“降解”污染 保護環境

張晗+馬玲

眾所周知，“白色污染”就是指城鄉垃圾中散落各處、隨時可見的不可降解的塑料廢棄物對環境造成的污染。這類塑料廢棄物主要包括塑料袋、塑料包裝紙、一次性聚丙烯快餐盒、塑料餐具杯盤、電器充填發泡填塞物、塑料飲料瓶、酸奶杯、雪糕皮等等。面對日益嚴重的白色污染問題，人們希望尋找一種能替代現行塑料性能，又不造成白色污染的塑料替代品。在此趨勢下，可降解塑料應運而生，這種新型功能的塑料，其特點是在達到一定使用壽命廢棄后，在特定的環境條件下，由于其化學結構發生明顯變化，引起某些性能損失及外觀變化而發生降解，對自然環境無害或少害。那么，是哪些人成功研究了可降解塑料？可降解的原理又有哪些呢？

塑料制品作為一種新型材料，具有質輕、防水、耐用、生產技術成熟、成本低的優點，在全世界被廣泛應用。目前，全球每年生產約700萬噸塑料袋，其中，整個歐洲的年產量為120～150萬噸，我國作為世界上十大塑料制品生產和消費國之一，每年生產300萬噸左右，約占世界總量的一半。然而，包裝用塑料大部分以廢舊薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丟棄在環境中。這些廢舊塑料包裝物散落在市區、風景旅游區、水體、道路兩側，不僅影響景觀，造成“視覺污染”，而且因其難以降解對生態環境造成潛在危害。

黨的十八大把生態文明建設提到中國特色社會主義事業總體高度，生態文明建設與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設一起形成五位一體。同時十八大報告首次將綠色發展、循環發展、低碳發展并列提出。應該說這三者是一個有機整體，綠色是發展的新要求和轉型的主線，循環是提高資源效率的途徑，低碳是能源戰略調整。三者均要求節約資源、節約能源、提高利用率，均要求保護環境，充分考慮生態系統承載能力，減輕污染對人類健康的影響。因此必須牢牢把握“資源節約型、環境友好型、科技創新型”的塑料加工業綠色、生態產業方向，這也是塑料加工業安全、衛生工程建設中最核心內容。要完成這一偉大目標，少不了各領域科研工作者的努力和付出。幸運的是，我們擁有一大批像中國科學院理化技術研究所研究員、博士生導師季君暉這樣的具有前瞻性和創新思維的塑料科研工作者，為了減少塑料制品對人體的危害和對環境的影響，他們用自己的青春和智慧，大膽創新，勇于探索，不僅開發了可降解塑料，同時還研制了抗菌塑料等創新塑料制品，為塑料產業的發展提供科研支撐，更讓我們的“美麗中國夢”不再遙遠。

篤信精勤，開拓進取

1969年10月出生的季君暉，1997年畢業于天津大學化工學院，獲工學博士學位，之后開始在中科院化學研究所做博士后研究，1999年晉升為副研究員。目前是中國科學院理化技術研究所研究員，博士生導師，工程塑料國家工程研究中心主任、總工程師，臺州市500精英入選者，安徽省科技領軍專家，合肥中科綠色家電科技有限公司、臺州中科工程塑料技術有限公司總經理，合肥家電技術工程院院長，享受國務院政府特殊津貼專家。兼任中國合成樹脂工業協會環境友好材料分會理事長，中國塑料協會專家委員會專家、中國塑協降解專委會副會長等職。

工作以來，季君暉始終對工作一絲不茍，心無旁騖，一直致力于功能高分子材料和微生物關系（包括微生物降解塑料、抗菌塑料、耐微生物老化塑料等）、塑料改性和功能塑料、醫用塑料等領域的研究開發，并成功開發并產業化系列改性塑料、抗菌材料、菲可斯系列消毒殺菌材料、消毒洗衣機、不用洗衣粉洗衣機等數十個多個產品，其中抗菌母粒、納米PET工程塑料等獲國家重點新產品稱號，為我國塑料產業的升級發展提供了強大的科研支撐。

在國家的信任和支持下，季君暉先后主持包括國家科技攻關、國家產業化示范項目、國家重點自然基金、國家重點技術創新項目、國家科技基礎性工作專項、國家“863”項目、科學院重大創新項目在內的各類項目16項，獲得國家發明專利17項，鑒定科技成果6項，負責和參與制定ISO標準1項、國家標準7項、行業標準6項，先后發表專業論文80多篇，出版專著1部。其中，他研究開發的“抗菌功能塑料”獲第十二屆全國發明展覽會優秀新產品金獎；其他研究成果也先后獲得山東省科技進步一等獎、青島市科技進步一等獎、香港國際博覽會金獎、山東省重獎科技成果三等獎、國家科技進步二等獎、科技部劉永齡科技獎、輕工科技進步創新獎、企業管理創新成果一等獎、中國科學院院地合作科技一等獎、中國技術市場金橋獎等獎項，他個人也先后獲得“化學所第二界優秀青年”“中國科學院北京分院院地合作先進個人”等榮譽稱號。多年來不變的探尋，只為無限放大自己的人生價值！

創新“降解”，遠離污染

也許，很多人會以為，自己使用一個劣質塑料袋根本不會產生多大影響，塑料袋回收、處理不完全也跟自己無關，隨手丟一個塑料袋也不會馬上影響自然界。但正是這一僥幸心理，使人類慢慢走向了環境惡化、自我毀滅的道路。“我們不是一個人在生活，而是一群人在生活。我們也不應是一個人在維護，而應是一群人共同維護。做到安全生產優質的塑料袋，盡量少用塑料袋以及保證塑料袋被科學回收，是我們該有的意識與責任。”季君暉因為對塑料污染最深入的了解而發出了如此的呼吁。

季君暉介紹說，由于我國目前對塑料袋的需求量非常巨大，如果處理得不科學，必將給環境帶來巨大的災難。我國傳統處理塑料袋的方式有三種，即焚燒、填埋和回收，其中回收的比例最少。那么在用焚燒方法處理塑料袋時就會出現焚燒不完全，從而產生大量的煙塵和有機污染物的問題。更嚴重的是，目前工業上使用的聚氯乙烯塑料袋燃燒更不充分，除了產生煙塵，還會產生酸霧和二惡英，造成大氣重度污染。另外，由于塑料袋100年以內都難以降解，如果它只是被簡單地填埋，不僅會破壞土壤結構、阻隔水分，導致土地不能正常“呼吸”，還會抑制植物的生長，造成惡性循環。

如今，隨著工業發展的加快，有些廠商為了美觀，還會在塑料制品中使用熒光增白劑，其一旦隨食品進入人體，就會傷及肝臟等重要器官，誘發細胞癌變。“有些不良企業或家庭作坊會將回收的廢舊塑料制品重新加工，這種塑料袋盡管成本較低，但由于源比較復雜，其中很可能含有病菌或有毒成分，損害我們身體健康。”季君暉說。

雖然塑料制品有諸多缺點，但季君暉仍相信，任何東西都有兩面性，塑料袋也并不是無惡不作的“大怪物”，只要合理使用、科學處理，就能降低它的危害。為此，他憑借著在塑料科研領域的研究經驗，通過潛心科研，開發了第三代全生物降解高分子材料—PBS類聚酯，為塑料產業帶來了新希望。

季君暉介紹說，PBS以脂肪族二酸和二醇為原料，經縮聚反應合成。采用傳統縮聚方法，合成的PBS分子量低于5000，作為氣相色譜固定相或增塑劑早已有商業化的產品。高分子量PBS的力學性能優于PE，熔點為115℃，其與乙二酸的共聚物PBSA則具有更好的韌性且降解更快。PBS類聚酯具有與PE、PP相似的理化性能，而且具有良好的加工性能，可在通用聚烯烴塑料成型加工設備上加工成各類制品，其廢棄物可在自然環境中廣泛存在的細菌、放線菌等微生物及酶的作用下，最終分解成二氧化碳和水。特別是原材料廉價易得、制備工藝簡單，使其相對于其他生物降解性聚酯更具價格競爭力。通過共聚、接枝及共混等途徑，可進一步改善其物性并調節生物降解性能。

隨著國內對PBS的不斷重視，季君暉依托中科院理化所，在中科院北京物質項目的支持下，帶領科研團隊采用特種高效催化體系，通過預縮聚好真空縮聚兩釜分步聚合的新工藝直接制備得到高分子量的PBS產品。該創新性的工藝不僅可以和擴鏈法一樣得到分子量超過20萬的高分子量的PBS產品，而且在工藝流程和衛生性等方面具有明顯的優勢，和擴鏈法比較，節省了擴鏈反應步驟，簡化了工藝，減少了損耗和設備投入，降低了成本，不含擴鏈劑，衛生性能得到明顯提高，可以應用于食品包裝等領域，并較擴鏈產品有更好的生物降解性能。主要用于加工各類包裝材料、農用地膜、一次性用品等環保制品。

另外，課題組還在PBS類聚酯的合成與應用方面做了大量工作，開發出提高分子量的合成新技術，開發了具有自主知識產權的一步法聚合工藝，形成了PBS工藝包。這一技術采用高效的催化體系及獨特的合成工藝，無須進行擴鏈反應，通過脂肪族二酸、二醇的縮聚反應直接制備出高分子量的生物降解性聚酯，簡化了合成工藝，從而降低了成本。目前，他們已經將取得的研究成果通過專利授權分別在鑫富藥業、山東匯盈和山西金暉建立了兩條5千噸/年和三條2萬噸/年聚合裝置，形成了7萬噸的產能，占全球同類產品產能50%以上，引領了該領域技術主流。產品通過了國際全方面認證。開展了PBS廉價化、功能化開發，2014年新增銷售額10.2億元、利稅5億元。鑫富藥業在深市進行了定向增發，山東匯盈以母公司名義在香港上市，金暉也進入了新三板輔導。項目列入理化所的“一三五”規劃，院首批STS項目，國家863項目，獲國家高技術產業化和國家產業振興專項支持。項目促進了降解塑料行業的發展，強力支撐了禁塑令的執行。

2016年1月14日，在中科院召開的2016年度工作會議上，季君暉主持的全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）類聚酯研制產業化及應用團隊獲得科技貢獻獎（一等獎），再次證明了該項目對塑料產業的推動作用，以及對生態環境的保護效果。

抗菌塑料，健康生活

隨著經濟的飛速發展，人們對健康愈加關注，對健康生活的要求也不斷提高。面對琳瑯滿目的家電市場，選擇健康化的家電產品也成為健康生活的重要一方面。在很多發達國家，抗菌塑料的研究以及在家電產品中的應用，為國人提了一個醒。作為塑料領域的研究專家，季君暉也對抗菌塑料進行了深入研究，并承擔了國家火炬計劃—“抗菌塑料研究開發產及應用”。

抗菌塑料是指塑料本身具有抗菌性，可以在一定的時間內將玷污在塑料上的細菌殺死或抑制。與常規的化學和物理消毒方法相比，使用抗菌塑料殺菌時效長，既經濟又方便。通過對抗菌塑料及其家電制品的抗菌性、抗菌塑料的物理力學性能、加工行為、老化變色性能的基本研究，以及對抗菌劑和抗菌母料制備過程中添加劑和雜質及工程化工藝的控制，季君暉帶領工程塑料國家工程研究中心，開發出了具有抗菌范圍廣、高效低毒、適用于塑料加工和使用的新型塑料抗菌劑。

為了讓抗菌塑料得到更好的應用，季君暉極力促進了我國抗菌材料行業的形成，牽頭建立我國首家抗菌材料檢測中心、國家抗菌材料行業協會，并起草制定了抗菌材料行業及國家標準，不斷推動抗菌健康型系列家電產品開發成功并迅速推向市場，滿足消費者需求，被認為“引領發展了一個近600億元產值的新行業”。

任何一位成功的科學家，從來不是單純的思想和智慧的傳播者，他們精勤不倦的步伐中，除了有堅定執著的力量外，還有濃濃的社會責任感。而季君暉的社會責任感則更多地展現在建設美麗新中國的身體力行中。