文｜本刊記者 趙陽(yáng)

“十四五”時(shí)期是生物產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的重要機(jī)遇期，未來(lái)，綠色環(huán)保的生物基材料大有可為。

在第四屆中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)上，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)品牌嵐圖（以下簡(jiǎn)稱“嵐圖”）搶占風(fēng)頭?！八侨蚴卓畲钶d生物基清漆的新能源汽車(chē)?！睄箞D汽車(chē)材料總監(jiān)陳嘉玥介紹。隨后，手機(jī)廠商realme宣布在新產(chǎn)品上使用生物基材料、特步宣布進(jìn)軍生物基材料聚合領(lǐng)域等消息發(fā)布。生物基材料因其綠色環(huán)保的特性，進(jìn)入人們的視野，成為備受矚目的新興產(chǎn)業(yè)。

生物基材料的減碳路徑

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、工程和生態(tài)塑料國(guó)家工程研究中心主任季君暉是生物基材料的“老朋友”。他介紹：“目前常見(jiàn)的材料，其原料主要來(lái)源于石油、煤炭、天然氣等，這些資源被稱為化石基。而生物質(zhì)就是樹(shù)木、草、秸稈等各種植物，也包括微生物和動(dòng)物，在我們周?chē)S處可見(jiàn)?！笔褂眠@些短期可再生的生物質(zhì)來(lái)制備得到的新型材料，就叫做生物基材料。

化石基材料性能好、使用方便、價(jià)格低廉?！暗?，化石基是不可再生資源，遲早會(huì)耗盡。并且，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量碳排放。而生物基通過(guò)吸收二氧化碳生長(zhǎng)，可以短期內(nèi)形成碳循環(huán)，不會(huì)造成整體環(huán)境的碳增加?！痹凇半p碳”目標(biāo)大背景下，發(fā)展生物基材料恰逢其時(shí)。

陳嘉玥此前曾負(fù)責(zé)一汽紅旗、吉利幾何等品牌，在汽車(chē)材料領(lǐng)域十分活躍。他介紹，大概在2015年前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)就有了利用生物基材料來(lái)響應(yīng)環(huán)保政策、減輕車(chē)體重量的設(shè)想，但受技術(shù)及成本所限，沒(méi)能形成氣候。

近兩年，由于國(guó)家高度重視減碳，汽車(chē)行業(yè)重新把生物基材料的應(yīng)用提上日程，嵐圖率先邁出新步伐。除油漆外，嵐圖在車(chē)體的塑料和空調(diào)濾芯等部位也有生物基材料應(yīng)用，已經(jīng)投向市場(chǎng)，搭載生物基清漆的車(chē)型預(yù)計(jì)在2023年上市。

目前，嵐圖在與國(guó)際材料巨頭科思創(chuàng)、PPG在“可持續(xù)發(fā)展材料應(yīng)用”方面達(dá)成合作的基礎(chǔ)上，共同探索低碳可持續(xù)發(fā)展原材料在汽車(chē)整車(chē)及零配件的應(yīng)用和推廣。計(jì)劃到2022年底，嵐圖整車(chē)的生物基和再生材料應(yīng)用比例達(dá)5%，2023年底這一比例將提高到15%。

季君暉認(rèn)為，從全球來(lái)看，生物基材料處于當(dāng)前材料發(fā)展的前端。“中國(guó)是國(guó)際上比較重視生物基材料的國(guó)家之一，前幾年就開(kāi)始了科技布局，投入資源推動(dòng)?！?/p>

2007年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，將大力發(fā)展生物基產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對(duì)化石原料的部分替代列為主要任務(wù)與發(fā)展重點(diǎn)。此后每個(gè)階段的發(fā)展規(guī)劃都對(duì)生物基材料產(chǎn)業(yè)給予高度重視。2021年2月1日，科技部下發(fā)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃18個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)的通知。其中，低成本生物基工程塑料的制備與產(chǎn)業(yè)化入選重點(diǎn)專項(xiàng)。

2022年6月14日，中共中央宣傳部舉行的“中國(guó)這十年”系列主題新聞發(fā)布會(huì)介紹了中國(guó)工業(yè)和信息化發(fā)展成就，特別提到新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值實(shí)現(xiàn)翻番?！笆奈濉睍r(shí)期是生物產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的重要機(jī)遇期，未來(lái)，生物基材料大有可為。

應(yīng)用前景光明

其實(shí)，生物基離我們并不遙遠(yuǎn)，在塑料領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。2021年1月1日，隨著“禁塑令”正式施行，全國(guó)餐飲行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料吸管。“一開(kāi)始的替代品是紙吸管，最近，聚乳酸、PBS及其合金吸管占了主流，這些都屬于生物降解塑料?！奔揪龝熣f(shuō)。除此以外，大家比較熟悉的服裝面料棉、麻、絲，都屬于生物基。目前，生物基材料處于重要突破期，更多產(chǎn)品逐漸進(jìn)入市場(chǎng)。

2020年6月，國(guó)產(chǎn)體育用品企業(yè)特步集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“特步”）推出全球首款生物基材料聚乳酸風(fēng)衣。特步集團(tuán)董事局主席兼CEO丁水波介紹，聚乳酸是利用菌群使玉米、秸稈等農(nóng)作物發(fā)酵制成。“這種菌群是最關(guān)鍵的核心技術(shù)，之前都掌握在美日等發(fā)達(dá)國(guó)家手中。我們的合作伙伴安徽豐原集團(tuán)自主研發(fā)出菌群，并運(yùn)用到聚乳酸的研究中?！?/p>

山東煙臺(tái)的萬(wàn)華全球研發(fā)中心，科研人員在進(jìn)行生物基TPU材料產(chǎn)品研發(fā)

除了助力減碳，在特定條件下，聚乳酸材料服裝在土壤中存留一年時(shí)間就可自然降解，不會(huì)造成環(huán)境污染。如今特步服裝聚乳酸含量已從19%升至100%，并將其廣泛用于衛(wèi)衣、短袖等產(chǎn)品，年銷(xiāo)售量也從約4千件上漲到2021年的3萬(wàn)件?！斑@個(gè)數(shù)字在整體大盤(pán)中實(shí)在不值一提，但卻超出預(yù)期，意義重大。”丁水波說(shuō)，受產(chǎn)量和技術(shù)影響，聚乳酸產(chǎn)品定價(jià)略高于普通面料?！拔覀冄邪l(fā)這些產(chǎn)品主要是在推廣環(huán)保服裝的概念，把其定位于履行社會(huì)責(zé)任，進(jìn)行可持續(xù)的環(huán)保探索。然而，目前來(lái)看，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，為環(huán)保買(mǎi)單的意向逐年增多，這也體現(xiàn)了公眾對(duì)于環(huán)境的重視，未來(lái)會(huì)有很大市場(chǎng)。”國(guó)家政策支持、技術(shù)壁壘突破、公眾接受度日益提升，生物基材料的發(fā)展迎來(lái)了天時(shí)地利人和。

丁水波介紹，目前，在特步所做的環(huán)保材料實(shí)踐中，生物基材料的利用占到了80%。主要原料以棕櫚油代替化石基的生物基環(huán)保概念鞋將在年底發(fā)布，特步生物基材料從服飾滲透到鞋履，并將持續(xù)擴(kuò)大。2022年，特步與中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)合作，對(duì)兩款T恤進(jìn)行碳足跡測(cè)算，并對(duì)集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放進(jìn)行核算，為今后的減碳措施做出數(shù)據(jù)支撐。

突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題

在季君暉看來(lái)，目前生物基材料在產(chǎn)業(yè)化道路上還面臨較多問(wèn)題?！皬募夹g(shù)角度來(lái)說(shuō)，原料的選擇、制作途徑的選擇都需要進(jìn)一步發(fā)展成熟?！彼硎?，使用生物基材料代替化石基材料，在工業(yè)和經(jīng)濟(jì)方面也有一定困難。

對(duì)此，科研人員做了許多積極嘗試。季君暉介紹，目前，國(guó)家大力推進(jìn)材料的生物化工聯(lián)合制備——原料為生物基，通過(guò)生物化工相結(jié)合的手段，制備大宗化學(xué)品。如此一來(lái)，生物基材料與現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)就可以直接對(duì)接。

此外，從客戶角度出發(fā)，目前很多生物基材料制品并不能實(shí)際感受到區(qū)別，企業(yè)研發(fā)性價(jià)比較低，這是生物基材料應(yīng)用的一大限制。加大科技創(chuàng)新，拔得頭籌，在不造成綜合成本提升的同時(shí)，達(dá)到環(huán)保的目的，成為很多企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的籌碼。

陳嘉玥表示，“嵐圖作為電動(dòng)汽車(chē)的高端品牌，用材的環(huán)保、健康、安全是重中之重。同時(shí)還要兼顧性能需求，克服傳統(tǒng)材料的缺點(diǎn)，進(jìn)行互補(bǔ)?！彼e例，“比如說(shuō)車(chē)體塑料，在傳統(tǒng)塑料中加入生物基纖維改性成一種新材料，相比之下更堅(jiān)固，產(chǎn)品厚度就可以降低，達(dá)到減重的效果；用于后備箱擱物板、門(mén)板骨架等部位的材料使用新型國(guó)產(chǎn)生物基纖維，與傳統(tǒng)麻纖維相比，消除了異味的缺陷，使客戶得到更好的體驗(yàn)?！?/p>

同樣，特步也在不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。由于生物基面料的特性，之前市面所售生物基服裝只有白色。丁水波解釋，“著色溫度過(guò)高容易對(duì)聚乳酸材料產(chǎn)生破損，降低溫度其色牢度又達(dá)不到上市標(biāo)準(zhǔn)?！碧夭焦タ肆司廴樗崦媪系闹y題，使生物基面料的應(yīng)用“多彩”起來(lái)?！霸诖┲矫妫ㄟ^(guò)與天絲結(jié)合進(jìn)行混紡技術(shù)的提升，顧客膚感更舒適，更愿意進(jìn)行消費(fèi)?！?/p>

對(duì)于某些產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，所需的化工原料十分匱乏，生物基材料價(jià)格反而頗具優(yōu)勢(shì)。季君暉說(shuō)，生物基尼龍近些年發(fā)展較快。他舉例，上海凱賽生物化工有限公司一款暢銷(xiāo)尼龍，就是通過(guò)一種在中國(guó)十分過(guò)剩的生物基原料制成。制備途中產(chǎn)生的生物基材料二元酸同樣是國(guó)外市場(chǎng)的搶手貨，占據(jù)全球80%以上的市場(chǎng)份額；寧夏伊品生物科技股份有限公司制作各種飼料、食品添加劑，公司利用生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量生物基原料來(lái)制備尼龍，并可進(jìn)一步生產(chǎn)衣服、塑料制品等產(chǎn)品。

“這是產(chǎn)業(yè)向好的跡象?！奔揪龝熣f(shuō)，一旦產(chǎn)業(yè)成熟，規(guī)模擴(kuò)大，產(chǎn)量增加，價(jià)格自然就會(huì)下降。他對(duì)這一天的到來(lái)很有信心，“相信生物基產(chǎn)業(yè)馬上能迎來(lái)快速發(fā)展?！?/p>