■ 薛东风 郑飞祥 安 宣
日前,2022年北京冬奥会拉开帷幕,一批由高科技加持的 “超级饭碗”亮相奥运。这是专供北京冬奥会和冬残奥会使用的可降解餐具,是用生物材料聚乳酸制成的,目前共有22种产品,由安徽丰原生物技术股份有限公司研发生产。
这些可降解餐具的材料是以玉米、薯类、农作物秸秆等可再生资源为原料发酵生产出来,并进一步纯化聚合制备成的高纯度聚乳酸。
这些可降解餐具在使用和生物降解过程中不产生有毒有害物质,具有一定耐菌性、阻燃性和抗紫外线性,可谓健康环保又安全。丰原可降解餐具符合低碳环保绿色的冬奥理念,为绿色奥运贡献了 “安徽力量”。
发展生物经济推进生物基材料和生物燃料产业发展
此前, 《生物经济时代加速到来》一文指出生物经济被认为是继农业经济、工业经济、信息经济之后推动人类社会永续发展的全新经济形态。加快发展生物经济,已基本成为世界各国的共识,是把握未来竞争主动权、实现经济社会高质量发展、保障国家安全的重要手段。 “十四五”规划和2035年远景目标纲要都提出,要推动生物技术和信息技术融合创新,加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业,做大做强生物经济。
近日,安徽省经济和信息化厅发布印发 《安徽省 “十四五”制造业高质量发展 (制造强省建设)规划》。 “十四五”期间,安徽将大力发展具有特色优势的生物基新材料,重点发展聚乳酸 (PLA)、生物可降解塑料及纤维等生物可降解材料等,扩大和优化特色新材料产业布局。
我国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。国家高度重视塑料污染治理工作,将制定 “白色污染”综合治理方案列为重点改革任务。以聚乳酸为代表的生物基材料是利用可再生物质资源为原料,在整个生命周期中的碳排放量远远低于化石资源为原料的高分子材料 (如石油基塑料、化纤等),并且聚乳酸又具有可循环、易回收和可降解特性。
塑料:人类二十世纪伟大的发明
也变成槽糕的发明
石油基塑料制品遍布人类生产生活各个领域,数百年才会降解,不仅严重污染环境,其塑料微粒甚至进入动植物体内,在被人类食用,最终影响人类机体健康,也给生态环境安全带来严重隐患。
目前,全球塑料年产量4亿多吨,化纤年产量1亿多吨。国内塑料化纤年消耗量约1.8亿吨,随着经济增长,在碳达峰前,塑料和化纤的年消耗量仍将有逐步增长的趋势。
2020年11月,印度理工学院的研究团队发表文章,一个普通人每天用一次性纸杯喝三杯茶或者咖啡,就会摄入75000个肉眼看不见的塑料微粒。这些塑料微粒直径一般小于5毫米,它不溶于水也不可生物降解。根据美国FiveGyres研究所初步计算,一支普通的深层净化洁面乳就含有多达360000个塑料微粒。这些含有塑料微粒的个人护理用品一经使用,含有大量塑料微粒的污水便经由下水道进入污水处理厂,大部分污水处理厂无法将污水中的塑料微粒全部过滤,以至于大量塑料微粒最终排进河流和海洋,造成严重的环境问题。
存在于人类食用的动物性食材,人类无法避免地摄入了这些塑料微粒。极小的塑料微粒进入人体,可以随血液进入血脑屏障,与人体细胞和组织直接互动,有毒化学物通过附着塑料微粒进入人体,都会对人体健康带来影响。
历史车轮滚滚向前,时代进程不可逆转。因此禁塑限塑,势在必行。
实现碳达峰、碳中和禁塑限塑 建设人类命运共同体
工业和信息化部原材料工业司于2021年12月16日在安徽蚌埠召开聚乳酸上下游企业座谈会。会上,吉祥三宝高科纺织有限公司与安徽丰原生物纤维股份有限公司达成战略合作。双方将依托各自的优秀科研团队,积极推进聚乳酸纤维的各项合作,推动可降解产业快速发展。加快推进碳达峰碳中和战略、乡村振兴战略,搭建上下游企业交流互动,促进聚乳酸推广应用。
2019年全球碳排放量约400亿吨,其中80%多源自化石资源利用。这些排放量中约60%被陆地碳汇、海洋碳汇吸收,剩余约40%滞留于大气中。碳中和就是要将滞留于大气中的二氧化碳减掉或吸收,实现正负抵消,达到相对“零排放”。
改变行动从改变思维开始。在实施 “禁 (限)塑”后,聚乳酸等生物基材料制品是替代石油化工产品,减少 “白色污染”和实现 “双碳”目标的重要选择。
走好生态优先、绿色发展新路子,首先要转变发展理念,大力发展生物产业。制造生物材料和生物能源所利用的原料来自光合作用形成的生物质 (如粮食、秸秆纤维素、农林废弃物等),减少石油煤炭资源使用。
聚乳酸是技术成熟、应用广泛的低成本生物基材料,目前常用原料为玉米、木薯,高淀粉作物,秸秆类农林废弃物也是重要的原材料。植物生长过程中吸收二氧化碳,种植、收割及运输的能耗远远低于石油煤炭勘探、开采及运输的能耗;聚乳酸生产属于低能耗 “生物化学过程”,生产1吨聚乳酸产生0.6吨二氧化碳。生产1吨石油基聚酯,产生3.5吨二氧化碳。综合分析材料生产及相关制品加工全过程,生物基聚酯 (聚乳酸)比石油基聚酯 (PET)每吨减排2.9吨二氧化碳。大力发展生物基材料产业,有助于碳达峰和碳中和目标实现。
聚乳酸材料及制品在堆肥条件下,可以在半年内经过微生物作用降解为二氧化碳和水;植物通过光合作用从空气中吸收二氧化碳产生生物质,为聚乳酸生产提供取之不尽、用之不竭的可再生原材料,实现碳排放与吸收的循环。聚乳酸制品废弃物既可以采用加热熔融回收利用,也可以通过热水解等物理化学过程转化为丙交酯,与其他塑料制品相比,更容易实现回收和循环利用。
聚乳酸材料及制品加工属于低污染或无污染行业,而且不含双酚A和甲醛,不仅可以用于制造各种餐饮具、农用地膜、无纺布和包装材料等一次性制品,也可以用于制造非异型性使用的高分子材料制品。聚乳酸改性材料在汽车用塑料、电子材料、油漆、人造皮革、软硬发泡材料、胶粘剂、化肥与农药缓释剂等相关产品技术已经获得重大突破。聚乳酸能够制成生物 “棉花”,用于制造抑菌抗螨、抗过敏、阻燃防火、亲肤防潮、保暖透气的各种纺织用品,替代部分化纤产品,丰富纺织品公用。美国食品药品监督管理局批准为生物可降解生物医用材料,在一次性输液用具、免拆型手术缝合线、口罩、骨钉、人体支架、药物缓释剂等生物医疗用品当面得到实际应用。
实现绿色发展生物基材料助力乡村全面振兴
2021年10月11日,安徽省委书记郑栅洁来到蚌埠市调研,在丰原集团,郑栅洁指出要聚焦创新这个 “关键变量”,加快科技创新攻坚力量体系建设,积极创新科技体制机制,鼓励科研人员把论文写在田野大地上、写在生产车间里,推动更多科技成果转化为现实生产力。
全球粮食年产量约29亿吨,其中玉米约10亿吨,小麦约7亿吨,水稻约7亿吨,大豆约3.2亿吨。中国18.3亿亩耕地红线,每年生产玉米、小麦、水稻和高粱等秸秆约9亿吨,如果将秸秆、芦苇等农林废弃物利用十分之一 (每年9000万吨)作为原材料,可生产约2000万吨聚乳酸、500万吨纳米纤维素等生物基材料,以及副产约5000万吨高效有机肥。农民从每吨秸秆中可获得600元收益,收入增加一倍。在乡镇设立分布式秸秆制糖厂,生产混合糖 (聚乳酸发酵原料),按照2.6吨秸秆生产1吨糖、糖价3750元每吨估算,乡镇可获得1300亿元收入。利用农林废弃物生产聚乳酸,可以变废为宝,带动农民增收致富,助推乡村振兴。
目前丰原集团是用玉米生产聚乳酸,计划2025年开始用农作物秸秆类纤维素生产聚乳酸。测算约3.5~3.8吨秸秆生产1吨聚乳酸并可以获得接近2吨高效有机肥。
我国存在约20亿亩山地、滩涂、盐碱地等边际性土地,不宜种植粮食作物,充分利用边际性土地资源种植能源作物作为资源保障的一部分,增加边际性土地种植纤维素含量较高的甜高粱、苜蓿草等农作物,发展生物基产业。力争到2030年,我国可利用加工生物基材料的生物质总量达到15亿~20亿吨。利用生物质资源加工生物塑料、生物布料、生物皮革等生物材料,满足限塑、禁塑条件下人们对物质生活的需求,改善人居环境,满足双碳目标下,国民经济与社会发展的需要,实现生态文明发展。
坚定走好绿色发展之路,不可能毕其功于一役,我们要以滴水穿石之功,收标本兼治之效,任重道远笃行之。
蚌埠:发展生物经济头部产业
建设 “三地一区”两中心
安徽丰原集团经过20年的潜心研究开发,全面掌握了从乳酸菌种制备、发酵、提取纯化、聚合、环保纤维、环保塑料六大核心技术,并充分转化为生产力,实现了大规模的产业化。
“一手重点实验室的科研开发,一手抓科技成果转化”。2020年9月27日上午,总投资45.6亿元的安徽丰原集团年产50万吨乳酸、30万吨聚乳酸第1模块项目开工,目前在蚌埠固镇县集聚50余家产业链上下游企业,2020年产值突破500亿元。到2025年,生物基材料产业规模将突破1000亿元,聚乳酸产业规模将达到180万吨,替代石油基塑料减少原油生产540万吨,相当于标煤774万吨,助力全国减少二氧化碳排放量2090万吨。基地可实现1800亿元营业额、100亿美元的进出口额,到2030年,蚌埠市固镇县将形成年产千万吨级生物化工、生物医药、生物材料产品,每年实现约3000亿元营业额、500亿元利润、300亿元税收及200亿美元的进出口总额,并带动下游纺织服装、家用及工业塑料5万到6万亿元营业收入的产业集群发展,实现蚌埠市超万亿元GDP经济规模,将成为全球最大的维生素产业和生物新材料产业基地。
此次,丰原集团成为北京2022年冬奥会和冬残奥会官方生物可降解餐具供应商,在世界面前展示中国绿色发展、可持续发展的科技进步和产业化应用成果。为打造 “三地一区”两中心,即着力打造科技创新策源地、新兴产业聚集地、改革开放新高地、经济社会发展全面绿色转型区,加快建设淮河流域和皖北地区中心城市作贡献。