，價格低廉，可減少對石油附屬物的依賴，對綠色發(fā)展具有重要意義。

可降解餐具折射可持續(xù)發(fā)展趨勢

陳國強(qiáng)向記者介紹，早在12年前，他的團(tuán)隊就為2008年北京奧運(yùn)會提供技術(shù)和原料支撐，實現(xiàn)了餐盒的“綠色化”。此次，奧組委秉持“可持續(xù)·向未來”的愿景，再次將這個“小問題”納入“大行動”，可見綠色發(fā)展理念在我國正持續(xù)深入到方方面面。

“環(huán)境問題在全社會長期受關(guān)注，我覺得付諸行動的時機(jī)到了。借北京冬奧會之機(jī)，再推可降解餐盒和其他環(huán)保耗材，有利于在全世界范圍內(nèi)促進(jìn)人們觀念和行為的轉(zhuǎn)變，是對環(huán)境的極大貢獻(xiàn)?！标悋鴱?qiáng)說。

“我們已和奧組委對接，確認(rèn)將提供垃圾袋、手提袋，一次性刀、叉、勺、餐盒，以及注塑類托盤、筷子、吸管等，無所不包。”陳禮平告訴記者，這些產(chǎn)品的樣式、尺寸均已確定，目前已提供部分樣品供奧組委試用，2021年初將提供所有產(chǎn)品。此外，其他涉及頒獎的一系列產(chǎn)品合作事宜也在對接中。

據(jù)悉，經(jīng)過20多年潛心研發(fā)，目前豐原集團(tuán)在三碳酸、四碳酸、四碳醇發(fā)酵技術(shù)方面實現(xiàn)重大突破，現(xiàn)已全面掌握乳酸菌種選育、發(fā)酵控制、分離純化、聚合反應(yīng)以及環(huán)保纖維、環(huán)保塑料、環(huán)保木板材制備等聚乳酸下游應(yīng)用開發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)和生產(chǎn)管理經(jīng)驗。

“為探索聚乳酸生產(chǎn)核心技術(shù)，我們依托發(fā)酵技術(shù)國家工程研究中心，聯(lián)合國內(nèi)高校、科研院所共同組建了安徽省聚乳酸新材料制造業(yè)創(chuàng)新中心、生物基可降解材料安徽省技術(shù)創(chuàng)新中心、安徽省生物基聚合材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地，做實了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?！标惗Y平說。

陳禮平透露，為打造一個“無塑”冬奧會，他們和奧組委達(dá)成了合作協(xié)議。奧組委對北京冬奧會供應(yīng)商和贊助商要求非常嚴(yán)格，他們將全力投入，對生產(chǎn)車間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證，認(rèn)真做好產(chǎn)品檢測。目前各項工作正有序推進(jìn)。