生物新材料有望終結“白色污染”

目前，人們普遍使用的合成纖維原料來源於石化資源，在給生活帶來便利的同時，也造成了“白色污染”等生態環境問題。以生物基材料替代傳統的不可降解塑料，具有巨大發展潛力。日前，全球首條千噸級聚乳酸纖維生產線在安徽豐原集團建成，有望推動生物基新材料大規模產業化——

日前，記者從第25屆中國國際化纖會議上獲悉，全球首條千噸級聚乳酸纖維生產線在安徽豐原集團建成。當天，中國化學纖維工業協會、安徽豐原集團及蚌埠市人民政府共同簽署了“安徽蚌埠千億元級生物基材料產業戰略合作三方協議”，共建生物基新材料產業園區。

“依託安徽豐原集團，聯合國內外上下游相關企業，共同打造一個具有影響力和遠大發展前景的生物產業園，為化纖行業轉型升級作出新的嘗試，開創生物材料領域新的里程碑。”中國紡織工業聯合會黨委書記高勇説。

生物材料將替代化纖

我國是化纖生產大國，2018年化纖產量達5011萬噸，其中合成纖維產量為4562.6萬噸，佔世界化纖總產量的70%以上。然而，合成纖維原料主要來源於石化資源，在給人們生活帶來便利的同時，也給自然生態環境帶來了諸多負面影響。

據統計，在全球每年約5億噸塑料及化纖產量中，僅有10%的塑料被回收，約有800萬噸塑料垃圾流入海洋，在海洋環境下降解這些塑料垃圾需450年以上。塑料餐具、塑料袋、吸管、農用膜等一次性塑料用品，不僅導致“白色污染”日趨嚴重，有的甚至還進入食物鏈循環中，以微塑料形式侵入動物和人體。

一方面是資源環境危機持續升級，另一方面是化纖行業綠色、可持續發展的強烈訴求，在此形勢下，以生物基材料替代石油基材料呼聲漸高。

“就像太陽能、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內燃機車一樣，使用可再生資源生產的生物基材料，也有望逐步替代石油化工材料，這將是後石油時代材料領域一場重大變革!”安徽豐原集團董事長李榮傑説。

據介紹，生物基材料來源於生物質資源，通過生物發酵技術將植物根、莖、果中的澱粉、纖維素等轉化為聚乳酸等生物製品，再經過提煉、聚合形成高分子環保生物材料。

“在微生物作用或堆肥條件下，生物基材料能分解為無毒的二氧化碳和水，在塑料業、包裝業、製造業和醫藥行業等領域有着龐大市場需求。”中國化學纖維工業協會調查顯示，生物基材料中的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等，是目前國際上產量最大、應用範圍最廣、性價比最高、最貼近石油基材料的生物可降解材料，將佔生物可降解材料市場份額的70%至80%。

中國工程院院士蔣士成指出，以生物基材料替代傳統的不可降解塑料，能夠緩解石油危機，減少環境污染，具有巨大發展潛力。隨着產業化進程不斷深入，生物基材料在人類能源替代、環境友好、社會發展等方面將發揮舉足輕重的作用。

“卡脖子”技術取得突破

近年來，生物基材料行業發展勢頭強勁，一些發達國家在生物降解塑料等領域投入重金，以圖加快產業化步伐，在市場競爭中佔據主導地位。據悉，從上世紀90年代開始，歐美國家就着手研製聚乳酸纖維，但受限於生產成本過高等因素，其產業化進程一直步履維艱。

截至目前，全球聚乳酸生產主要集中在美國嘉吉、法國道達爾、比利時格拉特等少數企業。其中，比利時格拉特是豐原集團的早期技術合作方，其中國工廠由豐原集團於2002年引進。從國內聚乳酸產業發展勢頭看，相關生產企業普遍規模較小，且受菌種發酵、提取技術等限制，產品質量普遍不高，難以達到國外標準。

“除豐原集團外，國內其他聚乳酸生產企業，目前均通過採購國外廠家的丙交酯(聚乳酸的關鍵中間體)為原料，再經過開環、聚合來生產聚乳酸。”國內一家聚乳酸研發機構負責人説，這些企業普遍缺乏上游乳酸菌種、發酵、提取、純化技術，相當於只掌握了聚乳酸產業鏈的30%左右。

“豐原是國內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聚乳酸切片的企業，實現了全產業鏈一體化。”李榮傑告訴經濟日報記者，經過近20年技術攻關，豐原集團目前已全面掌握了乳酸菌種製備、發酵、提取純化、聚合、環保纖維、環保塑料生產六大核心技術，形成了30多項重大工藝方法發明專利，從根本上解決了聚乳酸材料的性能及成本問題。

專家表示，豐原集團與美國嘉吉、法國道達爾、比利時格拉特等企業共同構成了全球聚乳酸產業第一方陣，豐原集團的聚乳酸合成技術及其在環保纖維、環保塑料研製方面的突破性技術，已實現了對其他3家企業的超越。

大規模產業化具優勢

儘管聚乳酸材料具有無毒、環保、可降解等優異性能，但其產業化進程卻並非一帆風順，主要原因是生產成本居高不下。

“如果使用我們研製的聚乳酸切片生產聚乳酸纖維，其成本將低於棉花。”李榮傑給記者算了一筆賬：大約3.5噸秸稈可生產1噸聚乳酸，當秸稈價格為500元/噸左右時，聚乳酸的成本就低於棉花及黏膠、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勢尚不明顯。據測算，當石油價格處於每桶40美元至50美元之間時，石油化纖價格約為1200美元/噸，石油塑料價格約為1500美元/噸，均低於2000美元/噸的聚乳酸。

“不過，聚乳酸能夠實現完全生物降解，是真正符合世界各國限塑、禁塑要求的新型環保材料。同時，聚乳酸纖維還具備天然、親膚、抑菌、抗蟎等方面性能，也超過了棉花。”李榮傑説。

從市場前景看，聚乳酸材料在家庭裝修、汽車內飾等市場應用方面被廣泛看好，已有不少汽車廠商多次與豐原集團商談合作事宜，甚至還有某全球知名運動品牌看中了豐原的一款聚乳酸運動面料，欲買斷其使用權……隨着聚乳酸材料市場認知度提高，其巨大市場潛力正不斷凸顯。

除成本、市場認知度等因素外，產業鏈下游的配套應用問題，也是制約聚乳酸產業化發展的重要環節。李榮傑表示，美國等發達國家聚乳酸產業雖發展較早，但在聚乳酸纖維應用方面卻一直不温不火，這與其缺乏相應的紡紗、織造、印染等下游環節密切相關，這恰恰正是中國的產業優勢所在。

“我們堅信，聚乳酸是最有希望撼動石油基塑料和化纖傳統地位的新材料。”李榮傑説，豐原集團已經制定了聚乳酸產業發展規劃，到2022年有望形成每年300萬噸的聚乳酸生產能力，到2025年更進一步提高至年產1000萬噸至1500萬噸。如果商業化進程順利，聚乳酸產業鏈上游部分有望在8年至10年內形成萬億元級市場規模。

“變石油煤炭的‘黑金經濟’為生物質加工的‘綠金經濟’，豐原要以工業方式推動農業發展，替代化石資源，改善生態環境，做發展循環經濟的典範。”李榮傑説。