生物基新材料构建“1+1+1”模式 谋取更大突破



生物基新材料作为最早走入人们生活的生物化工产品,近年来研究紧锣密鼓,企业关注热度提升,市场期待越来越高。部分企业技术水平已接近国际先进水平,产品应用具备初步的市场基础,市场却没有真正打开。未来生物基新材料如何再上台阶?中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员咸漠认为,生物基新材料要想获得更大突破,未来发展要走研发融合的道路,坚持布局规划—关键技术—工程放大的“1+1+1”模式,构建专家顾问、研究队伍与行业单位之间的紧密联系。

管理部门:

加强统筹规划

全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会秘书长翁云宣表示,当前生物基新材料产业链不完善,生物质生产、发酵工业、化学工业、材料工业,特别是与石油化工行业之间,尚未形成有机、紧密的联系,建立健全从原料生产、物质合成到成型加工和转化应用的产业链,是生物基新材料产业发展的关键问题。

工信部原材料司石化化工处处长罗其明表示,今后生物基新材料仍会作为前沿新材料受到政府的大力支持,政府正在研究施行促进新材料应用的鼓励机制,对下游首批应用生物基新材料的企业实施应用补偿机制,调动国内市场的积极性。同时,国家层面也在牵头将相关科研单位和人才组织起来,在资金和政策上予以支持,鼓励通过上下游合作的方式,加强产学研结合。

中国石油和化学工业联合会技术发展处处长李文军认为,要从行业角度,组织相关科研单位和企业,对关键技术和下游重大需求进行上报统计,鼓励业内人士积极主动提出建设性意见。将最切实、最受关注的技术和需求实施好对接,将真正有意义、可行性强的项目递交到政府单位,推荐到国家“十三五”规划的重点支持目录中,为生物基新材料争取最大发展空间。同时,也从行业角度进行规划性建议,指导行业统筹布局。

科研部门:

突破关键技术

据了解,近年生物基新材料在性能提升、新品开发等方面的关键技术方面取得了很大的突破。

贵州大学谢海波教授表示,利用生物质资源设计开发全生物基芳香族/脂肪族共聚酯、聚碳酸酯等材料,聚合物相对分子质量可达10000~50000;以各种相对分子质量的纤维素为原料制备各种纤维素接枝脂肪族聚酯热塑性材料,可用于3D打印技术。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所开展高性能聚氨酯树脂的研究,通过对分子结构的设计,控制链段排布方式及交联模式,突破了相关关键技术。在材料拉伸强度,断裂伸长率,形变压缩强度的指标上均达到国内先进水平。他们构建了3条可合成3-羟基丙酸或其聚合物的代谢途径,与传统石化和煤化工途径相比,该方法对碳源无要求,3-羟基丙酸产量超过45g/L,聚3-羟基丙酸产量为26g/L,是首次利用廉价碳源合成结构和3HP单体比例可控的系列共聚物。此外,还有淀粉基胶囊材料、仿生贻贝胶等一系列突破了关键技术的生物基材料制备工艺,达到了产品性能指标同类产品的领先水平。

沈阳工业大学材料科学与工程学院院长方庆红告诉记者,全生物酶解杜仲胶生物提取技术是当前行业内普遍认为最有前途的。目前国内只有极少数高校在进行杜仲酶学特性研究及利用生物酶降解杜仲植物组织的理论研究和工艺开发,急需国家的资金支持或与企业合作开展联合攻关。

四川大学化学院副院长、环保型高分子材料国家地方联合工程实验室主任王玉忠认为,生物新材料未来的发展方向应该是挖掘其在生物相容性方面的特殊用途,这是石油基材料所不能比拟的,发展潜力巨大。

生产企业:

产业工程放大

生物基新材料下游应用多,已经吸引了不少企业投资,各科研单位正在积极与企业展开合作,进行成熟技术中试和共同开发,实现工程放大。罗其明介绍,我国生物基PX正处在小试阶段,这将有助于摆脱对石油原料的过度依赖,可创造100%持续可再生制造产品和包装的新途径。“十三五”时期,会加大生物基PX的研发力度,争取尽快实现产业化。

中科院青岛能源所咸漠课题组已成功合成生物聚异戊二烯橡胶,该技术以多种廉价生物质资源合成异戊二烯,糖制异戊二烯产率达20%,高于国外相关已有研究指标。该课题组已经稳定完成50批次以上的小试工艺研究,并完成了小试工艺研究报告。

金骄集团的生物质资源综合性利用产业化示范工程,不仅可生产糠醛、乙酰丙酸等平台化合物,还以该中间体生产生物聚烯烃、生物芳香族聚碳酸酯、生物聚氨酯、生物芳香族增塑剂、生物聚α-烯烃、生物芳香族聚酯等生物基新材料,可分别替代化石基聚烯烃、芳香族聚碳酸酯、聚氨酯、芳香族增塑剂、聚α-烯烃、芳香族聚酯等。产品使用性能与芳香族产品相当,无毒性。此外,他们正在筹建的广西河池市环江县产业化基地,以生物材料为主要产物,计划产能聚烯烃5万吨/年,树脂1万吨/年。翁云宣表示,生物基聚乙烯与常规聚乙烯的区别在于原料的不同,以及生物基聚乙烯的碳足迹较少。行业应共同努力,引导消费者正确认识生物基新材料,为下游产品激发市场活力。




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