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當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)從來(lái)沒(méi)有像今天這樣深刻影響著國(guó)家的前途命運(yùn)，從來(lái)沒(méi)有像今天這樣深刻影響著人們的生活方式。我國(guó)一些科技成果在國(guó)際上已經(jīng)進(jìn)入先進(jìn)行列。但是，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到中國(guó)的科技創(chuàng)新能力同發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。

如何協(xié)調(diào)企業(yè)、高校與政府之間的關(guān)系，構(gòu)建高效的產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新模式是關(guān)鍵。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，知易行難，是我國(guó)科技界長(zhǎng)期以來(lái)的痛點(diǎn)。我國(guó)高端制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈不健全，但在中低端產(chǎn)業(yè)制造方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。如何針對(duì)中國(guó)國(guó)情和國(guó)家需求，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，填補(bǔ)我國(guó)的短板十分重要。我想就化工新材料行業(yè)，來(lái)談?wù)勅绾巫龅疆a(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

主講嘉賓

中國(guó)工程院院士

歐陽(yáng)平凱

南京工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)、中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)。他是我國(guó)最早介入生物化工領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人，作為中國(guó)生物制造和工業(yè)生物技術(shù)的先行者和倡導(dǎo)者，長(zhǎng)期研究生物技術(shù)應(yīng)用于化工、材料、精細(xì)化工品的先進(jìn)工程制造。他和他所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在生物催化工程、新型生物化工裝備以及低劣生物質(zhì)生產(chǎn)材料、能源和化學(xué)品，減少環(huán)境污染方面作出了系列率先的卓有成效的工作，其中應(yīng)用生物催化劑的反應(yīng)與分離耦合方法，在手性化合物的生物制造以及高能磷?；衔锷a(chǎn)應(yīng)用中效果顯著，分別獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

精彩觀(guān)點(diǎn)

傳統(tǒng)高分子材料給人們生活帶來(lái)便利、改善生活品質(zhì)的同時(shí)，其使用后的大量廢棄物也與日俱增，給人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成了不可忽視的負(fù)面影響。當(dāng)前，尋找新的環(huán)境友好型材料迫在眉睫，而可生物降解材料正是解決此類(lèi)問(wèn)題的有效途徑。

材料制造的原料可持續(xù)性供給亟待加強(qiáng)

目前傳統(tǒng)材料制造的原料多依賴(lài)煤、石油、天然氣等化石資源。我國(guó)化石資源具有煤多、油少、氣低的特點(diǎn)，材料制造的原料可持續(xù)性供給亟待加強(qiáng)。以生物質(zhì)為原料的生物制造是綠色、低碳、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，有研究表明若人類(lèi)能利用全球生物量的7%，就可以解決資源、能源等難題。國(guó)際上許多國(guó)家都制定了生物質(zhì)為原料的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，例如美國(guó)采用玉米作為原料、巴西采用甘蔗。但是以糧食作為生物制造的原料不符合中國(guó)的國(guó)情，我們國(guó)家人均淡水資源僅為世界平均水平的1/4，人均耕地不足1.4畝。因此，不與民爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地，保證糧食安全還是基本國(guó)策，使用糧食作為制造的原料并不是長(zhǎng)久之計(jì)。

那么我們中國(guó)材料制造的原料該從哪里來(lái)呢？統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國(guó)以不到世界7%的土地承載全球近1/3的秸稈等中低品位生物質(zhì)排放，若不加以充分利用，會(huì)形成嚴(yán)重排放問(wèn)題，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。所以，如何將這些秸稈等中低品位生物質(zhì)進(jìn)行高值化利用，不僅可以解決材料制造的原料來(lái)源問(wèn)題，還可以降低其對(duì)環(huán)境的污染。

然而，要實(shí)現(xiàn)秸稈等生物質(zhì)的高值化利用，秸稈中關(guān)鍵組分木質(zhì)素的有效利用是關(guān)鍵。從生物燃料酒精的發(fā)展歷程來(lái)看，木質(zhì)素的高效利用將是解決目前纖維素酒精困境的有效路徑。將秸稈等生物質(zhì)中的木質(zhì)素高值化利用后，預(yù)計(jì)可使秸稈原料制燃料酒精的綜合成本比糧食原料降低30%以上，有效提高木質(zhì)纖維素產(chǎn)燃料酒精競(jìng)爭(zhēng)力。從而，可以推動(dòng)木質(zhì)纖維素為原料的生物轉(zhuǎn)化拓展，相關(guān)技術(shù)可滲透到包括材料、能源、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)國(guó)民支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的傳統(tǒng)材料制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)也將起到極為重要的作用。

尋找新的環(huán)境友好型材料迫在眉睫

傳統(tǒng)高分子材料給人們生活帶來(lái)便利、改善生活品質(zhì)的同時(shí)，其使用后的大量廢棄物也與日俱增，給人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成了不可忽視的負(fù)面影響。

值得關(guān)注的是，一次性塑料制品，使用壽命較短，而物化性質(zhì)穩(wěn)定，自然降解難。因而大量一次性塑料制品廢棄物的產(chǎn)生導(dǎo)致包括“白色污染”在內(nèi)的各類(lèi)環(huán)境污染問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重危害土地與水體生態(tài)安全及人類(lèi)和動(dòng)物生命健康，現(xiàn)已成為我國(guó)環(huán)境污染治理中的一項(xiàng)頑疾。

當(dāng)前，尋找新的環(huán)境友好型材料迫在眉睫，而生物可降解材料正是解決此類(lèi)問(wèn)題的有效途徑。生物可降解材料可在環(huán)境微生物的作用下分解，最終被無(wú)機(jī)化而成為自然界中碳元素循環(huán)的一個(gè)組成部分，是一次性塑料制品的理想材料，是解決塑料廢棄物污染的重要途徑。據(jù)Helmut Kaiser 咨詢(xún)公司的報(bào)告，全球生物降解塑料市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)年均增速可達(dá)8%～10%，將由2007年的10 億美元增加到2020 年的100 億美元。目前全球研發(fā)的生物降解塑料已達(dá)幾十種，進(jìn)行批量生產(chǎn)或工業(yè)化生產(chǎn)的品種包括：微生物發(fā)酵合成的聚羥基脂肪酸酯（PHA），化學(xué)合成的聚乳酸（PLA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、脂肪族／芳香族共聚酯、二氧化碳／環(huán)氧化合物共聚物（APC）、聚乙烯醇（PVA）等。單一組分的生物可降解材料在應(yīng)用過(guò)程中可能會(huì)面臨一些困難。

像聚乳酸，它不僅來(lái)源于生物質(zhì)原料，而且具有良好的生物可降解性能，已經(jīng)在食品、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但聚乳酸本身具有冷脆、不耐溫等缺陷，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。我們使用同樣生物質(zhì)來(lái)源的木質(zhì)素對(duì)聚乳酸材料進(jìn)行改性，不僅保留了材料的生物可降解性，而且改善了聚乳酸材料性能的缺陷、降低了成本。未來(lái)，我們還可以開(kāi)發(fā)新一代生物質(zhì)來(lái)源的呋喃二甲酸為基礎(chǔ)的生物可降解材料，性能更好、應(yīng)用范圍更廣。

按照有機(jī)碳碳源進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，相對(duì)傳統(tǒng)化石基塑料，一噸生物基高分子可至少節(jié)約6噸原油、減少3噸二氧化碳排放。如果用生物基高分子替代傳統(tǒng)一次性塑料制品300萬(wàn)噸，則可節(jié)約原油1800萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放900萬(wàn)噸。

突破相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的限制，需要我們自主創(chuàng)新

我國(guó)化工新材料的產(chǎn)品難以突破已有傳統(tǒng)產(chǎn)品體系的局限，大量材料依賴(lài)進(jìn)口，部分產(chǎn)品成了“卡脖子”問(wèn)題。就拿尼龍66材料來(lái)說(shuō)，其核心原料己二胺80%以上依賴(lài)進(jìn)口，自給率嚴(yán)重不足。這次中美貿(mào)易戰(zhàn)中，尼龍66材料赫然在列。目前，己二胺最有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)方法是己二腈法，但己二腈合成技術(shù)國(guó)內(nèi)沒(méi)有得到解決，被國(guó)外跨國(guó)公司長(zhǎng)期壟斷。由于己二腈合成技術(shù)中需要使用氫氰酸，環(huán)境安全隱患大，國(guó)內(nèi)缺乏從研發(fā)至工程化經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外先進(jìn)的己二腈關(guān)鍵核心技術(shù)更是要不來(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)。如何突破己二胺長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的限制，需要我們自主創(chuàng)新。

我們開(kāi)發(fā)出生物合成戊二胺的技術(shù)路線(xiàn)，以可再生生物質(zhì)資源替代傳統(tǒng)的化石資源，以生物催化合成二元胺代替苛刻的氫氰化反應(yīng)。我們以戊二胺為原料合成了尼龍56材料，結(jié)果表明在紡織材料方面，尼龍56不僅具有傳統(tǒng)尼龍66的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且在吸水性、柔軟性、適穿性方面更好。此外，以戊二胺為基礎(chǔ)，我們還可以開(kāi)發(fā)尼龍510、尼龍54以及五亞甲基二異氰酸酯等等，這樣就可以突破己二胺產(chǎn)品鏈的限制。但是，戊二胺為基礎(chǔ)的相關(guān)材料屬于新產(chǎn)品，其開(kāi)發(fā)應(yīng)用還需要我們不斷深入開(kāi)展。因此，我們要通過(guò)不斷自主創(chuàng)新，建立具有中國(guó)特色的產(chǎn)品體系，打破國(guó)外壟斷。

在科技競(jìng)爭(zhēng)的今天，材料行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是“兩個(gè)替代、一個(gè)提升”，即以生物可再生資源取代化石資源的工業(yè)原料路線(xiàn)替代，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)與工業(yè)可持續(xù)發(fā)展；以合成生物學(xué)技術(shù)、微反應(yīng)技術(shù)等前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的化學(xué)催化的工藝路線(xiàn)替代，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保；以現(xiàn)代生物技術(shù)提升傳統(tǒng)化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

（本文為歐陽(yáng)平凱院士在2018年8月28日 “江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)暨科技創(chuàng)新工作會(huì)議”上發(fā)表的演講，經(jīng)本人授權(quán)，徐兢整理，有刪節(jié)）

2018年09月04日《揚(yáng)子晚報(bào)》第A(yíng)5版：http://epaper.yzwb.net/html_t/2018-09/04/content_488533.htm?div=-1