张莉
季君晖说,自己和团队从2000年以來的17年间只专注做了一件事情:可降解塑料的研发和推广。
季君晖,是中国科学院理化技术研究所研究员、降解塑料中关村开放实验室主任、工程塑料国家工程研究中心主任。一直坚持“踏实做事,诚实做人”的季君晖说,自己和团队从2000年以来的17年间只专注做了一件事情:可降解塑料的研发和推广。
探索“白色污染”源头减量路径
1682亿元,2017年“双十一”天猫交易额再创历史新高。大数据显示,2017年“双十一”共产生包裹13.8亿个。“剁手党”们狂欢的背后,是“爆仓”的快递,和快递包装带来的惊人污染。
为此,季君晖在媒体撰文指出,2018年中国消耗掉的外卖包装可能将达到231万吨。而普通塑料餐盒、餐具及其包装袋,大多为不可降解的普通塑料,是造成“白色污染”的主要污染物之一。
“塑料制品的出现,无疑给人们的日常生活带来了诸多便利,但同时也带来了严重的环境问题。”季君晖说。
据他介绍,普通塑料的降解周期一般长达上百年,虽然人们希望废弃塑料物品尽量回收利用,但总有部分塑料垃圾并不具备回收的价值和回收可行性,而且其总量非常庞大。“塑料等固体垃圾的丢弃会污染环境,深埋会侵占土地和污染水体并危及农业生产安全,烧毁则会污染空气。而且这种不利影响还将随着快递、餐品外卖业的发展而越来越严重。”
着眼未来,开发可降解塑料和快递包装材料,是解决日益严重的“白色污染”问题的根本途径之一。可降解材料在自然界微生物的作用下最终分解为二氧化碳、水和其他对环境无害的小分子物质。这类新材料受诸多因素影响,目前未能得到广泛应用。“怎样从源头实现‘白色污染的减量是我长期都在思考的问题。”季君晖说。
研发降解塑料生物安全性达食品级
季君晖说,自1973年世界上第一项可降解塑料专利提出以来,降解塑料的发展共经历了四个阶段。他和团队从2000年开始投身这一研究,从一开始就将最新产品“全生物降解材料”选为自己的主攻方向,而它也是当前整个降解塑料行业发展的主流。1993年,日本的昭和高分子公司首先通过一种扩链剂,制备了一种叫PBS的新型生物降解塑料,引起广泛关注。“不过,他们在新材料中应用的扩链剂也带来降解塑料生物安全性低的问题。这个问题不能不引起重视。因为降解塑料主要应用于一次性用品,一次性用品多需接触食品或人体,因此生物安全性可说是降解塑料应用的生命线。我们就是在这个基础上针对原有技术缺陷进行改进和创新。”季君晖说。
在国家“863计划”项目、国家火炬项目、国家发改委国家高新技术产业化新材料和北京市自然基金等项目的支持下,季君晖和团队从催化剂、工艺条件、设备等出发,开展了一系列技术创新。
季君晖和团队通过PBS聚合过程研究与实践,发明了一种新型纳米催化剂,形成了“一步法”制备工艺,进而一举突破了国外依赖“扩链剂”制备新材料的技术限制,使新研发的降解塑料的生物安全性一跃从工业级提高到食品级。并且因不需扩链缩短了流程,进而还降低了制备成本,通过工艺创新实现了生产过程有害物质零排放的绿色工艺。
除了安全性,可降解塑料要被市场接受,还必须算好“经济账”。“我们从全产业链成本控制出发,做了大量设计和工艺等方面的创新。”季君晖说。他们开发了同一条生产线生产PBS、PBAT树脂材料的柔性共线生产工艺,提高了生产线的适应性和经济性;开发了降解塑料合金化技术和高填充技术;实现了降解专用料的廉价化和功能化,使其更适应制品多样化和低成本的要求,因而更能迎合市场需要。
2003年完成实验室研发;2008年完成中试;2009年建成第一条生产线……十几年几千个日日夜夜,季君晖和团队遇到了各种挑战,他们为新材料的研发和产业化付出的努力和心血是言语难以表达的。“光中试线就换了3条,每条成本近百万元,还得付出6个月的时间成本。”回忆起那段日子,季君晖不禁感慨。他说,实验室技术创新很顺利,最困难的是中试阶段,因为没有先例可参考,自己也是摸着石头过河,而且你永远无法预料哪里会出现拦路虎。但不通过中试,前期所有工作将白费,因此咬着牙也要坚持下去。就这样一步步摸索着前行,遇到新问题就想办法解决,经过几年的攻坚克难,2008年中试路线终于打通,季君晖那颗长时间悬着的心才落了地。
一分耕耘一分收获。在研发和推进新降解材料的产业化过程中,季君晖团队共收获了39项专利,5项国际专利;2014年获中国市场技术协会金桥奖;2015年获中国科学院技术发明一等奖;2016年获中国产学研合作创新成果一等奖;2017年获得了北京市技术发明奖。
助力可降解塑料产业发展
忽如一夜春风来,千树万树梨花开。2008年、2010年、2012年和2016年,理化所以专利和专利技术授权的形式授权杭州鑫富药业股份有限公司、山东汇盈新材料科技有限公司、山西金晖兆隆新材料科技有限公司和山东悦泰生物新材料科技有限公司,目前前三家已经顺利投产,形成了7.5万吨PBS/PBAT产能,占该产品全球产能的一半以上。“随着技术产品的日渐成熟,市场的日益明朗,后期的产业化必将迎来更高速的发展。”季君晖满怀信心地表示。
据季君晖介绍,他们研发的这款全生物降解塑料已顺利通过美国、欧盟的权威认证,在国际市场很受欢迎。他说,前不久意大利环保部长、塞拉利昂大使先后前来考察,对合作抱有极大兴趣。
针对目前降解塑料产品的价格比市场普遍塑料价格略高的问题,季君晖表示,由于是新产品,目前产能有限,市场规模效应远未体现,但随着日后产能的提升,它的价格可能会接近现有制品。
“不过更重要的是我长期都在呼吁可降解塑料的推广是一项环保事业,受益的是社会和公众,因此社会应该买单,国家应该从不同方面、不同渠道给予支持。”季君晖表示。事实上国家也是这么做的。2008年“限塑令”开始推行;近年来,一些省份开始推行“禁塑令”;为鼓励可降解塑料的应用,政府还出台了一些规定,如最近国家邮政局、国家发改委联合发布了《关于协同推进快递业绿色包装袋工作的指导意见》。不但在中国,欧盟及非洲也都在陆续“禁塑”。
“这种政策导向力度比财政等其他支持来得更大。”季君晖指出,可降解塑料替代日常用的普通塑料已成为一个不可逆转的趋势。现在反而是可降解塑料的产业发展满足不了市场需求,一定程度上限制了可降解塑料的推广。就北京一个城市年购物袋需求即高达16万吨,中国约为400万吨。
“我们的可降解塑料产量远不能满足需求。”也正因此,许多企业对季君晖团队的新材料产生了浓厚的合作兴趣。目前,他们正在洽谈的合作项目产能已达到10万吨级。
谈及自己对降解塑料产业发展的期许和建议,季君晖说:第一,目前降解塑料行业尚处于发展初期,新事物就会遇到新问题。比如,国际贸易中会遇到进出口税号问题,因此,从整个产业发展角度来说,需要从国家层面给予全方位支持,比如税收优惠,政策引导等;第二,行业发展较快,效益也还可以,势必会引起资本的纷纷进入,进而带来行业发展的一些乱象,这需要国家加强市场监管,以确保其有序地发展;第三,国家如何疏导行业合理竞争及公平竞争是个亟待破解的大课题;第四,目前中国的“全生物降解塑料”无论技术水平还是市场占有率都处于国际第一方阵,确保这种技术领先优势和产业发展态势需要国家的支持和引导。第五,应当关注和适时引导降解塑料进入一些新兴产业,比如,现在纸浆材料价格看涨,资源减少,我们的技术可以替代纸张包装。endprint