玉米的科技魅力減污與節(jié)能并行

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2015-01-20 14:25:06點擊率：

　　【塑膠五金網(wǎng) 編輯視點】聚乳酸樹脂又被稱為“玉米塑料”。中科院長春應化所科研團隊利用先進的生物和化學化工技術，與浙江海正集團合作，用玉米原料生產(chǎn)出綠色塑料，不僅延長了玉米產(chǎn)業(yè)鏈、促進國產(chǎn)玉米塑料產(chǎn)業(yè)化，同時還解決了塑料帶來的“白色污染”問題，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，浙江海正集團下屬的浙江海諾爾生物材料有限公司年產(chǎn)5萬噸聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈項目，在臺州灣循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)正式開工建設。該項目總投資9.5億元，占地面積313畝，建設期為18個月，投產(chǎn)后可形成年均銷售額16.5億元，年均利稅4億元。該工程預計兩年之后能夠實現(xiàn)正式投產(chǎn)，建成后將成為亞洲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　　
　　聚乳酸是全球用途廣泛的植物基塑料，突出的優(yōu)點是其生物可降解性，廢棄后，其二氧化碳排放量與普通塑料相比可減少60%，目前被廣泛應用于包裝膜和泡沫材料、生態(tài)農業(yè)用塑料制品、一次性塑料使用制品、紡織纖維、醫(yī)用塑料制品等多個領域。該項目建成后，將有效引領帶動我國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)轉型升級，推動生物新材料產(chǎn)業(yè)再上新臺階。
　　
　　中科院長春應化所所長安立佳表示：“我們雙方致力于我國新興生物材料的開發(fā)和利用，成就人類的健康夢想，長春應化所將與海正集團一道，一如既往地在人才、科技等資源上發(fā)揮優(yōu)勢，同心合力、無縫隙對接項目，確保項目早日投產(chǎn)。”
　　
　　戰(zhàn)略需求呼喚
　　
　　長春應化所研究員陳學思告訴《中國科學報》記者，被稱為玉米塑料的聚乳酸樹脂，其是由天然玉米經(jīng)過生物技術和化學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為21世紀綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新型生態(tài)材料，并成為許多國家競相研發(fā)、加大力度促其盡快產(chǎn)業(yè)化的重大課題。
　　
　　我國是玉米生產(chǎn)大國，僅在2006～2007年，全國玉米產(chǎn)量達1.4億噸以上。然而，玉米消費的70%左右以飼料為主，其較低的附加值不僅增加了玉米的庫存壓力，也使我國在國際玉米高值化產(chǎn)品上缺乏應有的競爭力。
　　
　　同時，我國又是塑料消費大國，年均消耗塑料達6000余萬噸。塑料的高消費，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，還加重了對環(huán)境的污染，所有廢棄物中塑料的重量比已達10%，體積比則達30%左右。很顯然，這筆賬非常不劃算。
　　
　　為此，利用先進的生物技術以玉米為原料生產(chǎn)出綠色塑料，進而延長玉米產(chǎn)業(yè)鏈，解決塑料帶來的“白色污染”問題，節(jié)省能源，推進綠色環(huán)保事業(yè)及社會可持續(xù)發(fā)展，進一步提升我國玉米產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，已成為國家的重大戰(zhàn)略需求。
　　
　　面向國家重大戰(zhàn)略需求，面向世界科技前沿，這是“國家隊”長春應化所肩負的任務。上世紀90年代末，長春應化所的科技人員便意識到加速玉米塑料研發(fā)對國民經(jīng)濟和民生建設有著重大的意義。因此，陳學思帶領著團隊的科技人員，主動將研究工作的重點轉移到這一國際科技前沿上。
　　
　　科學“魔法”助力
　　
　　通過對國內外玉米塑料發(fā)展現(xiàn)狀的分析和論證，長春應化所的科技人員發(fā)現(xiàn)，制約玉米塑料合成技術難有突破性進展并難以形成規(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－丙交脂大量依賴進口，聚合的產(chǎn)業(yè)化技術尚未獲重大突破。
　　
　　進而，科研人員又通過理論研究和實驗證明，要打破國外的原料、技術壟斷，實現(xiàn)L－丙交脂的大批量國產(chǎn)化，必須解決提高L－丙交脂收率、純化和聚合反應三大技術關鍵。
　　
　　圍繞這些瓶頸問題，他們從反應條件研究入手，用近一年時間探索出了制備L－丙交脂的反應工藝條件，篩選出了乳酸低聚和裂解的反應溫度、反應時間、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釜解決了高黏態(tài)聚合物的本體聚合中傳質和傳熱的難題。
　　
　　這意味著，科研人員成功開發(fā)出了具有我國自主知識產(chǎn)權的L－丙交脂合成技術和聚合技術，而且，L－丙交酯的收率達到95%以上。
　　
　　科技創(chuàng)新永無止境。之后，他們又通過工藝條件的優(yōu)化和減壓蒸餾方法的創(chuàng)新，得到了高純度的聚合級L－丙交脂。與此同時，他們先后突破了聚合反應中反應條件對聚L-丙交脂分子量的影響、工藝方法等技術關鍵，成功制備出了性能達國外玉米塑料產(chǎn)品標準的國產(chǎn)化制品，為推進玉米塑料產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎。
　　
　　實現(xiàn)聚乳酸產(chǎn)業(yè)化
　　
　　在玉米塑料研發(fā)的初始階段，長春應化所就前瞻性地把知識資本和產(chǎn)業(yè)資本、科技創(chuàng)新和技術創(chuàng)新有機結合起來，與浙江海正集團進行了強強聯(lián)手，加速實現(xiàn)玉米塑料產(chǎn)業(yè)化。
　　
　　長春應化所與海正集團將工作重點轉移到玉米塑料產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)上。他們采用分子蒸餾工藝和新型復合催化劑加速了脫水酯化反應，大幅提高了生產(chǎn)效率；篩選和優(yōu)化了裂解催化劑，提高了反應效率，保證了產(chǎn)品質量；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、各批次間的質量差異、傳質傳熱效果差等系列工程問題，并于2007年建成了均具有自主知識產(chǎn)權的乳酸低聚裂解、L－丙交脂提純、綠色無溶劑本體聚合等核心技術和生產(chǎn)裝備。
　　
　　2007年，成功建成我國規(guī)模大、年產(chǎn)5000噸綠色可降解環(huán)保型聚乳酸樹脂工業(yè)示范線并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。該工業(yè)示范線的投產(chǎn)，標志著我國已成為世界上第二個聚乳酸樹脂產(chǎn)業(yè)化規(guī)模達每年5000噸以上的國家。
　　
　　該示范線玉米塑料收率達理論收率的92%以上，所生產(chǎn)玉米塑料數(shù)均分子量大于10萬，達世界先進水平，部分指標達水平。
　　
　　令人欣喜的是，其產(chǎn)品各項性能指標全面達到或部分超過美國CargillDow公司的同類產(chǎn)品水平，并遠銷西歐和日本等國。
　　
　　科技成果得以快速轉化，離不開國家和地方政府對“玉米塑料”的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給予的大力支持，這也是長春應化所僅用1年時間完成實驗室研究，用6年時間完成產(chǎn)業(yè)化開拓的重要推動力。
　　
　　2005年，“5000噸/年玉米塑料聚乳酸樹脂及制品關鍵技術研究”被列入國家科技攻關計劃項目；2006年，年產(chǎn)5000噸聚乳酸項目被列為國家生物質工程高技術產(chǎn)業(yè)化示范項目，項目總投資9436萬元。同時，該項目于2007年獲中科院知識創(chuàng)新工程重要方向性項目支持。
　　
　　為加速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，浙江海正集團先后為長春應化所提供研發(fā)經(jīng)費2000余萬元，并與長春應化所、臺州國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司合作成立了浙江海正生物材料有限公司，裝備了系列國內外先進的儀器設備。
　　
　　長春應化所持續(xù)將玉米塑料研發(fā)列入該所創(chuàng)新工程的重要項目，加強支持力度，構建研發(fā)平臺，為做大做強玉米塑料產(chǎn)業(yè)提供了堅實的平臺保障和有力的資源、裝備支撐。

(來源：中國科學報)

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