桑濤：用秸稈和芒草改善地球家園

高歌

“從在柳林種芒草開始，這十年來，您覺得哪個(gè)階段最艱難？”

“哪個(gè)階段都很艱難?！鄙轿魃镔|(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)桑濤苦澀地笑了，“新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品的誕生，都要經(jīng)歷無數(shù)次失敗才有可能取得成功，這就是風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)還需要大量的資金，誰能容忍這么多的失敗，又能夠給予你支持呢？”

2011年，桑濤決定辭去美國(guó)密西根州立大學(xué)的教職，正式回國(guó)工作。此前，他的研究領(lǐng)域主要集中在植物學(xué)。這一次，他想再進(jìn)一步，把植物及其加工剩余物變成環(huán)保新材料。生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化一直是科研熱點(diǎn)，之前已經(jīng)有將秸稈轉(zhuǎn)化為清潔能源燃料乙醇的先例。桑濤想做的，是建立完整的新材料產(chǎn)業(yè)鏈。

“我認(rèn)為這種物質(zhì)性原料應(yīng)該更多地用在材料方面，這樣解決了好幾個(gè)問題，一個(gè)是原料是可再生的，二是做成新材料能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益讓產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?！鄙榻B到。

打造產(chǎn)業(yè)鏈的第一步是種草，解決原料問題。2012年，桑濤來到山西柳林嘗試種植芒草。芒草原本是生長(zhǎng)在南方的植物。發(fā)達(dá)的根系和高大的地面植株讓它成為了修復(fù)荒山的優(yōu)質(zhì)品種?！拔业缴轿鱽淼?，是這里廣袤的黃土高原，適合大量種植生物質(zhì)作物。”荒漠和廢棄礦山這樣的邊際土地不適合種糧食，種植高大的芒草既可以防止水土流失，改良土壤，又能固碳減排。桑濤更希望看到的是，長(zhǎng)出的植株又可以回收作為生物煉制的原料，也給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來一份收入。

植物可以做成什么材料呢？這是桑濤必須回答的問題，2014年，他開始創(chuàng)業(yè)，從產(chǎn)業(yè)的角度進(jìn)行研發(fā)。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的日夜奮戰(zhàn)，在較短的時(shí)間內(nèi)建成了首條生物質(zhì)煉制中試線，研發(fā)出低能耗、無污染的處理方法，成功從秸稈等農(nóng)作物廢棄物中提煉出乳酸和木質(zhì)素等原料產(chǎn)品，并且在2017年建立了第一個(gè)新材料生物煉制示范工廠。2018年，桑濤又組建了山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院，要解決的核心問題是如何將植物中提取出的原料制作成新材料產(chǎn)品。

在研究院的樣品展示區(qū)里，放著一瓶褐色的固體，這就是從秸稈中提取的木質(zhì)素。順著這瓶木質(zhì)素往后看，陳列著羽毛球拍、氧氣瓶、汽車零件、無人機(jī)等樣品，這些都是用木質(zhì)素合成的生物樹脂生產(chǎn)的產(chǎn)品。

這種生物樹脂韌性強(qiáng)，可與碳纖維結(jié)合形成碳纖維復(fù)合材料，這種材料的硬度是鋼鐵的4到5倍，重量卻只有鋼鐵的五分之一。解決了目前市面上常用的環(huán)氧樹脂韌性差的“卡脖子”技術(shù)問題。

時(shí)間來到2021年，太原市軌道交通發(fā)展有限公司聯(lián)系到桑濤，希望將環(huán)保的生物基碳纖維復(fù)合材料用在地鐵的建設(shè)上?！叭绻衍噹?/4的材料用碳纖維復(fù)合材料來取代的話，整個(gè)車輛就從16噸減輕到12.8噸，效果還是蠻顯著的?！鄙f。減輕重量也意味著更節(jié)能。農(nóng)田里的秸稈變成了制造地鐵的材料，這極大地拓展了生物質(zhì)材料的想象空間。

我國(guó)每年的秸稈產(chǎn)量為8億多噸，大部分未被有效利用。除了做成生物樹脂。今年桑濤和團(tuán)隊(duì)做出的新產(chǎn)品，讓這些農(nóng)業(yè)廢料變成“豐收神器”回到農(nóng)田里，這就是地膜。

我國(guó)是世界上地膜使用量最多、覆蓋面積最大的國(guó)家，每年要用掉大約145萬噸地膜，占全球總量的75%。薄薄的一層塑料膜，能夠增溫、保濕、保土、保肥、防蟲，使得作物產(chǎn)量增加30%以上，由此帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益，每年高達(dá)1400億元。農(nóng)用塑料地膜大多為聚乙烯烴類高分子化合物，在自然環(huán)境條件下不能降解，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)農(nóng)田每年會(huì)新增20萬至30萬噸不能降解的殘留地膜，使土地板結(jié)、農(nóng)作物減產(chǎn)，破壞農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。

“從成立這個(gè)研究院開始，我們的一個(gè)重點(diǎn)研究方向，是如何把秸稈里面提取出來的乳酸做成聚乳酸生物塑料?！鄙龓ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)從秸稈制得的第二件寶貝就是聚乳酸，聚乳酸做成的生物塑料在6至9個(gè)月的時(shí)間里可以降解成二氧化碳和水。做成地膜使用，可以解決了石化塑料地膜帶來的白色污染問題。秸桿變地膜，這也是世界上首創(chuàng)的生物質(zhì)產(chǎn)品。

在創(chuàng)業(yè)的第八年，桑濤把一個(gè)曾經(jīng)主要存在于學(xué)術(shù)論文中的概念，落地為實(shí)驗(yàn)室、研究院、原料、產(chǎn)品和工廠。打造了他當(dāng)初規(guī)劃的生物質(zhì)材料產(chǎn)業(yè)鏈。

走到這里，可以回答之前的疑問。支持桑濤在無數(shù)次失敗中走下去的，是對(duì)產(chǎn)業(yè)前景的信心，也是不斷鉆研的科學(xué)家精神。作為長(zhǎng)期研究植物學(xué)的學(xué)者，他早就意識(shí)到用生物質(zhì)材料替代不可再生資源的重要性，和解決環(huán)境污染問題的緊迫性，并且持續(xù)關(guān)注著相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

“我相信能做的出來。”回想十年前回國(guó)的情況，他說道，“現(xiàn)在我有一半以上的時(shí)間，在山西帶著我們研究院的年輕人做研發(fā)，大家一起看文獻(xiàn)，尋找思路，討論如何解決我們所面臨的問題。我們做的很多事情都是沒人做過的，這對(duì)年輕的研發(fā)人員是很大的考驗(yàn)，他們沒有經(jīng)歷過這么多失敗?！?/p>

取經(jīng)路上，一定得有師父。在山西研究院辦公室的墻上，年輕的工程師們畫上《西游記》里的師徒四人，并在旁邊寫上項(xiàng)目的目標(biāo)，鼓勵(lì)大家一起前進(jìn)。

“你別看桑老師是重慶人，現(xiàn)在他最愛的就是一碗刀削面?！鄙龍F(tuán)隊(duì)的同事說。

目前，全世界首個(gè)生物質(zhì)新材料加工廠在太原綜改區(qū)落地，將在數(shù)月內(nèi)建成投產(chǎn)。

就像桑濤當(dāng)年帶到黃土高原來的南方芒草一樣，他已經(jīng)在這片土地上扎根，長(zhǎng)出高大的枝葉。