山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院：秸稈“蝶變”掀起綠色浪潮

盛夏時(shí)節(jié)，在山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)科技創(chuàng)新孵化基地，山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院（以下簡(jiǎn)稱“研究院”）的實(shí)驗(yàn)室里，一場(chǎng)關(guān)乎綠色材料革命的“魔法”正在上演。曾經(jīng)被視作農(nóng)業(yè)廢棄物的秸稈、芒草，在前沿科技的催化下，突破傳統(tǒng)材料的桎梏，化身可降解地膜、高性能碳纖維復(fù)合材料的核心原料，用科技創(chuàng)新書寫著綠色發(fā)展的嶄新篇章。

秸稈地膜終結(jié)白色污染

今年5月下旬，國家農(nóng)高區(qū)的試驗(yàn)田里，由研究院聯(lián)合多方力量研發(fā)的秸稈基全生物降解地膜緩緩鋪開，這不僅是一次普通的農(nóng)田作業(yè)，更是一場(chǎng)向“白色污染”宣戰(zhàn)的沖鋒。傳統(tǒng)石化地膜殘留造成的土壤板結(jié)問題，長(zhǎng)期困擾著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而研究院的科研團(tuán)隊(duì)?wèi){借科技創(chuàng)新，成功打破這一困局。

據(jù)研究院的技術(shù)工程師劉暢介紹，該可降解地膜以秸稈為原料，運(yùn)用生物煉制技術(shù)提取聚合型乳酸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為可降解生物塑料。在性能方面，它絲毫不遜色于傳統(tǒng)塑料地膜，鋪設(shè)70天后仍能保持80%的性能，同時(shí)具備突出的保水保溫效果，使玉米、小麥等作物平均增產(chǎn)6%～8%。更為關(guān)鍵的是，其成本比市售可降解地膜降低30%，徹底打破了可降解地膜因價(jià)格過高難以推廣的壁壘。

從技術(shù)層面來看，這一成果的背后是研究院對(duì)生物煉制技術(shù)的深度鉆研與創(chuàng)新應(yīng)用。通過不斷優(yōu)化工藝流程，提高原料轉(zhuǎn)化率，使得每5噸秸稈就能生產(chǎn)1噸纖維素聚乳酸用于可降解農(nóng)用地膜。山西省作為有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)示范區(qū)，每年產(chǎn)生的數(shù)百萬噸秸稈，如今都成為綠色發(fā)展的寶貴資源。研究院構(gòu)建的“從田里來，回田里去”綠色循環(huán)模式，不僅解決了農(nóng)業(yè)廢棄物處理難題，更讓耕地徹底擺脫了“白色污染”的威脅。據(jù)測(cè)算，若全省秸稈資源充分利用，將形成年產(chǎn)百萬噸級(jí)生物塑料的能力，構(gòu)建起覆蓋全國的綠色農(nóng)膜替代網(wǎng)絡(luò)，這無疑是科技創(chuàng)新助力生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的生動(dòng)實(shí)踐。

生物樹脂打破技術(shù)壟斷

在研究院實(shí)驗(yàn)室的另一端，科研人員正專注于從秸稈中提取酶解木質(zhì)素，這一物質(zhì)的成功提取與應(yīng)用，標(biāo)志著我國在高性能樹脂領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。此前，國產(chǎn)環(huán)氧樹脂韌性不足，國內(nèi)高性能樹脂大部分依賴國外進(jìn)口，而院長(zhǎng)桑濤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十年辛苦攻關(guān)，成功攻克了從秸稈中制取高純度、高活性木質(zhì)素的核心技術(shù)。

以這種木質(zhì)素為原料合成的生物樹脂，兼具環(huán)保與高性能雙重優(yōu)勢(shì)。在性能上，它突破了國產(chǎn)環(huán)氧樹脂韌性不足的瓶頸，以該生物樹脂為基體制成的碳纖維復(fù)合材料，部分力學(xué)性能比傳統(tǒng)雙酚A型環(huán)氧樹脂基材高出10%～20%，強(qiáng)度可達(dá)鋼鐵的4～5倍，重量卻僅為鋼鐵的1/5。在成本方面，較進(jìn)口環(huán)氧樹脂降低30%，且每噸應(yīng)用可減排22%的二氧化碳。

從運(yùn)動(dòng)器材到儲(chǔ)氫氧氣瓶，從風(fēng)電葉片到醫(yī)療器械，生物樹脂基碳纖維復(fù)合材料展現(xiàn)出“一材多用”的巨大潛力。這一成果不僅有望改變國內(nèi)高性能樹脂依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，更將重構(gòu)多個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，催生萬億級(jí)的生物基新材料應(yīng)用市場(chǎng)，彰顯了科技創(chuàng)新在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、保障國家材料安全方面的強(qiáng)大力量。

產(chǎn)研融合驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展

作為國內(nèi)唯一一個(gè)以建立和推廣新材料生物煉制產(chǎn)業(yè)為目標(biāo)的研究院，其取得的不俗成績(jī)，得益于頂尖人才與創(chuàng)新生態(tài)的雙輪驅(qū)動(dòng)。

在人才隊(duì)伍建設(shè)上，研究院依托培養(yǎng)和組建的精銳技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，以80后、90后博士和碩士為主體，專業(yè)覆蓋材料科學(xué)、化學(xué)工程、自動(dòng)化控制、植物學(xué)、農(nóng)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。這些年輕的科研人才，帶著創(chuàng)新的思維和蓬勃的朝氣，為產(chǎn)業(yè)研發(fā)和發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障體系。

在創(chuàng)新生態(tài)構(gòu)建方面，研究院積極開展與太原科技大學(xué)、太原理工大學(xué)等高校在生物新材料基礎(chǔ)科研項(xiàng)目的合作交流，同時(shí)與中科院山西煤炭化學(xué)研究所、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)、中北大學(xué)、山西化工研究院等高校及科研院所進(jìn)行深度合作。從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)，多層次多領(lǐng)域的合作形成了“研—產(chǎn)—用”深度耦合模式，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展注入源源不斷的科研活力。正如桑濤所言：“當(dāng)我們用秸稈造出比鋼鐵更強(qiáng)韌的材料時(shí)，顛覆的不僅是傳統(tǒng)工業(yè)邏輯，更是對(duì)可持續(xù)發(fā)展的中國式解答?！?/p>