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談到生物基可降解材料，可能有人會(huì)問(wèn)“生物基材料是否均可降解?”答案是否。最簡(jiǎn)單的案例是糧食淀粉或秸稈廢棄物發(fā)酵獲得乙醇，乙醇脫水得乙烯，乙烯聚合即得聚乙烯，該聚乙烯從原料來(lái)源屬生物基聚合物，但不可降解。

生物基和可降解材料是近年來(lái)全球重視和研發(fā)的重點(diǎn)。美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、荷蘭、巴西等發(fā)達(dá)國(guó)家和生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)，都高度重視并加快生物基材料的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。杜邦公司研發(fā)的生物法1,3-丙二醇，在田納西州已建成生產(chǎn)裝置，其產(chǎn)品進(jìn)而生產(chǎn)PTT聚酯短纖維，已在服裝、住宅地板、運(yùn)動(dòng)用品等方面應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來(lái)產(chǎn)量將進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)。杜邦公司正在研發(fā)的另一個(gè)生物基材料是與ADM公司合作的呋喃二羧酸甲酯，是以果糖為原料，不僅比石化工藝易得，而且作為PET的替代品其阻隔性能更優(yōu)。帝斯曼和法國(guó)一家公司共同開(kāi)發(fā)生物基丁二酸，2014年以來(lái)一直在運(yùn)行，還有帝斯曼、阿科瑪、贏創(chuàng)等公司的生物基長(zhǎng)碳鏈尼龍等。我?guī)ш?duì)訪問(wèn)三菱化學(xué)時(shí)，看到了他們開(kāi)發(fā)成功的生物基聚碳酸酯工程塑料，用異山梨醇代替雙酚A，其透明性、光學(xué)性能、高耐磨性及抗沖擊性能都優(yōu)于雙酚A型聚碳酸酯，已做成汽車全景天窗，未來(lái)不僅用于汽車、能源，還將用于光學(xué)、電子儀器、裝飾裝修等。三菱化學(xué)的可降解食品包裝膜，有6層結(jié)構(gòu)，且保鮮時(shí)間長(zhǎng)，可以像高檔紙用于奶制品包裝，也可以像玻璃瓶用于葡萄酒盛裝。

我國(guó)最早產(chǎn)業(yè)化的生物法高分子材料是聚丙烯酰胺，經(jīng)國(guó)家科技攻關(guān)、由沈寅初院士領(lǐng)銜研發(fā)的成果，在勝利油田、北京等地首先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，比原來(lái)的化學(xué)法有著更多的優(yōu)點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在三次采油和水處理行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，后來(lái)新上的丙烯酰胺及聚丙烯酰胺主要就是生物法。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所、過(guò)程所、化學(xué)所、上海有機(jī)所、成都有機(jī)所以及南京工業(yè)大學(xué)、北京化工大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等單位，都在生物化工和生物基材料方面取得了很多成果。近幾年我國(guó)及全球生物技術(shù)進(jìn)步很快，生物可降解材料也取得明顯進(jìn)展。我調(diào)研過(guò)的海正生化的聚乳酸、凱賽科技的尼龍56都已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，安徽豐原、山東金玉米等公司都在規(guī)劃建設(shè)聚乳酸生產(chǎn)裝置。

生物基材料尤其是生物可降解材料不會(huì)完全取代現(xiàn)有的合成材料。生物基材料一直是全球創(chuàng)新與研發(fā)的重點(diǎn)，也是高度關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是石油枯竭論和化石資源大量使用給環(huán)境造成污染和影響日益嚴(yán)重，以可再生資源制造化學(xué)品和生物基材料一直就是化學(xué)化工界以及學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)。近幾年氣候變化、塑料污染尤其是海洋污染被全球關(guān)注并成為焦點(diǎn)以來(lái)，生物可降解材料的關(guān)注度提升、創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化在加速。我國(guó)頒布禁(限)塑令以后，可降解材料迅速升溫，一時(shí)間PLA、PBAT、PPC、PHA、PGA等產(chǎn)品全面布局，擴(kuò)建和擬建產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，可降解材料座談會(huì)、研討會(huì)、論證會(huì)、投資洽談會(huì)等此起彼伏，這種現(xiàn)象不能不引起我們的深思?？山到獠牧显诮芎拖匏苓^(guò)程中、在應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)不可降解塑料污染問(wèn)題上，將會(huì)發(fā)揮重要作用是不可否認(rèn)的，將替代部分傳統(tǒng)不可降解材料也是肯定的，但究竟哪些品種能取代?哪些應(yīng)用領(lǐng)域可以取代?市場(chǎng)需求量有多少?這些問(wèn)題還需要科學(xué)論證、謹(jǐn)慎思考和冷靜判斷。

一是可降解材料本身的性能問(wèn)題。其使用性能、加工性能等，與傳統(tǒng)合成材料相比有著很大不同，甚至是差距。

二是技術(shù)方面還有很多需要?jiǎng)?chuàng)新。一方面是生產(chǎn)技術(shù)。如很多單位都在規(guī)劃建設(shè)聚乳酸生產(chǎn)裝置，可能夠掌握關(guān)鍵單體丙交酯核心技術(shù)的單位卻不多。另一方面是新的降解材料的加工技術(shù)、改性技術(shù)也需要更多研發(fā)和創(chuàng)新。因?yàn)槟壳按蠖嗫山到獠牧系哪蜏匦阅?、加工性能以及韌性、剛性等都與傳統(tǒng)合成材料，尤其是工程塑料、特種纖維等有明顯差距。

三是成本問(wèn)題也是制約市場(chǎng)需求的一個(gè)因素。目前大多可降解材料的制造成本都高于傳統(tǒng)不可降解材料，生物基及可降解材料大面積和大量取代傳統(tǒng)合成材料，就經(jīng)濟(jì)性來(lái)看短期內(nèi)也不現(xiàn)實(shí)。

四是原料制約也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。生物基材料、生物可降解材料大多以生物質(zhì)可再生資源為原料，就目前的技術(shù)成熟度來(lái)看，可以以木薯、甘蔗等為原料，但我國(guó)當(dāng)前的生產(chǎn)企業(yè)主要還是以糧食經(jīng)淀粉為原料。聚乳酸最典型，就目前測(cè)算的市場(chǎng)需求量二三百萬(wàn)噸看，原料問(wèn)題不大，但是如果真的實(shí)施擬上規(guī)模3000多萬(wàn)噸的話，需要糧食就要上億噸。五中全會(huì)公報(bào)我國(guó)“糧食年產(chǎn)量連續(xù)五年穩(wěn)定在一萬(wàn)三千億斤以上”即6.5億噸，如果僅聚乳酸就消耗掉1/6.5的話，會(huì)不會(huì)帶來(lái)與人爭(zhēng)糧的問(wèn)題?更何況我國(guó)目前每年都有上億噸的糧食靠進(jìn)口(當(dāng)然這主要是大豆)，這是一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，也是我們必須面對(duì)的問(wèn)題。因?yàn)橐掖既剂系耐茝V已經(jīng)讓我們尷尬了一次，原來(lái)要在全國(guó)乙醇燃料全覆蓋，可是燃料乙醇的量每年差上千萬(wàn)噸沒(méi)有著落，難以實(shí)現(xiàn)全覆蓋，甚至今年中石化明確表示由于乙醇供應(yīng)嚴(yán)重短缺，將減少E10汽油在東部的銷量;又加上今年養(yǎng)豬數(shù)量激增、動(dòng)物飼料需求量猛增，玉米價(jià)格不斷上漲，致使乙醇價(jià)格每噸比汽油高出上千元。如果我們生物基材料和可降解材料再出現(xiàn)迅速大量擴(kuò)產(chǎn)的話，將會(huì)呈現(xiàn)什么樣的景象。

塑料及合成材料自發(fā)明以來(lái)，為現(xiàn)代文明以及工業(yè)革命和科技革命都發(fā)揮了重要作用、作出了重要貢獻(xiàn)，因生產(chǎn)和使用不當(dāng)也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了影響，但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)與文明的進(jìn)步、第四次工業(yè)革命的深化都離不開(kāi)塑料及合成材料。禁塑或限塑令的發(fā)布與實(shí)施及其行動(dòng)，我們一定要準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)：是禁止或限制使用或替代對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害的材料種類。

今天分享的內(nèi)容，主要目的是希望首先對(duì)禁塑或限塑有一個(gè)準(zhǔn)確的理解，并在應(yīng)對(duì)禁塑和限塑的過(guò)程中，共同采取行動(dòng)和措施管控、終止及消除塑料的污染。這些內(nèi)容及其思考，也希望可降解材料這個(gè)日益被關(guān)注和重視的新領(lǐng)域能夠健康可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)又為終止和消除塑料污染作出積極貢獻(xiàn)，更為石化產(chǎn)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展作出新的更大貢獻(xiàn)。

來(lái)源：中國(guó)化工報(bào)