落实“以竹代塑”倡议 助力竹业提速增效

王 戈 费本华* 方长华 程海涛 杨淑敏 马千里 傅金和 陈晓怡

(1 国际竹藤中心 北京 100102； 2 国际竹藤组织 北京 100102)

2022年6月24日，全球发展高层对话会在金砖国家领导人第14次会晤期间举行并达成多项共识。国际竹藤组织提出的“以竹代塑”倡议被列入会议成果清单(第18项)，并将由中国和国际竹藤组织共同发起，以减少塑料污染，应对气候变化，助力全球可持续发展。为响应成果清单中的“以竹代塑”倡议，2022年7月28日，国际竹藤中心和国际竹藤组织启动了“以竹代塑创新产品研发和应用”项目(以下简称“以竹代塑项目”)。中国外交部、国家发展改革委、财政部、商务部以及国家林业和草原局等国际竹藤组织中方协调领导小组成员单位的有关代表，国际竹藤组织和国际竹藤中心相关人员参加了项目启动会。启动会明确了项目研究内容，布局了项目整体工作路线。该项目拟开发的“以竹代塑”新产品从竹材原态利用、竹纤维利用、竹浆利用等3个层次展开，包括竹质吸管制备关键技术、竹缠绕复合管及模压异型构件加工关键技术、竹浆模塑包埋盒制造技术和以竹代塑新产品性能评价等4个方面内容，以期充分挖掘竹材的自身材性特点，突破传统工艺，实现竹材应用创新。本文阐述了以竹代塑项目启动的背景、项目主要研究内容、预期目标及前景。

1 以竹代塑项目启动的背景和意义

塑料制品因耐用、轻便、价格低廉，而被广泛应用，2020年全球消费量已达到3.67亿t。在餐饮领域，欧洲几个主要国家每年消耗塑料吸管达235亿根；中国仅2019年塑料吸管的消耗量就接近3万t，约合460亿根，人均使用吸管超过30根[1]。在建筑领域，2020年中国塑料管道产量为1 636万t、销售额为3 374亿元、产销率为97.2%，是目前主流的管道材料。在塑料包装领域，全球市场规模稳步提升，预计到2025年仅中国的塑料包装产值可达到700亿美元。在全球生产的一次性塑料制品中，超过70%会被直接丢弃到土壤和海洋中，数百年无法降解。塑料材料长期老化后形成微塑料，其具有尺寸小、隐蔽性强的特点，并可随着季风和洋流在全球流动，因此影响广、危害大，易被海洋生物、鱼类和鸟类误食[2-3]。微塑料能进入动物淋巴系统、肠道和生殖系统，通常20 μm的微塑料可以直接进入血液循环系统[4-5]。随着微塑料在食物链中不断富集，其对人类和动物的危害无法估量。因此，为了倡导可持续的绿色发展理念，维护生态系统的生物多样性，开发安全、环保、可再生的代塑产品，减少塑料污染已经成为国际社会的共识。

2020年1月中国国家发展改革委和生态环境部联合印发《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，其中要求在2020、2022和2025年分步实现对不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆酒店一次性塑料用品和快递塑料包装等的禁止或限制使用。在国际上，很多国家也陆续发布了塑料禁限令。2020年1月1日法国通过《能源转型促进绿色增长法》的禁塑部分法令；2020年3月11日欧盟委员会通过新版《循环经济行动计划》，将循环经济理念贯穿产品全生命周期，并将塑料作为7个关键领域之一，对包装、建筑材料和车辆等关键产品的塑料回收量和废物减少措施制定强制性要求。

可见，塑料制品行业的低碳转型迫在眉睫，寻找可替代的绿色低碳材料成为发展的必由之路。“以竹代塑”是破解一次性塑料制品污染和食品包装安全的有效方式之一，竹材在资源、材性和技术等方面有着独特的优势。全球竹资源丰富，储量超3 600万hm2[6]；竹纤维长细比大，长度约1～4 mm，具备良好的机械性能[7]。竹子生长速度快，3～5年即可成材，具有可再生、固碳能力强的特点[8]。竹材综合性能优良，竹制品种类众多、应用广泛，涉及十几个领域，开发以竹代塑创新技术和产品正是适应了全球减塑限塑的发展浪潮。

竹子是绿色、低碳、速生、易再生、可降解的生物质材料，在全球限塑背景下，为解决塑料污染问题、推进节能减排、应对气候变化等提供了基于自然的可持续发展解决方案，而“以竹代塑”倡议被列入全球发展高层对话会成果清单，则为竹产业高速高质量发展提供了机遇。启动与实施以竹代塑项目是以实际行动落实全球发展高层对话会成果清单的第18项内容。

2 以竹代塑项目的主要内容

以竹代塑项目由国际竹藤中心牵头，联合国内诸多竹材加工企业共同开发和推广，主要包括以下内容。

2.1 竹质吸管制造技术研发

根据不同用途和规格，以毛竹等大径级竹种为原料，研发竹质吸管的制造技术。

1) 利用圆竹棒或厚竹片，采用钻孔法或者半圆开槽再粘合技术制得竹饮用吸管。将竹片拉丝成圆竹棒或厚竹片，经过湿热处理及抛光处理后，通过全自动钻孔机对圆竹棒进行纵向钻孔制得竹吸管，或采用开槽机先制得弧形半圆再经粘合制得竹质吸管成品。

2) 采用圆竹展平刨切卷制法，对无刻痕竹展开板进行弦向刨切制得薄竹片，对薄竹片进行拼宽、接长及涂胶，通过对加热处理后的薄竹片进行双层同步螺旋状缠绕制成吸管，再经后期处理得到缠绕式竹质吸管成品。

2.2 竹缠绕复合管及模压异型构件加工关键技术研发

对竹缠绕复合管及模压异型构件加工过程中的关键技术，进入深入研发。具体包括以下技术。

1) 竹纤维表面改性及其与树脂界面微观力学表征。制取竹纤维增强单元，研究竹纤维形态、界面改性剂与树脂复合界面的关系，分析纤维含量、不同改性剂添加量等参数对复合材料拉伸性能的影响，优化竹纤维单元表面改性技术。

2) 竹纤维预成型体制备及其性能分析。研究预加张力、热压温度、热压时间、热压压力等工艺参数对预成型体性能的影响，优化加工工艺并对不同加工技术进行评价。

3) 竹纤维复合材料及产品加工与评价。优化竹缠绕复合管多壁层层积结构，通过缠绕成型工艺开发竹缠绕复合管；攻关模压成型技术开发异型构件，并对制品进行基本理化性能、力学性能和热性能分析和评价。

2.3 竹浆模塑包埋盒制造技术研发

针对竹浆模塑包埋盒制造过程中的关键技术进行研发，具体包括以下技术。

1) 竹材预处理制浆技术。通过采用化学+机械的方式对竹材原料进行预处理，研究预处理过程中组分分离规律，并对预处理得到的竹浆进行组分及性能分析。在保证浆料性能的前提条件下，最大限度地提高浆料得率，减少废弃物。同时以本色浆料制备纸浆模塑制品，避免采用漂白工艺，最大限度地降低生产过程中的化学需氧量(COD)和可吸附有机氯化物(AOX)排放，保证绿色制备。

2) 竹浆模塑包埋盒制造技术。采用竹浆模塑法制备包埋盒，对浆料性能有较高的要求，尤其是对有机溶剂和温度的稳定性及持久性有较高的要求。通过对竹浆进行改性，增强包埋盒的干湿抗张强度、化学稳定性、热稳定性，同时通过工艺提高并保证在废弃之后的可降解性。

2.4 以竹代塑新产品性能分析与评价

针对上述研发的技术和产品，开展性能分析与评价，具体包括以下内容。

1) 对制得的竹吸管进行外观质量、基本理化与力学等性能、安全性以及综合性能分析和评价，并与市场上其他类型吸管进行比较。

2) 对竹缠绕复合管及模压异型构件进行综合性能评价，包括密度、维卡软化温度、环刚度、蠕变比率、冲击性能、环柔性及烘箱试验等。

3) 对竹浆模塑包埋盒进行产品性能评价，涵盖干湿抗张强度、有机溶剂耐受性、耐水性、可降解性等内容。

3 结束语

通过以竹代塑项目开发3种以竹代塑新产品并评价其性能，完成竹质复合材料界面评价测试方法和竹材组分预处理分离体系的建立，优化竹缠绕复合管及模压异型构件层积结构设计，实现2种竹质吸管的规模化、标准化生产，创制国内外相应产品标准。实施以竹代塑项目将有助于拓宽竹材在建筑、快消品等领域的应用范围，进一步创新以竹代塑产品种类，深化“产—学—研”联动融合，加速科技资源转化，助推竹产业转型升级，并为以竹代塑产品市场化推广及应用奠定良好的基础，最终达到“以竹代塑”的研究目的。

“以竹代塑”彰显了中国坚持生态优先、绿色发展的战略定力。建设美丽中国，不仅需要国家从宏观层面做好顶层设计，而且需要公众自下而上形成绿色生活新理念。每位生产者和消费者都可以从衣食住行的点点滴滴做起，成为一名“以竹代塑”的践行者，身体力行地为减少塑料垃圾污染、建设美丽家园作贡献。“以竹代塑”实际上正是对绿色生活方式的追求，以绿色消费带动绿色技术创新、引领绿色生产，倡导和培育简约适度、绿色低碳的生活方式，形成文明健康的生活风尚。“以竹代塑”从国家倡议到企业行动，最终落地见效还要靠每一位公民的共同努力。要推动“以竹代塑”的市场推广和消费普及，人人行动、日积月累，构建全社会共同参与的生态治理体系。“以竹代塑”倡议被纳入全球发展高层对话会成果清单是“以竹代塑”的新起点，完善政策支持、提升科技水平、加大市场推广等一系列举措将逐项落地。“以竹代塑”也将促进增长动能转换、高新技术更迭、绿色消费升级，并以此改变生活、改善环境，推动建成一个更加美丽、健康、可持续的绿色家园。