2021年元月，限塑令正式在全國(guó)生效之后，不難發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一方面市場(chǎng)對(duì)可降解塑料的需求量激增，眾多企業(yè)紛紛宣布投產(chǎn)、擴(kuò)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(jìn)過(guò)程面臨諸多挑戰(zhàn)。
近日，《元科技·生態(tài)》特邀中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所原黨委書(shū)記、研究員黃勇進(jìn)行了深入交流。他和團(tuán)隊(duì)在研究中取得哪些進(jìn)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(kāi)創(chuàng)新途徑
近年來(lái)，黃勇和團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次提出了機(jī)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(guò)機(jī)械剪切力實(shí)現(xiàn)纖維素材料的納米化；另一方面，通過(guò)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(qiáng)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(tuán)隊(duì)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(qiáng)度，進(jìn)而降低紙張克重。同時(shí)，通過(guò)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(wú)疫情影響，這項(xiàng)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?jiān)谥拼^(guò)程中無(wú)需淋膜，這解決了產(chǎn)生微塑料這樣一個(gè)環(huán)保問(wèn)題。不過(guò)黃勇也坦言，“目前納米纖維素紙袋無(wú)法熱壓成型，需要用粘合劑來(lái)粘，成本比傳統(tǒng)袋子略高。如果能有實(shí)力企業(yè)介入?yún)⑴c改進(jìn)，相信這個(gè)問(wèn)題會(huì)隨之解決。”
在黃勇看來(lái)，科學(xué)研究應(yīng)該更以應(yīng)用為目標(biāo)。他主張科研成果要更好地服務(wù)于社會(huì)。納米纖維素正是一個(gè)帶有鮮明應(yīng)用特色的研究成果。
近年，黃勇團(tuán)隊(duì)的另外一項(xiàng)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(guó)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(lái)，與塑料加工結(jié)合起來(lái)，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(xiàng)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(chē)保險(xiǎn)杠，強(qiáng)度可達(dá)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(chēng)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(jìn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！拔覀冄芯坎牧霞夹g(shù)，要達(dá)到真正的產(chǎn)業(yè)化，必須要有中試環(huán)節(jié)。中試的規(guī)?；⑴炕?、系統(tǒng)化的驗(yàn)證過(guò)程，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室無(wú)法完成?！?/span>
中試過(guò)程首先要找投資，錢(qián)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。“研發(fā)片狀納米纖維素時(shí)，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(shí)驗(yàn)室技術(shù)商業(yè)化生產(chǎn)中必要的驗(yàn)證過(guò)程?！?/span>
除了前文提及的兩項(xiàng)研究，黃勇團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(kāi)創(chuàng)了一條可行性極強(qiáng)的新途徑。
石墨烯復(fù)合膜已完成實(shí)驗(yàn)室小試，下一步仍然需要解決中試問(wèn)題。“中試階段，我們非常希望有產(chǎn)業(yè)界的伙伴參與進(jìn)來(lái)，借助雙方優(yōu)勢(shì)，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(xiàng)成果遲遲無(wú)法轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，就很可惜。”
理性思考，正確看待可降解塑料的使用場(chǎng)景
“我們探討可降解塑料的使用場(chǎng)景，首先要思考的是它需要解決什么問(wèn)題？總結(jié)下來(lái)，我認(rèn)為一是環(huán)境問(wèn)題，二是資源問(wèn)題。僅就材料本身談問(wèn)題，不足以看到事情的本質(zhì)?！秉S勇的觀點(diǎn)理性客觀。
談到可降解塑料是否能夠根除塑料污染問(wèn)題，黃勇說(shuō)：“就環(huán)境問(wèn)題而言，實(shí)事求是地講，可降解塑料解決不了污染問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)上博人眼球的污染圖片多是大塊塑料，這是運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，通過(guò)有償回收解決。這是管理的問(wèn)題?？萍紗?wèn)題是要解決不同廢舊塑料回收后的再加工、再利用的問(wèn)題?！?/span>
業(yè)界更關(guān)注的是微塑料問(wèn)題。地下、海洋及食物鏈中，微塑料可謂無(wú)處不在。生活場(chǎng)景中，我們也無(wú)法避免微塑料的產(chǎn)生。即便是可降解材料，其降解仍需過(guò)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。“為什么說(shuō)可降解材料也解決不了環(huán)境問(wèn)題？原因就在于此?！?/span>
黃勇認(rèn)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(huì)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(lái)計(jì)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(gòu)物袋、酒店一次性塑料用品，機(jī)上餐盒等其實(shí)都可回收，不必一定使用可降解材料?？山到馑芰险嬲m合應(yīng)用的場(chǎng)景，一定比大家想象的少很多?！?/span>
談到目前頗具爭(zhēng)議的光氧降解，黃勇亦有自己的看法?！斑@個(gè)技術(shù)其實(shí)并不新鮮，早年治理白色污染時(shí)就用過(guò)。高分子材料因分子鏈太長(zhǎng)，微生物吃不掉。有待未來(lái)技術(shù)更加成熟，實(shí)現(xiàn)真正對(duì)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(guò)程并不一定比普通塑料的碳排放量少，國(guó)外一些學(xué)者從產(chǎn)品全生命周期來(lái)統(tǒng)計(jì)碳排放量的評(píng)價(jià)體系值得借鑒。
普通塑料制品回收后可再加工使用對(duì)于環(huán)境、降低碳排放以及資源的更有效利用十分重要。“我更提倡塑料的多次循環(huán)使用，不僅對(duì)資源更有效的利用，最大程度降低產(chǎn)品整個(gè)生命周期的碳排放量，是解決低碳環(huán)保問(wèn)題非常可取的辦法?！?/span>
“可降解材料的推行使用是系統(tǒng)工程，過(guò)幾年可能會(huì)迎來(lái)重新洗牌?！?/span>
可降解材料的推行是系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。對(duì)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(chǎng)十分火爆，紛紛上馬投產(chǎn)或擴(kuò)產(chǎn)，這種看待發(fā)展的眼光是錯(cuò)誤的?！耙茖W(xué)看待，過(guò)幾年行業(yè)可能會(huì)迎來(lái)重新洗牌?！?/span>
黃勇倡導(dǎo)科學(xué)合理推進(jìn)降解塑料的推廣使用。可降解材料的生產(chǎn)原料為糧食，而工業(yè)化量產(chǎn)動(dòng)輒萬(wàn)噸乃至幾十萬(wàn)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(tái)政策，可降解材料的推進(jìn)情況并不理想。行業(yè)仍然存在著產(chǎn)品價(jià)格居高不下、資源浪費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、市場(chǎng)監(jiān)管難等問(wèn)題。針對(duì)市場(chǎng)亂象，黃勇認(rèn)為市場(chǎng)理順需要過(guò)程，核心是要解決成本過(guò)高的問(wèn)題。
“生物可降解塑料價(jià)格目前遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)塑料，這是應(yīng)用中面臨的主要問(wèn)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(lái)。具有良好性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品才能得到市場(chǎng)認(rèn)可。市場(chǎng)對(duì)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(chǎng)說(shuō)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(rèn)為可降解塑料包治百病?！?/span>
確實(shí)如此。政府部門(mén)和企業(yè)，需要深入研究市場(chǎng)，多做研判，合理決策，讓可降解材料的未來(lái)更加健康、科學(xué)、合理。