前不久,工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合印發(fā)《加快非糧生物基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》,提出到2025年,非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強、產(chǎn)品體系不斷豐富、綠色循環(huán)低碳的創(chuàng)新發(fā)展生態(tài),非糧生物質(zhì)原料利用和應(yīng)用技術(shù)基本成熟,部分非糧生物基產(chǎn)品競爭力與化石基產(chǎn)品相當。
(資料圖片)
業(yè)內(nèi)專家認為,《行動方案》旨在立足我國國情,推進基于非糧生物質(zhì)的生物基材料加快創(chuàng)新發(fā)展,促進工農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展,既助力鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設(shè),又能夠加快石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指導意見與碳達峰實施方案落實。
助推化工行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型
生物基材料是利用谷物、豆科、秸稈、竹木粉等可再生生物質(zhì)為原料制造的新型材料和化學產(chǎn)品,既包括通過生物合成、加工、煉制獲得的生物醇、有機酸、烷烴、烯烴等基礎(chǔ)生物基化學產(chǎn)品,也包括生物基塑料、生物基纖維、糖工程產(chǎn)品、生物基橡膠等。
“我國生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,功能菌株、蛋白元件等關(guān)鍵技術(shù)不斷突破,產(chǎn)品種類日益豐富,初步構(gòu)建了以聚乳酸、聚酰胺率先產(chǎn)業(yè)化,多種生物基材料快速發(fā)展的格局?!敝袊秃突瘜W工業(yè)聯(lián)合會生物化工與生物質(zhì)能源專委會副秘書長李文軍介紹,2021年我國生物基材料產(chǎn)量700萬噸、產(chǎn)值超過1500億元,占化工行業(yè)總產(chǎn)值的2.3%,并在塑料制品、紡織纖維、醫(yī)藥器械、涂料、農(nóng)業(yè)物資、表面活性劑等方面得到廣泛應(yīng)用。例如,快遞包裝、一次性餐具及購物袋、嬰兒紙尿褲等產(chǎn)品就是以生物基塑料制成的。
北京工商大學化學與材料工程學院院長翁云宣向記者透露,一批重點企業(yè)和科研院所正積極推進生物基材料開發(fā)利用,聚乳酸生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)超過5萬噸,初步形成安徽蚌埠、山東壽光、河南濮陽等產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。在“雙碳”戰(zhàn)略引領(lǐng)下,生物基材料產(chǎn)業(yè)已成為石油和化工行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型熱點方向,將迎來更多發(fā)展機遇。
總體而言,我國生物基材料正處于科研開發(fā)走向產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用關(guān)鍵時期,但仍存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。翁云宣介紹,一方面,生物基材料成本普遍高出同類石油基產(chǎn)品30%以上,市場替代優(yōu)勢弱、推廣應(yīng)用難;另一方面,低濃度產(chǎn)物高效提純分離、生物基聚合物合成等技術(shù)尚未突破。在此背景下,統(tǒng)籌謀劃基于非糧生物質(zhì)利用、促進生物基材料創(chuàng)新發(fā)展的政策,在生物基經(jīng)濟發(fā)展工作中先行先試、積極作為,提升國際綜合競爭力,顯得尤為重要。
聚焦“非糧”意義何在
要看到,當前生物基材料主要還是基于糧食原料。我國人均耕地、糧食保有量與部分資源豐富國家相比差異很大,雖然連年豐收、市場穩(wěn)定,但是基于糧食原料發(fā)展生物基材料也難以為繼,必然面臨“與民爭糧”“與畜爭飼”等矛盾。因此,發(fā)展生物基材料必須樹立貫徹“大食物觀”,實施“藏糧于技”戰(zhàn)略,將傳統(tǒng)意義上的非糧生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為發(fā)展生物基材料原料,間接提高我國單位耕地“糧食”產(chǎn)出。
“非糧生物質(zhì)主要包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物、薪炭林、木本油料林、灌木林、有機生活垃圾、畜禽糞污、生活污水污泥等?!崩钗能娊榻B,我國年產(chǎn)各類非糧生物質(zhì)超過35億噸。其中,農(nóng)業(yè)廢棄物9.6億噸、林業(yè)廢棄物3.5億噸、有機生活垃圾1.5億噸、畜禽糞污19億噸、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物1.5億噸、污水污泥4000萬噸。這些廢棄物如果不能得到妥善處理,不僅會給環(huán)境和居民健康帶來巨大危害,其中蘊藏的資源也難以得到循環(huán)利用,各國通行做法是在無害化、減量化處置前提下,將其變廢為寶。
“發(fā)展非糧生物基材料既能減少開采消耗石油、煤炭等化石能源,還能降低二氧化碳排放。”李文軍解釋,生產(chǎn)1公斤以非糧生物基為原料的尼龍-56的碳排放量,相比生產(chǎn)1公斤尼龍-66減少了4.31千克。當非糧生物基材料廢棄時,大部分可經(jīng)由燃燒或堆肥等生物降解法,轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸紵o毒小分子,重新進入自然循環(huán)中,維護整個生態(tài)平衡,無需擔心碳排放的增加。
但與基于糧食規(guī)?;a(chǎn)生物基材料路線相比,非糧生物基材料要以大宗農(nóng)作物秸稈及剩余物為原料,在原料預(yù)處理、糖化和發(fā)酵轉(zhuǎn)化效率、綜合成本控制等方面難度更大。工業(yè)菌種(群)與酶蛋白功能元件制備、非糧生物質(zhì)標準化采收保存、非糧生物質(zhì)高效糖化等關(guān)鍵平臺技術(shù)正處于攻關(guān)爬坡階段,與現(xiàn)有工藝技術(shù)進行耦合銜接亟待突破。
“鑒于此,《行動方案》以非糧生物質(zhì)開發(fā)利用技術(shù)突破為基礎(chǔ),深化生物化工與傳統(tǒng)化工耦合、工業(yè)與農(nóng)業(yè)融合,以技術(shù)、模式創(chuàng)新為動力,促進生物基材料優(yōu)性能、降成本、增品種、擴應(yīng)用,提升生物基材料產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、規(guī)模生產(chǎn)、市場滲透能力,推動非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)加快創(chuàng)新發(fā)展。”翁云宣說。
發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集群規(guī)模效益
企業(yè)是科技創(chuàng)新的主體,產(chǎn)業(yè)集群是推動生物基材料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、引領(lǐng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要載體。我國大部分生產(chǎn)生物基材料的企業(yè)規(guī)模都不大,需培育更多骨干企業(yè),打造特色更加鮮明的產(chǎn)業(yè)集群和示范基地。《行動方案》明確了目標:力爭到2025年,形成5家左右具有核心競爭力、特色鮮明、發(fā)展優(yōu)勢突出的骨干企業(yè),建成3個至5個生物基材料產(chǎn)業(yè)集群?!耙訌姴块T協(xié)同和省部聯(lián)動,鼓勵地方政府統(tǒng)籌非糧生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)和鄉(xiāng)村發(fā)展需要,支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)深度耦合?!蔽淘菩f。
在《行動方案》的指引下,各地抓緊布局,加速當?shù)厣锘牧袭a(chǎn)業(yè)高端化、規(guī)?;l(fā)展。山西提出,以骨干企業(yè)為主體重點建設(shè)山西合成生物產(chǎn)業(yè)生態(tài)園區(qū),積極推動年產(chǎn)50萬噸生物基戊二胺項目、年產(chǎn)90萬噸生物基聚酰胺項目和年產(chǎn)8萬噸生物基長鏈二元酸項目建設(shè),引進用地約3000畝的下游聚酰胺熔體直紡民用絲、工業(yè)絲、地毯絲、紡織、印染、服裝等配套項目;安徽大力支持在省重大新興產(chǎn)業(yè)基地、省認定化工園區(qū)等新材料產(chǎn)業(yè)聚集區(qū),建設(shè)共性技術(shù)研發(fā)、中試、試驗驗證等產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)項目;河南將在全省布局“秸稈—呋喃甲醛”生產(chǎn)基地,支持骨干企業(yè)橫向擴規(guī)模、縱向延鏈條,加快推進2萬噸生物基四氫呋喃、1萬噸生物基甲醇、30萬噸PBS等重點項目建設(shè)。
“應(yīng)充分發(fā)揮大宗農(nóng)作物生產(chǎn)區(qū)生物質(zhì)原料豐富優(yōu)勢,打造分布式非糧生物質(zhì)糖化生產(chǎn)基地,鼓勵符合條件的地區(qū)形成產(chǎn)業(yè)集群,支持符合條件的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建設(shè)國家新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地,提高產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益與影響力?!崩钗能娬f。
目標的實現(xiàn)還需要完備的產(chǎn)業(yè)體系作支撐。在翁云宣看來,我國生物基材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺較為分散,知識產(chǎn)權(quán)保護、材料測試評價、材料數(shù)據(jù)庫建設(shè)等服務(wù)能力,還未形成對產(chǎn)業(yè)鏈及下游應(yīng)用的有力支撐。為此,《行動方案》建議,加強產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺建設(shè),完善微生物菌種選育技術(shù)、生物基材料技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化運用、知識產(chǎn)權(quán)保護等體系,依托國家塑料制品質(zhì)量檢驗檢測中心、先進高分子材料測試中心等提升測試評價服務(wù)能力。
此外,生物基材料普遍沿用石油基材料標準體系,缺乏能源消耗限額、碳排放核算等標準體系和標識標簽及溯源體系,未能充分體現(xiàn)生物基材料的生態(tài)環(huán)境友好性?!皯?yīng)建立健全適合我國產(chǎn)業(yè)特點的生物基材料產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗限額、碳排放核算等標準體系及相關(guān)污染物排放標準,構(gòu)建生物基材料及制品評價方法、產(chǎn)品標準、技術(shù)標準、標識標簽等標識和溯源體系,支持第三方機構(gòu)開展產(chǎn)品認證、標識和溯源服務(wù)。”翁云宣說。
(責任編輯:張家華)
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