生物新材料有望终结“白色污染”

目前，人们普遍使用的合成纤维原料来源于石化资源，在给生活带来便利的同时，也造成了“白色污染”等生态环境问题。以生物基材料替代传统的不可降解塑料，具有巨大发展潜力。日前，全球首条千吨级聚乳酸纤维生产线在安徽丰原集团建成，有望推动生物基新材料大规模产业化——

日前，记者从第25届中国国际化纤会议上获悉，全球首条千吨级聚乳酸纤维生产线在安徽丰原集团建成。当天，中国化学纤维工业协会、安徽丰原集团及蚌埠市人民政府共同签署了“安徽蚌埠千亿元级生物基材料产业战略合作三方协议”，共建生物基新材料产业园区。

“依托安徽丰原集团，联合国内外上下游相关企业，共同打造一个具有影响力和远大发展前景的生物产业园，为化纤行业转型升级作出新的尝试，开创生物材料领域新的里程碑。”中国纺织工业联合会党委书记高勇说。

生物材料将替代化纤

我国是化纤生产大国，2018年化纤产量达5011万吨，其中合成纤维产量为4562.6万吨，占世界化纤总产量的70%以上。然而，合成纤维原料主要来源于石化资源，在给人们生活带来便利的同时，也给自然生态环境带来了诸多负面影响。

据统计，在全球每年约5亿吨塑料及化纤产量中，仅有10%的塑料被回收，约有800万吨塑料垃圾流入海洋，在海洋环境下降解这些塑料垃圾需450年以上。塑料餐具、塑料袋、吸管、农用膜等一次性塑料用品，不仅导致“白色污染”日趋严重，有的甚至还进入食物链循环中，以微塑料形式侵入动物和人体。

一方面是资源环境危机持续升级，另一方面是化纤行业绿色、可持续发展的强烈诉求，在此形势下，以生物基材料替代石油基材料呼声渐高。

“就像太阳能、核能、氢能将逐步替代化石能源，新能源汽车将逐步替代传统内燃机车一样，使用可再生资源生产的生物基材料，也有望逐步替代石油化工材料，这将是后石油时代材料领域一场重大变革!”安徽丰原集团董事长李荣杰说。

据介绍，生物基材料来源于生物质资源，通过生物发酵技术将植物根、茎、果中的淀粉、纤维素等转化为聚乳酸等生物制品，再经过提炼、聚合形成高分子环保生物材料。

“在微生物作用或堆肥条件下，生物基材料能分解为无毒的二氧化碳和水，在塑料业、包装业、制造业和医药行业等领域有着庞大市场需求。”中国化学纤维工业协会调查显示，生物基材料中的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等，是目前国际上产量最大、应用范围最广、性价比最高、最贴近石油基材料的生物可降解材料，将占生物可降解材料市场份额的70%至80%。

中国工程院院士蒋士成指出，以生物基材料替代传统的不可降解塑料，能够缓解石油危机，减少环境污染，具有巨大发展潜力。随着产业化进程不断深入，生物基材料在人类能源替代、环境友好、社会发展等方面将发挥举足轻重的作用。

“卡脖子”技术取得突破

近年来，生物基材料行业发展势头强劲，一些发达国家在生物降解塑料等领域投入重金，以图加快产业化步伐，在市场竞争中占据主导地位。据悉，从上世纪90年代开始，欧美国家就着手研制聚乳酸纤维，但受限于生产成本过高等因素，其产业化进程一直步履维艰。

截至目前，全球聚乳酸生产主要集中在美国嘉吉、法国道达尔、比利时格拉特等少数企业。其中，比利时格拉特是丰原集团的早期技术合作方，其中国工厂由丰原集团于2002年引进。从国内聚乳酸产业发展势头看，相关生产企业普遍规模较小，且受菌种发酵、提取技术等限制，产品质量普遍不高，难以达到国外标准。

“除丰原集团外，国内其他聚乳酸生产企业，目前均通过采购国外厂家的丙交酯(聚乳酸的关键中间体)为原料，再经过开环、聚合来生产聚乳酸。”国内一家聚乳酸研发机构负责人说，这些企业普遍缺乏上游乳酸菌种、发酵、提取、纯化技术，相当于只掌握了聚乳酸产业链的30%左右。

“丰原是国内唯一一家可以用玉米等粮食作物或秸秆纤维素为原料生产聚乳酸切片的企业，实现了全产业链一体化。”李荣杰告诉经济日报记者，经过近20年技术攻关，丰原集团目前已全面掌握了乳酸菌种制备、发酵、提取纯化、聚合、环保纤维、环保塑料生产六大核心技术，形成了30多项重大工艺方法发明专利，从根本上解决了聚乳酸材料的性能及成本问题。

专家表示，丰原集团与美国嘉吉、法国道达尔、比利时格拉特等企业共同构成了全球聚乳酸产业第一方阵，丰原集团的聚乳酸合成技术及其在环保纤维、环保塑料研制方面的突破性技术，已实现了对其他3家企业的超越。

大规模产业化具优势

尽管聚乳酸材料具有无毒、环保、可降解等优异性能，但其产业化进程却并非一帆风顺，主要原因是生产成本居高不下。

“如果使用我们研制的聚乳酸切片生产聚乳酸纤维，其成本将低于棉花。”李荣杰给记者算了一笔账：大约3.5吨秸秆可生产1吨聚乳酸，当秸秆价格为500元/吨左右时，聚乳酸的成本就低于棉花及黏胶、天丝、莫代尔等天然植物纤维。

但是，与石油基材料相比，目前聚乳酸的成本优势尚不明显。据测算，当石油价格处于每桶40美元至50美元之间时，石油化纤价格约为1200美元/吨，石油塑料价格约为1500美元/吨，均低于2000美元/吨的聚乳酸。

“不过，聚乳酸能够实现完全生物降解，是真正符合世界各国限塑、禁塑要求的新型环保材料。同时，聚乳酸纤维还具备天然、亲肤、抑菌、抗螨等方面性能，也超过了棉花。”李荣杰说。

从市场前景看，聚乳酸材料在家庭装修、汽车内饰等市场应用方面被广泛看好，已有不少汽车厂商多次与丰原集团商谈合作事宜，甚至还有某全球知名运动品牌看中了丰原的一款聚乳酸运动面料，欲买断其使用权……随着聚乳酸材料市场认知度提高，其巨大市场潜力正不断凸显。

除成本、市场认知度等因素外，产业链下游的配套应用问题，也是制约聚乳酸产业化发展的重要环节。李荣杰表示，美国等发达国家聚乳酸产业虽发展较早，但在聚乳酸纤维应用方面却一直不温不火，这与其缺乏相应的纺纱、织造、印染等下游环节密切相关，这恰恰正是中国的产业优势所在。

“我们坚信，聚乳酸是最有希望撼动石油基塑料和化纤传统地位的新材料。”李荣杰说，丰原集团已经制定了聚乳酸产业发展规划，到2022年有望形成每年300万吨的聚乳酸生产能力，到2025年更进一步提高至年产1000万吨至1500万吨。如果商业化进程顺利，聚乳酸产业链上游部分有望在8年至10年内形成万亿元级市场规模。

“变石油煤炭的‘黑金经济’为生物质加工的‘绿金经济’，丰原要以工业方式推动农业发展，替代化石资源，改善生态环境，做发展循环经济的典范。”李荣杰说。