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(xué)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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?！?/span>
在黃勇看來，科學(xué)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(fù)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(fù)合制成的汽車保險杠，強度可達到和玻纖復(fù)合材料同樣的效果。
中試階段，是卡住科學(xué)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(xué)家把技術(shù)推進產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“我們研究材料技術(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?！?/span>
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?！?/span>
除了前文提及的兩項研究，黃勇團隊在石墨烯復(fù)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(fù)合膜制成的導(dǎo)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)?；瘧?yīng)用，開創(chuàng)了一條可行性極強的新途徑。
石墨烯復(fù)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。”
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。可降解塑料真正適合應(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。“這個技術(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。可降解塑料的生產(chǎn)過程并不一定比普通塑料的碳排放量少，國外一些學(xué)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?？扇〉霓k法?！?/span>
“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(xué)看待，過幾年行業(yè)可能會迎來重新洗牌。”
黃勇倡導(dǎo)科學(xué)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(dǎo)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(xué)、合理。