2021年元月，限塑令正式在全國生效之后，不難發(fā)現(xiàn)兩個特點：一方面市場對可降解塑料的需求量激增，眾多企業(yè)紛紛宣布投產(chǎn)、擴產(chǎn)，加碼可降解材料產(chǎn)能；另一方面受到技術(shù)難度、成本偏高等因素的制約，推進過程面臨諸多挑戰(zhàn)。
近日，《元科技·生態(tài)》特邀中國科學院理化技術(shù)研究所原黨委書記、研究員黃勇進行了深入交流。他和團隊在研究中取得哪些進展？該如何正確看待可降解材料以及行業(yè)現(xiàn)狀？我們的采訪期望求解可降解材料健康可持續(xù)發(fā)展之道。
從需求出發(fā)，為納米化纖維素應(yīng)用開創(chuàng)新途徑
近年來，黃勇和團隊在國內(nèi)首次提出了機械外力和環(huán)境極性協(xié)同作用下，晶面導向剝離纖維素的理論。一方面，通過機械剪切力實現(xiàn)纖維素材料的納米化；另一方面，通過添加化學助劑調(diào)節(jié)纖維素分子鏈之間相互作用，調(diào)控納米化纖維素的形貌（零維，一維和二維）和親疏水性，在纖維素應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了重要的前沿影響。
這一研究率先應(yīng)用于造紙行業(yè)。一般而言，紙張的強度低和疏水性差，這導致其很難在包裝領(lǐng)域被廣泛使用。黃勇團隊取得了重大突破，他們研發(fā)的納米纖維素不但可以提高紙張強度，進而降低紙張克重。同時，通過表面處理技術(shù)，使紙張具有良好的疏水性。這樣的紙張可以替代塑料薄膜作為包裝材料使用。若無疫情影響，這項技術(shù)應(yīng)該已經(jīng)在多家日本百貨公司落地使用。
納米纖維素紙張在制袋過程中無需淋膜，這解決了產(chǎn)生微塑料這樣一個環(huán)保問題。不過黃勇也坦言，“目前納米纖維素紙袋無法熱壓成型，需要用粘合劑來粘，成本比傳統(tǒng)袋子略高。如果能有實力企業(yè)介入?yún)⑴c改進，相信這個問題會隨之解決。”
在黃勇看來，科學研究應(yīng)該更以應(yīng)用為目標。他主張科研成果要更好地服務(wù)于社會。納米纖維素正是一個帶有鮮明應(yīng)用特色的研究成果。
近年，黃勇團隊的另外一項研究，是將納米纖維與可降解塑料PBAT復合，成功得到了能夠滿足應(yīng)用需求的的新材料，并大大降低可降解塑料的成本。
我國秸稈年產(chǎn)大概是7-9億噸，資源化高值化利用率不高，副產(chǎn)物被隨意堆放、丟棄或用作肥料還田、生活燃料?！叭绻堰@部分秸稈利用起來，與塑料加工結(jié)合起來，不但廢棄資源得到利用，是不是從另外的角度也降低了塑料使用量？”
傳統(tǒng)塑料也可以應(yīng)用這項技術(shù)，不僅可以減重而且降低成本。如納米纖維素與聚丙烯復合制成的汽車保險杠，強度可達到和玻纖復合材料同樣的效果。
中試階段，是卡住科學家把技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
中試環(huán)節(jié)，被稱為跨越科技成果與產(chǎn)業(yè)界之間的“死亡之谷”，是卡住科學家把技術(shù)推進產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！拔覀冄芯坎牧霞夹g(shù)，要達到真正的產(chǎn)業(yè)化，必須要有中試環(huán)節(jié)。中試的規(guī)?；?、批量化、系統(tǒng)化的驗證過程，我們在實驗室無法完成。”
中試過程首先要找投資，錢是最重要的。有了投資還要有懂工程化的人，能夠?qū)崿F(xiàn)研發(fā)者的想法?！把邪l(fā)片狀納米纖維素時，我們的合作企業(yè)快速搭建出生產(chǎn)線，順利完成中試。這是實驗室技術(shù)商業(yè)化生產(chǎn)中必要的驗證過程。”
除了前文提及的兩項研究，黃勇團隊在石墨烯復合膜及纖維素基碳材料的制備和性能等方面也取得了進展。石墨烯復合膜制成的導電紙可應(yīng)用于柔性集成電路、可穿戴設(shè)備上。因其具有良好的屏蔽功能，還可用于5G通信設(shè)備上，降低干擾。這為納米纖維素的規(guī)模化應(yīng)用，開創(chuàng)了一條可行性極強的新途徑。
石墨烯復合膜已完成實驗室小試，下一步仍然需要解決中試問題?！爸性囯A段，我們非常希望有產(chǎn)業(yè)界的伙伴參與進來，借助雙方優(yōu)勢，最好能結(jié)合應(yīng)用端需求去共同完成。如果中試環(huán)節(jié)遇阻,這項成果遲遲無法轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，就很可惜?！?/span>
理性思考，正確看待可降解塑料的使用場景
“我們探討可降解塑料的使用場景，首先要思考的是它需要解決什么問題？總結(jié)下來，我認為一是環(huán)境問題，二是資源問題。僅就材料本身談問題，不足以看到事情的本質(zhì)?！秉S勇的觀點理性客觀。
談到可降解塑料是否能夠根除塑料污染問題，黃勇說：“就環(huán)境問題而言，實事求是地講，可降解塑料解決不了污染問題。網(wǎng)絡(luò)上博人眼球的污染圖片多是大塊塑料，這是運用經(jīng)濟杠桿，通過有償回收解決。這是管理的問題?？萍紗栴}是要解決不同廢舊塑料回收后的再加工、再利用的問題?！?/span>
業(yè)界更關(guān)注的是微塑料問題。地下、海洋及食物鏈中，微塑料可謂無處不在。生活場景中，我們也無法避免微塑料的產(chǎn)生。即便是可降解材料，其降解仍需過程。如果在自然環(huán)境里存放，未快速降解的碎片仍將成為隱形危害?！盀槭裁凑f可降解材料也解決不了環(huán)境問題？原因就在于此?！?/span>
黃勇認為，由于生物質(zhì)資源可再生快，廣泛應(yīng)用生物質(zhì)材料資源，碳循環(huán)會比使用化石資源快許多，碳循環(huán)可以從數(shù)億年（使用化石資源）變?yōu)閿?shù)十年甚至一年（使用生物質(zhì)資源）來計算。所以從資源角度提倡使用源于生物質(zhì)的材料，意義更大。
“一次性衛(wèi)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、購物袋、酒店一次性塑料用品，機上餐盒等其實都可回收，不必一定使用可降解材料?？山到馑芰险嬲m合應(yīng)用的場景，一定比大家想象的少很多?！?/span>
談到目前頗具爭議的光氧降解，黃勇亦有自己的看法?！斑@個技術(shù)其實并不新鮮，早年治理白色污染時就用過。高分子材料因分子鏈太長，微生物吃不掉。有待未來技術(shù)更加成熟，實現(xiàn)真正對環(huán)境友好的可控降解也未嘗不可。技術(shù)路徑不重要，重要的是降解后的產(chǎn)物是否為二氧化碳、水?！?/span>
解決環(huán)境污染是另外的命題，可降解塑料不是唯一解?？山到馑芰系纳a(chǎn)過程并不一定比普通塑料的碳排放量少，國外一些學者從產(chǎn)品全生命周期來統(tǒng)計碳排放量的評價體系值得借鑒。
普通塑料制品回收后可再加工使用對于環(huán)境、降低碳排放以及資源的更有效利用十分重要?！拔腋岢芰系亩啻窝h(huán)使用，不僅對資源更有效的利用，最大程度降低產(chǎn)品整個生命周期的碳排放量，是解決低碳環(huán)保問題非常可取的辦法。”
“可降解材料的推行使用是系統(tǒng)工程，過幾年可能會迎來重新洗牌?！?/span>
可降解材料的推行是系統(tǒng)工程，實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。對于可降解材料的產(chǎn)業(yè)布局，黃勇的看法很中肯。很多企業(yè)看到降解塑料市場十分火爆，紛紛上馬投產(chǎn)或擴產(chǎn)，這種看待發(fā)展的眼光是錯誤的?！耙茖W看待，過幾年行業(yè)可能會迎來重新洗牌?！?/span>
黃勇倡導科學合理推進降解塑料的推廣使用?？山到獠牧系纳a(chǎn)原料為糧食，而工業(yè)化量產(chǎn)動輒萬噸乃至幾十萬噸的生產(chǎn)規(guī)模，全球的糧食產(chǎn)量恐怕不足以支撐。
雖然各地政府陸續(xù)出臺政策，可降解材料的推進情況并不理想。行業(yè)仍然存在著產(chǎn)品價格居高不下、資源浪費風險、行業(yè)標準不統(tǒng)一、市場監(jiān)管難等問題。針對市場亂象，黃勇認為市場理順需要過程，核心是要解決成本過高的問題。
“生物可降解塑料價格目前遠高于傳統(tǒng)塑料，這是應(yīng)用中面臨的主要問題之一，我們做科研的方向就是要在保證使用性能的基礎(chǔ)上把成本降下來。具有良好性價比的產(chǎn)品才能得到市場認可。市場對成本極其敏感，能否真正推行不能一直依靠政策，最終還是市場說了算?！?/span>
采訪尾聲，黃勇特別談到，“我希望媒體能夠發(fā)出正確的聲音，要給政府官員、行業(yè)提供正確的輿論導向。不要認為可降解塑料包治百病?！?/span>
確實如此。政府部門和企業(yè)，需要深入研究市場，多做研判，合理決策，讓可降解材料的未來更加健康、科學、合理。