生物可降解材料助力“無塑”冬奧會

趙漢斌

以包含淀粉、脂肪、纖維素等成分的農產品為原料，用工業生物技術制造的燃料、化學品、藥品等，用過后可完全降解，變成水和二氧化碳重回自然界。

170多年前，塑料界鼻祖“賽璐珞”剛在歐洲出現時，曾價比黃金，是歐洲貴婦們爭相獲取的裝飾用材料，但隨著塑料家族的擴大和演替，塑料成了地球上最大的污染源之一。

日前，北京冬奧會組委會（以下簡稱奧組委）宣布，為全面落實“綠色、共享、開放、廉潔”的奧運會舉辦理念，秉持“可持續·向未來”的愿景，致力于體現賽會環境正影響，北京冬奧會將使用生物可降解餐具。

前段時間，奧組委與安徽豐原生物化學股份有限公司（以下簡稱豐原集團）簽約，后者成為北京冬奧會和冬殘奧會生物可降解餐具官方供應商。雙方簽約后，豐原集團將提供生物可降解餐具和相關支持服務，助力冬奧盛會在可持續發展領域有更多作為、更大貢獻。

北京冬奧會推廣生物可降解餐具，折射出哪些綠色理念？背后有哪些生物科技支撐？記者為此采訪了相關專家。

塑料垃圾是全球性危機

目前全球塑料年產量約為4億噸，化纖年產量約為1億噸。在我國，塑料和化纖年消耗量超過1億噸。據統計，全球僅有10%的塑料被回收，每年有數千萬噸塑料垃圾進入海洋，海洋生物正面臨巨大威脅。

“這是一場全球性危機，我們正在破壞海洋生態系統。”聯合國海洋問題主管麗莎·斯文森曾憂心忡忡地說。

美國工業生態學家羅蘭·蓋耶博士近期在國際期刊《科學進展》上發表論文稱，人類迄今為止生產的所有塑料數量達83億噸，其中63億噸已成為塑料垃圾；每年約有1000萬噸塑料在海洋中消失，對于海鳥、海龜、海豚、海豹等體型較大的海洋生物來說，誤食塑料、被塑料制品纏繞住等多種情況，是它們面對的最大威脅。每年大約有3000萬噸塑料垃圾流入海洋。在海洋環境下，塑料垃圾降解周期需450年以上。有數據顯示，到2050年，海洋中廢塑料的總重量將超過魚類的重量。

一次性塑料用品在造成白色污染的同時，也已經進入到食物鏈的循環中。“微塑料等正潛移默化地破壞整個生態平衡，最終受害的將是我們人類自身。”清華大學生命科學學院教授陳國強告訴記者，人類不斷使用煤炭、石油、天然氣等化石能源，這些能源會產生大量的二氧化碳，形成溫室效應，加劇全球變暖、冰川融化。人類要想實現可持續發展，必須逐步減少化石能源的使用，尋求環境友好的新能源、新材料。因此在“后石油時代”，主要呈現兩大發展趨勢：一是新能源逐步替代汽（柴）油，太陽能、核能、氫能逐步替代化石能源，向清潔、高效、可持續的能源方向發展；二是使用生物質可再生資源，利用生物制造技術生產的聚羥基脂肪酸酯（PHA）、己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等生物材料，逐步替代石油化工材料，實現綠色、環保、可持續發展。

生物可降解助力綠色發展

在安徽蚌埠，年產5000噸L-乳酸/D-乳酸、年產3000噸聚L-乳酸/聚D-乳酸產業化示范線，已在豐原集團建成并試車投產。

“這是中國第一條從葡萄糖發酵開始的‘乳酸—丙交酯—聚乳酸全產業鏈生產線，它的投產標志著中國聚乳酸生物新材料產業化的成功和一個重大生物環保材料平臺的誕生。”豐原集團副總經理陳禮平向記者介紹，目前，一期年產15萬噸乳酸項目、一期年產10萬噸聚乳酸項目也已于2020年8月正式投產，為啟動百萬噸級聚乳酸大規模擴產提供了技術和工藝保障。

此外，讓陳禮平頗為自豪的是，就在2020年9月26日，年產50萬噸乳酸和年產30萬噸聚乳酸項目也已開工建設，標志著這家龍頭企業百萬噸級聚乳酸產業化進程正式啟動。

陳國強向記者介紹，工業生物技術主要是以可持續發展的農產品如淀粉、脂肪酸、纖維素等為原料，大量制造燃料、化學品、藥品等。其中上述的PHA、PLA、PBAT和PBS，是生物可降解材料領域增長的主要驅動力，是國際上生物可降解材料中產量最大、應用范圍最廣、性價比最高、最貼近石油基聚酯的可生物降解材料。

最關鍵的是，通過量產化，生物可降解材料的成本可逐漸下降，價格接近消費者與產業鏈、消費鏈各環節所能樂意接受的水平。

以PHA為例，3年前，陳國強團隊已實現無滅菌開放連續發酵產品低成本量產能力。以生物質為原料、通過微生物發酵過程生產出的可降解生物塑料產品，可替代石油基塑料解決白色污染問題。

“經過微生物參與，可降解的生物塑料和纖維等廢棄物，將真正變成水和二氧化碳，通過光合作用又重新回到自然界中。”陳禮平說。

由于生物可降解材料具有可靠的生物安全性、生物可降解性、環境友好性、良好的力學性能，以及易于加工成型等優點，在生物醫用高分子、紡織行業、農用地膜和包裝等行業應用前景廣闊。近年來，我國生物基材料正以每年20%至30%的速度增長，并逐步走向工業規模化和產業化階段。

“目前，PLA已可完全實現國內生產，早期主要用玉米來發酵，為減少糧食消耗，未來，只要含有淀粉的物質都可以作為原料，比如農林廢棄物秸稈等，可實現變廢為寶。”陳禮平向記者表示，目前我國擁有超過年產10億噸以上的各類農作物秸稈，原料來源充足，價格低廉，可減少對石油附屬物的依賴，對綠色發展具有重要意義。

可降解餐具折射可持續發展趨勢

陳國強向記者介紹，早在12年前，他的團隊就為2008年北京奧運會提供技術和原料支撐，實現了餐盒的“綠色化”。此次，奧組委秉持“可持續·向未來”的愿景，再次將這個“小問題”納入“大行動”，可見綠色發展理念在我國正持續深入到方方面面。

“環境問題在全社會長期受關注，我覺得付諸行動的時機到了。借北京冬奧會之機，再推可降解餐盒和其他環保耗材，有利于在全世界范圍內促進人們觀念和行為的轉變，是對環境的極大貢獻。”陳國強說。

“我們已和奧組委對接，確認將提供垃圾袋、手提袋，一次性刀、叉、勺、餐盒，以及注塑類托盤、筷子、吸管等，無所不包。”陳禮平告訴記者，這些產品的樣式、尺寸均已確定，目前已提供部分樣品供奧組委試用，2021年初將提供所有產品。此外，其他涉及頒獎的一系列產品合作事宜也在對接中。

據悉，經過20多年潛心研發，目前豐原集團在三碳酸、四碳酸、四碳醇發酵技術方面實現重大突破，現已全面掌握乳酸菌種選育、發酵控制、分離純化、聚合反應以及環保纖維、環保塑料、環保木板材制備等聚乳酸下游應用開發全產業鏈核心技術和生產管理經驗。

“為探索聚乳酸生產核心技術，我們依托發酵技術國家工程研究中心，聯合國內高校、科研院所共同組建了安徽省聚乳酸新材料制造業創新中心、生物基可降解材料安徽省技術創新中心、安徽省生物基聚合材料技術標準創新基地，做實了技術和產業化的基礎。”陳禮平說。

陳禮平透露，為打造一個“無塑”冬奧會，他們和奧組委達成了合作協議。奧組委對北京冬奧會供應商和贊助商要求非常嚴格，他們將全力投入，對生產車間進行標準化認證，認真做好產品檢測。目前各項工作正有序推進。