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玉米塑料白色污染终结者

2021-08-18 来源:潍坊农业机械网

玉米塑料——"白色污染"终结者

同济大学材料与科学工程学院副院长任杰教授研制的生物高分子材料———聚乳酸最近在工博会拿到了创新奖。这种俗称为“玉米塑料”的聚乳酸被认为是由传统化工塑料带来“白色污染”的终结者。

任杰教授告诉记者,其实聚乳酸的原料不仅仅是玉米,其他多种作物都可以用于提取乳酸。因此,把聚乳酸称为“生物质塑料”更为恰当。

生物塑料前景好 价格高昂推广难

在石油、煤等各种化石资源日益枯竭的今天,生物资源的开发和应用被全球科学家们关注,也带动了生物质产业的蓬勃发展。这个新兴产业就是利用农作物、畜禽粪便等可再生或循环的有机物质为原料,通过生物化工方法生产燃料、能源以及生物质材料(包括塑料、纤维等)。

任杰教授的研究就是瞄准了最重要的生物质材料之一的聚乳酸。这是一种由乳酸聚合而成的高分子化合物,具有与现代化工塑料同样的物理特性,甚至在一些方面有过之。更为重要的是聚乳酸能被自然界中的微生物分解,最终变成二氧化碳和水,不污染环境,还可当作有机肥施入农田成为植物养料。而聚乙烯、聚丙烯等化工塑料做成的产品,即使深埋在地下,在很长时间里也不被分解,造成了常说的“白色污染”。因此,聚乳酸是最有可能取代化工塑料的生物质材料之一。

据任杰教授介绍,目前全球只有美国一家公司能大规模生产聚乳酸。该公司的生产工艺采用“二步法”,生产成本居高难下,每吨售价在3000美元左右。虽然价格高昂,却挡不住市场的需求,特别是发达国家更是花重金推广。在日本的爱知世博会上,小到茶杯,大到墙壁都以聚乳酸为材料。

而在中国,这样的高额价格显然是市场难以接受的。如何通过技术改进,降低生产成本,从而生产出价廉物美的聚乳酸成为任教授的研究重点。同时,这个课题也被列为上海首批29个“科教兴市”产业化攻关项目之一。

价廉物美中国造 产业应用现成效

在经历了8年研究、1年产业化放大后,任杰教授带领科研人员终于研究出“一步法”提制聚乳酸的先进工艺。通过生物工程技术和高分子合成技术有机结合,“一步法”能将从玉米中提取的乳酸合成为聚乳酸粒子,生产成本大大降低,出厂价约在1万元人民币一吨,接近目前化工塑料粒子的价格。由此,聚乳酸具备了在中国推广应用和产业化的条件。

聚乳酸在中国应用的意义不仅仅体现在环保方面,对于循环经济、节约型社会的建设也将有积极的作用。化工塑料的原料提取自不可再生的化石型资源———石油,而石油正在成为一种稀缺的消耗性资源。提取自植物的聚乳酸显然有着取之不尽的原料供应量,而分解后的聚乳酸又将被植物吸收,形成一个物质的循环利用。而且相对于化工塑料,聚乳酸不会产生更多的二氧化碳。因为聚乳酸的原料———玉米在生长过程中通过植物的光合作用,又会消耗二氧化碳。此外,聚乳酸的产业化将大大提高农作物的附加值。以玉米为例,中国每年库存达3000多万吨,且大部分被当作了饲料,如果用于生产聚乳酸,形成“玉米-乳酸-聚乳酸-共聚共混物-各种应用制品”的产业链,可大大提高玉米的价格,提高农民收益。

目前,任杰教授已申请了国内外一批专利,形成了一个具有自主知识产权的聚乳酸制备与应用专利群。同济大学、上海创业投资有限公司、上海新立工业微生物科技有限公司、上海杨浦科技投资有限公司等为此组建了上海同杰良生物材料有限公司。目前已经有上万吨需求的客户找上门来,项目受欢迎程度可见一斑。

聚乳酸除了可在工程材料、包装材料、日用器具、农用地膜等方面使用,在医药医疗领域也大有用武之地。由聚乳酸制成的骨钉、手术缝合线可在体内完全降解,不用再施行拔除和拆线等医疗程序。聚乳酸还能制成人造骨骼和人造皮肤的组织工程支架,在其上培植骨细胞或皮肤细胞。当支架材料降解后,人造骨骼和人造皮肤也长成了。用聚乳酸制成缓释胶囊载体,能在人体内逐步消化降解,药物在一定时间内持续释放。

信息来源:上海科普网

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