細菌里養出的環保新材料

細菌里養出的環保新材料

呂渭川

在我國，一次性塑料餐盒的消耗數量是非常驚人的。雖然現在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性飯盒，上面都寫著可降解，但實際上有很多都是不完全降解的。這些不能降解的塑料制品給我們的生活帶來一個嚴重的問題——白色污染。為了解決這個問題，有人開發出一種生物降解材料，叫做聚羥基脂肪酸酯，簡稱PHA。他的名字叫呂渭川，花甲之年再創精彩。

白色污染知多少

呂渭川開發的生物降解材料PHA，這個復雜的化學名字聽起來離我們的生活很遠，但是它卻能解決我們生活中一個十分常見的問題——白色污染。

經常出差坐火車的朋友一定會注意到這樣一種現象：在很多地方路旁的樹枝上經常會掛滿各種各樣的塑料制品。在中國，一次性塑料餐盒的消耗數量是非常驚人的。雖然現在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性飯盒，上面都寫著可降解，但是呂渭川告訴我們：市面上還沒有由可以完全降解的材料制作而成的塑料制品，實際上有很多都是不完全降解的。即使有一些塑料制品上面寫的是玉米淀粉制成，但那樣的東西也是不完全降解的，只是其中的玉米淀粉這部分可以降解，但是填充的傳統的聚乙烯這些物質是不可以被降解的。那么，到底什么是完全可降解呢？

降解一般是指塑料制品在光照、機械震蕩或微生物的作用下能夠很快地在自然中分解。一種塑料產品如果不能在人的一個生命周期內分解，一般就認為它是不可降解的。目前比較常見的塑料袋等產品，它們的主要成分是從石油等礦物中提取出來的，這類材料在自然條件下，即使經過上百年依然不會有太大改變，所以塑料袋被認為是不可降解的，這也就是我們常說的白色污染。

呂渭川認為，現在真正的降解是指生物分解，最終的含義就是分解為二氧化碳和水，不再有別的物質存在。

如今，呂渭川用微生物發酵的方法大規模制造出來的PHA，正是一種可完全降解的材料，用這種看似普通的白色粉末作為材料的最基本的原料，可以生產出我們生活中需要的各種塑料制品，而它們都是完全可降解的。

那么，如何不用長時間等待，就能夠簡單地分辨出一種塑料產品是可降解還是不可降解的呢？呂渭川告訴記者一個最簡單的方法：“鑒別的方法很簡單，從外觀上看它們都差不多，但是只要你把它們一燒，不降解的會冒黑煙，降解的就會像蠟燭一樣一滴一滴地往下滴。”

在呂渭川的實驗室里，記者根據他的方法，進行了燃燒實驗：同時點燃用聚苯烯做成的發泡餐盒和用PHA制成的發泡餐盒。結果顯示，與傳統的發泡餐盒相比，新材料做成的餐盒在燃燒后，沒有產生黑煙和刺鼻性氣味，而是像蠟燭一樣一滴一滴地融化了，表現果然有些與眾不同。

石油塑料的替代品

據說，呂渭川的這種新材料可以代替目前市面上50%的塑料產品，是減少白色污染的有效方法。但是呂渭川卻告訴我們，這種可完全降解，并能在很大程度上減少白色污染的白色粉末PHA竟然是從細菌中提取出來的。

1926年，德國的一家實驗室首先發現，大自然中很多植物的體內含有某種細菌，當人為地給這種細菌提供適合的外部環境和自然營養成分時，它們可以在體內合成一種高分子的生物材料，科學家將這種材料命名為PHA。

這種純生物合成的PHA有一個最大的特點，就是它在自然環境中只需3個月的時間，就能完全降解為二氧化碳和水，不會污染環境。并且，它的許多性質也符合人們對塑料產品的要求。如果將PHA加工成塑料產品，取代現有的以石油為主要成分的塑料產品，將有助于人們解決白色污染的問題。然而，從1926年至今，將近一個世紀過去了，以PHA為材料的生物塑料產品卻遲遲沒有出現在市面上，這到底是為什么呢？

在采訪中，呂渭川說出了答案：“生產PHA材料，是從1926年開始被發現的。但是當時還不知道這種東西能做成塑料，到了20世紀70年代的時候，英國的一家公司發現它具有塑料的很多性能，所以在20世紀80年代成立了一個公司，大量地生產這種塑料。那時他們的意識還是太超前了，因為當時的石油是十幾美元一桶，所以PHA做出來的產品沒法跟石油塑料做出來的產品相競爭，所以他們做了幾年以后就停止了。你做出來的東西價格太高了，人們不好接受。因為石油產品再漲價，相比PHA產品還是比較便宜的。像1 t的聚乙烯不到1萬元，1 kg也不到10元，所以PHA的價格是一個因素，性價比達不到，你很難讓用戶接受。因此，雖然1926年就已經發現了它，但是一直到快一個世紀后才把它作為一個產品投放到市場?！?/p>

在談到性價比這個問題時，呂渭川給記者講述了他看過的一部老電影《烏鴉與麻雀》。片中出現了一種價格昂貴卻能救命的藥，名叫盤尼西林，其實它就是我們所熟知的青霉素。二戰時期，一支青霉素的價格幾乎與黃金相當，正是這種價格上的優勢，讓青霉素在發現不久后就很快工業化了。與青霉素相同，PHA作為一種新材料，前期的開發與應用研究需要投入大量的資金，這勢必會抬高產品的價格。然而，傳統塑料的成本僅有幾分錢，價錢低廉，這讓可降解的新塑料在與它的競爭中敗下陣來。價格問題是制約PHA工業化發展的巨大障礙，而呂渭川卻攻克了這個很長時間都無法解決的難題。

花甲之年再創精彩

“我在華北制藥集團除了沒當過工會主席，全部的職位都擔任過，董事長、總經理、黨委書記、總工程師。在臨近退休的時候，我也有一些更好的選擇，在華北制藥集團擔任顧問或者在河北省科學技術協會擔任主席，但是我總覺得我還有很多事情可以做。尤其是在生物材料方面，因為我覺得生物材料是一個新興的產業，而且符合我們國家發展循環經濟和科學發展觀的要求。所以我想利用這些資源，尤其是利用我整合資源的能力去做一些有意義的事情?！?呂渭川堅定地說。

去一個新興行業拓荒，即使是對于一個三四十歲的人，也需要極大的勇氣，而當時呂渭川已經將近60歲，他選擇了接受這個挑戰。他說：“這也是出自于我自身的一種愛好，能夠通過這種產品技術的創新、體制的創新，真正實現創新型的企業，這個過程是很吸引人的。”

呂渭川愛挑戰的個性，從他對乒乓球的熱愛中也能體現出來，看過呂渭川打乒乓球的人都說他絕對不像是一個花甲之年的人。如果沒有特殊事情，呂渭川幾乎每天都會打乒乓球。為此，他還把自己的舊辦公室改造成了乒乓球室。他打球以快著稱，反應極為敏捷，出球也十分有力，通常一個回合下來，跟他對打的小伙子都已招架不住。他總是笑稱，“等我技術再高一點，70歲的時候，一個人能夠打你們兩個人了。”

正是這種愛挑戰不服輸的拼勁，讓呂渭川的花甲之年創業變得合情合理。以呂渭川的資歷來說，他在中國生物制藥領域也算是響當當的人物，能夠讓他放棄優厚的待遇，毅然選擇從高位上退下來，吸引他的除了可降解材料良好的發展前景外，更重要的是他對技術創新的無限熱愛。一個大國企的老總要創業，他所擁有的資源優勢肯定比一個剛畢業的大學生優越得多。經過多方面的考慮，他為自己的創業計劃找到了適合孕育和生長的沃土——天津泰達?！疤┻_，我在這以前先后去過好幾次。這個地方的創業軟環境比較好，比如說它有一些政策優勢，后來國家還把它作為一個經濟試點，這是這里吸引我的理由之一。另外，搞材料的物流量相當大，所以你必須找一個有海的港口，這也是我選擇泰達的另一個重要因素。再一個就是泰達在天津，離南開大學、天津大學，還有北京市以及北京的一些大學、研究院都很近，利用這些科技背景也是我考慮的一方面重要因素。”

高科技也要大變身

泰達優越的地理位置和良好的創業環境，讓呂渭川最終選擇在天津落戶。從2003年起，他開始了從生物制藥到研究生物材料的華麗轉身。要想成功地將PHA推向市場，首先要解決成本高的問題，降低生產成本的辦法之一就是擴大生產規模，將實驗室里的科學成果轉化成大規模的工業生產，但是，要做到這一點卻困難至極。

“實際上，這個問題是一個工業化問題，PHA最初是在實驗室里發現的，證實大自然中的某些微生物能產生PHA。我們平時是在一個試管里面做，或者是在一個三角瓶里面做。但如果是大規模生產的話，你必須要有大量的產量。這個產量必須達到像我們講的萬噸，所以要逐步地把試管放大到6層樓高的發酵罐，這個罐約20 m高，因此要解決很多工程上的問題?！眳挝即ㄕf的6層樓高的發酵罐相當巨大，在生物材料制造領域里可以稱為世界之最了。要想將一根小試管變成6層樓的大罐，還要為細菌的生長提供舒適的環境，需要綜合考慮溫度、氧氣、制作工藝以及成本等各方面的要求，涉及基因工程、分子生物學、材料科學等多門學科，絕不是憑借一個人的力量就能做到的。

這時，呂渭川多年從事生物制藥的經驗就發揮出來了。他迅速整合了各領域的技術精英，在他的帶領下，短短6年內就攻克了這個難題。

可降解的新材料終于可以大規模地生產了，但是新的問題也迎面而來。由于沒有專門針對新材料的塑料加工工藝，許多傳統的塑料加工廠不愿嘗試新材料。面對來自塑料加工行業的挑戰，呂渭川以往的經驗再也起不了作用，他說：“首先我是搞生物出身，從藥轉到PHA這僅僅是一個產品的不同，在技術上基本上那些資源都可以利用，但是到后面我把原料做出來，從專業原料再做到材料就不是我的本行了，應該說我在這個行業里面還是一個新兵。一個新的材料，你要別人把它做成一個制品，這里面是要做很多工作的。所以后來我們搞了4條示范線，其中一條包括發泡一直做到飯盒，我用的基本上還是原有的設備，只是在工藝上做了一些調整，最后就能做出一些很好的產品?！?/p>

為了讓塑料加工廠接受細菌養出的新材料，呂渭川認為必須轉換思維，把上游的材料生產和下游的成品制造全部打通，因此，他專門引入了傳統塑料的加工生產線，決心親自將新材料加工成塑料袋、餐盒等常用的塑料產品。細菌養出的新材料要想適應傳統塑料的加工工藝，這個過程可以說是相當艱難的。

說起引進的加工生產線，最讓呂渭川滿意的，就是發泡餐盒的生產線，他說：“這個發泡餐盒和原來的發泡餐盒相比還有一個創新，就是以前的餐盒是用丁烷作為發泡劑。丁烷就是我們俗話說的液化氣，所以它是不衛生的，也是不安全的。我們如果用二氧化碳的話，一是安全，二是便宜。我們所用的是食品級的二氧化碳，就是可樂，在天津供可樂的這種二氧化碳相當于丁烷價格的1/8，既便宜又衛生。所以這一點對于加工廠來講，不管最終用戶愿不愿意用這個餐盒，加工廠都非常歡迎。”

關關難過關關過，在呂渭川的努力下，改進后的加工工藝不但能夠將細菌養出的新材料加工成塑料產品，而且也更安全更衛生，可降解的生物材料終于得到了塑料加工廠的認可，進入了初期產業化階段?？粗山到獾乃芰袭a品源源不斷地生產出來，呂渭川終于松了一口氣。他從制藥到生物材料領域的華麗轉身終于走出了關鍵的第一步，下一步他面臨的將是如何打開市場，讓更多的塑料產品制造廠和廣大消費者認識和接受這種細菌養出的可降解的新材料。我們相信，憑借他豐厚的經驗和勇于拼搏的精神，這個目標一定會實現。希望這種細菌養出的新材料能讓我們身邊的白色污染越來越少，地球的環境也越來越好。

專家點評：

我覺得PHA特別是生物塑料這個行業，未來的前景非常好。現在來看，PHA是唯一一個完全用生物的方法，為發料工業提供了一個未來大發展的平臺?，F在通過技術上的突破，使它的成本降下來，使它能夠跟現有的塑料在價格上比較相近，這樣的話我們這個產業才能夠做做大做強。這就需要企業跟研究機構一起合作，把價錢降下來。

清華大學生命學院教授 陳國強

當時我們接觸這個項目，主要看中的不是它的技術本身，而是這個團隊。因為它是一個創業企業，我們感覺呂渭川有三方面的優勢：第一，他作為大型國有企業的總經理、董事長，多年來在管理上是非常有經驗的，如果他重新創辦一個企業，他在管理上肯定會少犯很多錯誤，這個企業成功的概率就會高；第二，他作為一個業內人士也是技術背景出身，他對這個技術產品市場的判斷和把握肯定是非常準確的，所以說只要是他看好的項目，我們是絕對有信心的；第三，我們覺得很重要的一點就是呂渭川對于各種資源的整合能力非常強，包括人脈資源、資本、市場、產品，還有一些政府政策的把握等，這種資源整合能力正是得益于他多年工作經驗的積累。其實對于一個創業企業，它的發展一般是很難的，但是像呂渭川這樣能夠整合這么多的資源，那么這個企業想不發展都很難，所以我們看重的就是呂渭川這三方面的優勢，我們覺得這個項目肯定是非常好的。

泰達科技發展集團副總經理 李宏亮