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黄勇:理性看待可降解材料,期望媒体能够发出正确的声音

更新时间:2021-08-04 17:10:36 点击次数:341 次

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      2021年元月,限塑令正式在全国生效之后,不难发现两个特点:一方面市场对可降解塑料的需求量激增,众多企业纷纷宣布投产、扩产,加码可降解材料产能;另一方面受到技术难度、成本偏高等因素的制约,推进过程面临诸多挑战。

 
近日,《元科技·生态》特邀中国科学院理化技术研究所原党委书记、研究员黄勇进行了深入交流。他和团队在研究中取得哪些进展?该如何正确看待可降解材料以及行业现状?我们的采访期望求解可降解材料健康可持续发展之道。

从需求出发,为纳米化纤维素应用开创新途径


近年来,黄勇和团队在国内首次提出了机械外力和环境极性协同作用下,晶面导向剥离纤维素的理论。一方面,通过机械剪切力实现纤维素材料的纳米化;另一方面,通过添加化学助剂调节纤维素分子链之间相互作用,调控纳米化纤维素的形貌(零维,一维和二维)和亲疏水性,在纤维素应用领域发挥了重要的前沿影响。
 
这一研究率先应用于造纸行业。一般而言,纸张的强度低和疏水性差,这导致其很难在包装领域被广泛使用。黄勇团队取得了重大突破,他们研发的纳米纤维素不但可以提高纸张强度,进而降低纸张克重。同时,通过表面处理技术,使纸张具有良好的疏水性。这样的纸张可以替代塑料薄膜作为包装材料使用。若无疫情影响,这项技术应该已经在多家日本百货公司落地使用。
 
纳米纤维素纸张在制袋过程中无需淋膜,这解决了产生塑料这样一个环保问题。不过黄勇也坦言,“目前纳米纤维素纸袋无法热压成型,需要用粘合剂来粘,成本比传统袋子略高。如果能有实力企业介入参与改进,相信这个问题会随之解决。
 
在黄勇看来,科学研究应该更以应用为目标。他主张科研成果要更好地服务于社会。纳米纤维素正是一个带有鲜明应用特色的研究成果。
 
近年,黄勇团队的另外一项研究,是将纳米纤维与可降解塑料PBAT复合,成功得到了能够满足应用需求的的新材料,并大大降低可降解塑料的成本。
 
我国秸秆年产大概是7-9亿吨,资源化高值化利用率不高,副产物被随意堆放、丢弃或用作肥料还田、生活燃料。“如果把这部分秸秆利用起来,与塑料加工结合起来,不但废弃资源得到利用,是不是从另外的角度也降低了塑料使用量?”
 
传统塑料也可以应用这项技术,不仅可以减重而且降低成本。如纳米纤维素与聚丙烯复合制成的汽车保险杠,强度可达到和玻纤复合材料同样的效果。
 
中试阶段,是卡住科学家把技术推向产业化的关键环节
 
中试环节,被称为跨越科技成果与产业界之间的“死亡之谷”,是卡住科学家把技术推进产业化的关键环节。“我们研究材料技术,要达到真正的产业化,必须要有中试环节。中试的规模化、批量化、系统化的验证过程,我们在实验室无法完成。”
 
中试过程首先要找投资,钱是最重要的。有了投资还要有懂工程化的人,能够实现研发者的想法。“研发片状纳米纤维素时,我们的合作企业快速搭建出生产线,顺利完成中试。这是实验室技术商业化生产中必要的验证过程。”
 
除了前文提及的两项研究,黄勇团队在石墨烯复合膜及纤维素基碳材料的制备和性能等方面也取得了进展。石墨烯复合膜制成的导电纸可应用于柔性集成电路、可穿戴设备上。因其具有良好的屏蔽功能,还可用于5G通信设备上,降低干扰。这为纳米纤维素的规模化应用,开创了一条可行性极强的新途径。
 
石墨烯复合膜已完成实验室小试,下一步仍然需要解决中试问题。“中试阶段,我们非常希望有产业界的伙伴参与进来,借助双方优势,最好能结合应用端需求去共同完成。如果中试环节遇阻,这项成果迟迟无法转化为生产力,就很可惜。”

理性思考,正确看待可降解塑料的使用场景 

“我们探讨可降解塑料的使用场景,首先要思考的是它需要解决什么问题?总结下来,我认为一是环境问题,二是资源问题。仅就材料本身谈问题,不足以看到事情的本质。”黄勇的观点理性客观。
 
谈到可降解塑料是否能够根除塑料污染问题,黄勇说:“就环境问题而言,实事求是地讲,可降解塑料解决不了污染问题。网络上博人眼球的污染图片多是大块塑料,这是运用经济杠杆,通过有偿回收解决。这是管理的问题。科技问题是要解决不同废旧塑料回收后的再加工、再利用的问题。”
 
业界更关注的是微塑料问题。地下、海洋及食物链中,微塑料可谓无处不在。生活场景中,我们也无法避免微塑料的产生。即便是可降解材料,其降解仍需过程。如果在自然环境里存放,未快速降解的碎片仍将成为隐形危害。“为什么说可降解材料也解决不了环境问题?原因就在于此。”
 
黄勇认为,由于生物质资源可再生快,广泛应用生物质材料资源,碳循环会比使用化石资源快许多,碳循环可以从数亿年(使用化石资源)变为数十年甚至年(使用生物质资源)来计算。所以从资源角度提倡使用源于生物质的材料,意义更大。
 
“一次性卫生用品等不可回收的物品,最好使用可降解塑料;一次性餐盒、购物袋、酒店一次性塑料用品,机上餐盒等其实都可回收,不必一定使用可降解材料。可降解塑料真正适合应用的场景,一定比大家想象的少很多。”
 
谈到目前颇具争议的光氧降解,黄勇亦有自己的看法。“这个技术其实并不新鲜,早年治理白色污染时就用过。高分子材料因分子链太长,微生物吃不掉。有待未来技术更加成熟,实现真正对环境友好的可控降解也未尝不可。技术路径不重要,重要的是降解后的产物是否为二氧化碳、水。”
 
解决环境污染是另外的命题,可降解塑料不是唯一解。可降解塑料的生产过程并不一定比普通塑料的碳排放量少,国外一些学者从产品全生命周期来统计碳排放量的评价体系值得借鉴。
 
普通塑料制品回收后可再加工使用对于环境、降低碳排放以及资源的更有效利用十分重要。“我更提倡塑料的多次循环使用,不仅对资源更有效的利用,最大程度降低产品整个生命周期的碳排放量,是解决低碳环保问题非常可取的办法。”
 
“可降解材料的推行使用是系统工程,过几年可能会迎来重新洗牌。”
 
可降解材料的推行是系统工程,实现“碳达峰”“碳中和”是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。对于可降解材料的产业布局,黄勇的看法很中肯。很多企业看到降解塑料市场十分火爆,纷纷上马投产或扩产,这种看待发展的眼光是错误的。“要科学看待,过几年行业可能会迎来重新洗牌。”
 
黄勇倡导科学合理推进降解塑料的推广使用。可降解材料的生产原料为粮食,而工业化量产动辄万吨乃至几十万吨的生产规模,全球的粮食产量恐怕不足以支撑。
 
虽然各地政府陆续出台政策,可降解材料的推进情况并不理想。行业仍然存在着产品价格居高不下、资源浪费风险、行业标准不统一、市场监管难等问题。针对市场乱象,黄勇认为市场理顺需要过程,核心是要解决成本过高的问题。
 
“生物可降解塑料价格目前远高于传统塑料,这是应用中面临的主要问题之一,我们做科研的方向就是要在保证使用性能的基础上把成本降下来。具有良好性价比的产品才能得到市场认可。市场对成本极其敏感,能否真正推行不能一直依靠政策,最终还是市场说了算。”
 
采访尾声,黄勇特别谈到,“我希望媒体能够发出正确的声音,要给政府官员、行业提供正确的舆论导向。不要认为可降解塑料包治百病。”
 
确实如此。政府部门和企业,需要深入研究市场,多做研判,合理决策,让可降解材料的未来更加健康、科学、合理。


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