聚乳酸樹脂又被稱為“玉米塑料”。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所科研團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的生物和化學(xué)化工技術(shù)，與浙江海正集團(tuán)合作，用玉米原料生產(chǎn)出綠色塑料，不僅延長(zhǎng)了玉 米產(chǎn)業(yè)鏈、促進(jìn)國(guó)產(chǎn)玉米塑料產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)還解決了塑料帶來(lái)的“白色污染”問(wèn)題，節(jié)省化石資源，為綠色環(huán)保增添了濃墨重彩的一筆。

 　　

 　　 近日，浙江海正集團(tuán)下屬的浙江海諾爾生物材料有限公司年產(chǎn)5萬(wàn)噸聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目，在臺(tái)州灣循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)正式開工建設(shè)。該項(xiàng)目總投資9.5億元，占 地面積313畝，建設(shè)期為18個(gè)月，投產(chǎn)后可形成年均銷售額16.5億元，年均利稅4億元。該工程預(yù)計(jì)兩年之后能夠?qū)崿F(xiàn)正式投產(chǎn)，建成后將成為亞洲最大的 聚乳酸材料以及下游制品配套齊全的產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

 

 

 

玉米的科技魅力 減污與節(jié)能并行　　

 

 

　 　聚乳酸是全球用途最廣泛的植物基塑料，最突出的優(yōu)點(diǎn)是其生物可降解性，廢棄后，其二氧化碳排放量與普通塑料相比可減少60%，目前被廣泛應(yīng)用于包裝膜和 泡沫材料、生態(tài)農(nóng)業(yè)用塑料制品、一次性塑料使用制品、紡織纖維、醫(yī)用塑料制品等多個(gè)領(lǐng)域。該項(xiàng)目建成后，將有效引領(lǐng)帶動(dòng)我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)生 物新材料產(chǎn)業(yè)再上新臺(tái)階。

 　　

 　　中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所所長(zhǎng)安立佳表示：“我們雙方致力于我國(guó)新興生物材料的開發(fā)和利用，成就人類的健康夢(mèng)想，長(zhǎng)春應(yīng)化所將與海正集團(tuán)一道，一如既往地在人才、科技等資源上發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，同心合力、無(wú)縫隙對(duì)接項(xiàng)目，確保項(xiàng)目早日投產(chǎn)。”

　　

　　戰(zhàn)略需求呼喚

 　　

 　 　長(zhǎng)春應(yīng)化所研究員陳學(xué)思告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，被稱為玉米塑料的聚乳酸樹脂，其是由天然玉米經(jīng)過(guò)生物技術(shù)和化學(xué)化工合成方法而得到。由于在廢棄后，玉 米塑料可被微生物分解成二氧化碳和水，又可勝任合成塑料的用途，使得聚乳酸樹脂被世界公認(rèn)為21世紀(jì)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新型生態(tài)材料，并成為許多國(guó)家 競(jìng)相研發(fā)、加大力度促其盡快產(chǎn)業(yè)化的重大課題。

 　　

 　　我國(guó)是玉米生產(chǎn)大國(guó)，僅在2006～2007年，全國(guó)玉米產(chǎn)量達(dá)1.4億噸以上。然而，玉米消費(fèi)的70%左右以飼料為主，其較低的附加值不僅增加了玉米的庫(kù)存壓力，也使我國(guó)在國(guó)際玉米高值化產(chǎn)品上缺乏應(yīng)有的競(jìng)爭(zhēng)力。

 　　

 　　同時(shí)，我國(guó)又是塑料消費(fèi)大國(guó)，年均消耗塑料達(dá)6000余萬(wàn)噸。塑料的高消費(fèi)，既加大了生產(chǎn)塑料所使用的石油壓力，每生產(chǎn)1噸合成塑料須消耗3噸石油；同時(shí)，還加重了對(duì)環(huán)境的污染，所有廢棄物中塑料的重量比已達(dá)10%，體積比則達(dá)30%左右。很顯然，這筆賬非常不劃算。

 　　

 　　為此，利用先進(jìn)的生物技術(shù)以玉米為原料生產(chǎn)出綠色塑料，進(jìn)而延長(zhǎng)玉米產(chǎn)業(yè)鏈，解決塑料帶來(lái)的“白色污染”問(wèn)題，節(jié)省能源，推進(jìn)綠色環(huán)保事業(yè)及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步提升我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，已成為國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求。

 　　

 　 　面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，面向世界科技前沿，這是“國(guó)家隊(duì)”長(zhǎng)春應(yīng)化所肩負(fù)的任務(wù)。上世紀(jì)90年代末，長(zhǎng)春應(yīng)化所的科技人員便意識(shí)到加速玉米塑料研發(fā)對(duì)國(guó) 民經(jīng)濟(jì)和民生建設(shè)有著重大的意義。因此，陳學(xué)思帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)的科技人員，主動(dòng)將研究工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到這一國(guó)際科技前沿上。

 　　

　　科學(xué)“魔法”助力

 　　

 　　通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外玉米塑料發(fā)展現(xiàn)狀的分析和論證，長(zhǎng)春應(yīng)化所的科技人員發(fā)現(xiàn)，制約玉米塑料合成技術(shù)難有突破性進(jìn)展并難以形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸，主要是合成玉米塑料所使用的L－丙交脂大量依賴進(jìn)口，聚合的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)尚未獲重大突破。

 　　

 　　進(jìn)而，科研人員又通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)證明，要打破國(guó)外的原料、技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)L－丙交脂的大批量國(guó)產(chǎn)化，必須解決提高L－丙交脂收率、純化和聚合反應(yīng)三大技術(shù)關(guān)鍵。

 　　

 　　圍繞這些瓶頸問(wèn)題，他們從反應(yīng)條件研究入手，用近一年時(shí)間探索出了最佳制備L－丙交脂的反應(yīng)工藝條件，篩選出了乳酸低聚和裂解的最佳反應(yīng)溫度、最佳反應(yīng)時(shí)間、最佳催化劑體系。自主開發(fā)的具有自攪拌功能的塔式聚合反應(yīng)釜解決了高黏態(tài)聚合物的本體聚合中傳質(zhì)和傳熱的難題。

 　　

 　　這意味著，科研人員成功開發(fā)出了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的L－丙交脂合成技術(shù)和聚合技術(shù)，而且，L－丙交酯的收率達(dá)到95%以上。

 　　

 　 　科技創(chuàng)新永無(wú)止境。之后，他們又通過(guò)工藝條件的優(yōu)化和減壓蒸餾方法的創(chuàng)新，得到了高純度的聚合級(jí)L－丙交脂。與此同時(shí)，他們先后突破了聚合反應(yīng)中反應(yīng)條 件對(duì)聚L-丙交脂分子量的影響、工藝方法等技術(shù)關(guān)鍵，成功制備出了性能達(dá)國(guó)外玉米塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)化制品，為推進(jìn)玉米塑料產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。

 　　

　　實(shí)現(xiàn)聚乳酸產(chǎn)業(yè)化

 　　

 　　在玉米塑料研發(fā)的初始階段，長(zhǎng)春應(yīng)化所就前瞻性地把知識(shí)資本和產(chǎn)業(yè)資本、科技創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新有機(jī)結(jié)合起來(lái)，與浙江海正集團(tuán)進(jìn)行了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，加速實(shí)現(xiàn)玉米塑料產(chǎn)業(yè)化。

 　　

 　 　長(zhǎng)春應(yīng)化所與海正集團(tuán)將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到玉米塑料產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)上。他們采用分子蒸餾工藝和新型復(fù)合催化劑加速了脫水酯化反應(yīng)，大幅提高了生產(chǎn)效率；篩選和 優(yōu)化了裂解催化劑，提高了反應(yīng)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量；采用高效聚合催化劑和塔式聚合裝置解決了分子量分布寬、各批次間的質(zhì)量差異、傳質(zhì)傳熱效果差等系列工 程問(wèn)題，并于2007年建成了均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的乳酸低聚裂解、L－丙交脂提純、綠色無(wú)溶劑本體聚合等核心技術(shù)和生產(chǎn)裝備。

 　　

 　　2007年，成功建成我國(guó)規(guī)模最大、年產(chǎn)5000噸綠色可降解環(huán)保型聚乳酸樹脂工業(yè)示范線并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。該工業(yè)示范線的投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)已成為世界上第二個(gè)聚乳酸樹脂產(chǎn)業(yè)化規(guī)模達(dá)每年5000噸以上的國(guó)家。

 　　

 　　該示范線玉米塑料收率達(dá)理論收率的92%以上，所生產(chǎn)玉米塑料數(shù)均分子量大于10萬(wàn)，達(dá)世界先進(jìn)水平，部分指標(biāo)達(dá)世界領(lǐng)先水平。

 　　

 　　令人欣喜的是，其產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)全面達(dá)到或部分超過(guò)美國(guó)CargillDow公司的同類產(chǎn)品水平，并遠(yuǎn)銷西歐和日本等國(guó)。

 　　

 　　科技成果得以快速轉(zhuǎn)化，離不開國(guó)家和地方政府對(duì)“玉米塑料”的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給予的大力支持，這也是長(zhǎng)春應(yīng)化所僅用1年時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)室研究，用6年時(shí)間完成產(chǎn)業(yè)化開拓的重要推動(dòng)力。

 　　

 　 　2005年，“5000噸/年玉米塑料聚乳酸樹脂及制品關(guān)鍵技術(shù)研究”被列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目；2006年，年產(chǎn)5000噸聚乳酸項(xiàng)目被列為國(guó)家生 物質(zhì)工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資9436萬(wàn)元。同時(shí)，該項(xiàng)目于2007年獲中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目支持。

 　　

 　　為加速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，浙江海正集團(tuán)先后為長(zhǎng)春應(yīng)化所提供研發(fā)經(jīng)費(fèi)2000余萬(wàn)元，并與長(zhǎng)春應(yīng)化所、臺(tái)州國(guó)有資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司合作成立了浙江海正生物材料有限公司，裝備了系列國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的儀器設(shè)備。

 　　

 　　長(zhǎng)春應(yīng)化所持續(xù)將玉米塑料研發(fā)列入該所創(chuàng)新工程的重要項(xiàng)目，加強(qiáng)支持力度，構(gòu)建研發(fā)平臺(tái)，為做大做強(qiáng)玉米塑料產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)保障和有力的資源、裝備支撐。