“用秸稈、芒草等農(nóng)林廢棄物展開生物煉制，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、安全可降解的新材料，不僅變廢為寶，還能制成農(nóng)用地膜、用于地鐵車身等，既能解決國產(chǎn)環(huán)氧樹脂韌性不足的‘卡脖子’問題，更幫助實(shí)現(xiàn)碳中和碳達(dá)峰的‘雙碳’目標(biāo)。”5月17日，在位于山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)的山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院內(nèi)，院長桑濤通過視頻與同事討論試驗(yàn)進(jìn)展。
依托桑濤博士及其團(tuán)隊(duì)，山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院是我市新建的“國家重大人才工程”專家工作站之一，目前，全世界首個(gè)生物質(zhì)新材料加工廠同步在綜改區(qū)落地，預(yù)計(jì)年內(nèi)建成投用，屆時(shí)在改善生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和節(jié)能減排的同時(shí)，更突出對國家重大戰(zhàn)略的生態(tài)支撐。
用于農(nóng)田耕地——告別白色污染
“這種地膜由玉米秸稈制成，6至12個(gè)月自然降解為二氧化碳和水，是環(huán)境友好的新材料。”研究院內(nèi)，科研人員正在講解一組地膜在土壤中自然降解的實(shí)驗(yàn)場景。
地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用，鋪上它，增溫、保濕、保土、保肥、防雜草等。大量殘留的石化基地膜卻成為“白色污染”，因不能降解影響農(nóng)業(yè)環(huán)境，更破壞土壤結(jié)構(gòu)。作為有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展示范地區(qū)，我省地膜使用量大，之前投入大量資源開展可降解地膜的研究，效果并不理想。
山西有豐富的秸稈資源，用以秸稈煉制的乳酸作為原料，生產(chǎn)可降解的生物塑料，再制成農(nóng)用地膜，廢棄后可自然降解。一位科研人員為記者算了一筆賬：“我省秸稈資源豐富，多數(shù)為玉米秸稈，全部再利用每年可生產(chǎn)上百萬噸的生物塑料、生物樹脂及碳基新材料，利用前景非常廣闊。”
地鐵車輛首試——輕量低碳示范
太原地鐵2號線的開通運(yùn)營，暢通了市民出行，綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)更是廣受好評。
地鐵車身材料具備堅(jiān)固、輕便的性能至關(guān)重要。這一要求恰巧與該研究院嘗試的碳基新材料的優(yōu)異性能不謀而合。
桑濤博士及其團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近10年的努力，從秸稈中制取高純度、高活性且具有阻燃性的木質(zhì)素，以此作為原料合成生物樹脂，用作碳纖維復(fù)合材料的基體樹脂，提升了這一復(fù)合新材料的機(jī)械性能和環(huán)保性能，更解決了國產(chǎn)環(huán)氧樹脂韌性不足的問題。每使用1噸生物樹脂可減排二氧化碳15噸，契合軌道交通綠色、節(jié)能、低碳的發(fā)展理念。
“生物樹脂”的成功研發(fā)有望改變國內(nèi)高性能樹脂依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，而且，這種碳纖維復(fù)合材料的硬度是鋼鐵的4至5倍，重量只有鋼鐵的五分之一，價(jià)格更低、性能更優(yōu)。基于此，該研究院經(jīng)過與太原市軌道交通發(fā)展有限公司的論證和協(xié)商，擬率先將這一新材料應(yīng)用到地鐵1號線的車輛制造上，在全國城市軌道交通輕量化和低碳化作出示范。
規(guī)模化全鏈條——“雙碳”先行先試
“我們正在以高端化、規(guī)模化、全鏈條發(fā)展為方向，以產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破和規(guī)模化應(yīng)用，帶動生物基新材料產(chǎn)業(yè)邁向量質(zhì)齊升。”山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院的有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，科研團(tuán)隊(duì)正開展生物基高分子新型材料的產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，重點(diǎn)發(fā)展可降解生物塑料、生物基碳纖維復(fù)合材料等產(chǎn)品，打造國內(nèi)重要的生物基新材料產(chǎn)業(yè)基地。
目前，首個(gè)生物質(zhì)新材料加工廠正在加緊建設(shè)，一期完工后年產(chǎn)量為4000噸，全部完工后年產(chǎn)量達(dá)到2萬噸。據(jù)測算，生產(chǎn)1萬噸可消耗秸稈3.5萬噸，減排二氧化碳近32萬噸，折算可節(jié)約11.8萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于160個(gè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或267個(gè)光伏發(fā)電機(jī)組的年減排量。
如果這一模式能推廣復(fù)制，將形成秸稈生物煉制和生物基新材料產(chǎn)業(yè)集群。不僅是農(nóng)作物秸稈，生態(tài)修復(fù)植物——芒草這樣的多年生高大草本，也可作為生物煉制的優(yōu)質(zhì)原料，其發(fā)達(dá)的根系不僅可以防止水土流失和修復(fù)礦山，還能夠在土壤中固定大量的二氧化碳，其減排效果翻番。
作為我市的國家重大人才工程專家工作站之一，山西生物質(zhì)新材料產(chǎn)業(yè)研究院又被省工信廳確定為首批山西省工業(yè)和信息化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研新型研發(fā)機(jī)構(gòu)。按照發(fā)展規(guī)劃，桑濤博士帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)推進(jìn)建設(shè)生物煉制工廠和新材料深加工工廠，推動以可再生資源為基礎(chǔ)、先進(jìn)生物與新材料技術(shù)為核心競爭力的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，為碳達(dá)峰、碳中和開辟一條新路徑。
