宁波天安：传统塑料终结者

宁波天安生物材料有限公司是一家采用生物发酵工程技术，产业化生产可完全生物降解的塑料原材料的企业。公司生产的生物可降解塑料，以淀粉为原料，由细菌生产，也能被细菌消化，在土壤或堆肥条件下能完全分解为二氧化碳、水和生物质。 这家公司是国内主要的生物塑料原料提供商之一，也是国内最早将其产业化的企业。早在2003年，公司就实现了第二代生物塑料PHBV的工业化生产，至今仍为全球范围内唯一能实现量产的企业。 用淀粉换石油 “纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”是典型的高分子材料。生物降解塑料是兼具“纸”和“合成塑料”特点的高分子材料。 在自然界中，许多微生物都有一种特性，在生长条件不平衡时，比如缺乏氮、磷、氧等营养元素，细菌体内为了应付食物紧张会储存一些原料，这些聚合物就是天然酯类。它可以被许多细菌激活，导致快速降解。它还具有类似化学合成塑料的一些物理性质，如高温注塑、拉丝、压膜等。这些天然酯类物质被科学家们称为PHA，因它有很好的生物分解性，以及类似于天然塑料的物理性质，科学家们将其视为“白色污染”的最佳替代品。 目前，被人们熟知的可降解高分子材料是由化学方法合成的酯类聚乳酸，“限塑令”后市面上出现的一次性餐盒大多是由这种材料制成。但聚乳酸的缺点是硬而脆、加工难度大且不耐热，应用前景有限。 PHA与之相比，从原料到合成，都由生物自身完成，且因为产品种类多变，应用前景更加广阔。早在2000年，人们就发现细胞可以合成150多种不同结构的PHA单体，而这些单体形成共聚物的过程中，通过调整不同单体的比例，能够改变它的性质——坚硬如钢、柔软如棉都可以实现。 宁波天安生产的产品PHBV便是一种PHA的共聚物。公司技术总监陈学军告诉记者，生产这种物质，首先要将淀粉酶解成葡萄糖，再利用发酵技术，在特定“饥饿”条件下培养微生物，使微生物在细胞内逐步积累这种高分子材料。 “和大多数的发酵产品一样，生产这种物质要同时做到‘丰产’和‘丰收’是很难的。特别是要大规模从细菌体内提取这种物质，并不容易。采用化学溶剂提取细菌体内物质成本高昂，且有化学物残留的问题。”陈学军表示。 天安采用的是“水相提取法”，仅用常温水就可以提取。具体过程是通过加入一些无污染或对环境无影响的“助剂”使细胞裂解破碎，蛋白质水解使得菌体中的PHA微粒直接释放在水中，再经过沉淀、过滤后就可以得到产品。 “我们的‘水相提取技术’已经取得了中国、美国、日本、澳大利亚等国的的专利授权，生产技术目前领先于国际水平。”陈学军说，“目前，全球能够商业化供应PHBV材料的就只有我们一家。”这种材料在堆肥、土壤、海水等条件下都能完全分解；另外，它有很好的生物相容性和对水、气的高阻隔；相对于其他生物塑料，它的耐热性更高，这使得它是上好的人体组织工程材料，能够用作医用缝线、骨钉等；此外还可用作农用地膜、购物袋、一次性笔和餐具以及食品包装材料等。 此外，“这种以玉米为原料的生物聚酯的推广和应用，能减轻对石油资源的依赖，有望遏制白色污染，控制温室效应以及形成循环经济。”陈学军算了一笔账，生产每吨石油基塑料至少要消耗石油资源3吨，排放二氧化碳约3.15吨；而生产每吨生物降解材料需要消耗玉米淀粉3.5吨，净排放的二氧化碳只有0.6-1.5吨左右，可减少二氧化碳排放50%-80%。 天安不仅生产原材料，也已介入应用领域，对PHBV制品的生产工艺进行开发。比较多的产品是注塑产品，如高尔夫球托、一次性餐具等，其他还有薄膜、板材、吸塑包装等。 市场前景广阔 宁波天安成立于1999年，原始的试验技术来源于中科院微生物研究所。1999年，宁波天安在杭州东郊一个不足200平方米的简陋厂房里开始PHBV的生产试验；2002年被列入国家863计划的新材料项目。天安在成为全球最重要的PHA原料生产基地的同时，也在探索具体产品应用的路径。 在国际上，PHA作为生物塑料的新品种备受关注。2010年，美国Metabolix开发的PHA生物基可降解塑料和Twitter一起入榜当年的达沃斯世界经济论坛技术先锋奖，成为代表全球最具创新力的技术。包括PHA在内的生物基塑料目前仅占人们使用的约２.３亿吨塑料的百分之一，但企业界十分看好PHA，盼望在不久的将来能像普通塑料一样普及。 欧洲生物塑料协会的相关统计数据显示，2010年，全球生物塑料的产量约为70万吨，预计2011年能突破100万吨大关。而到2015年，全球生物塑料的产量有望达到170万吨。 在国际上，从事PHA原料生产的公司有美国的Metabolix公司、加拿大的BioMatera公司、意大利Bio-On公司等。其中，意大利Bio-On公司于2004年底宣布，成功开发从甜菜中生产生物塑料PHA的工艺，并在2009年建设了万吨级生产装置。美国的Metabolix公司开发出用牧草生产生物塑料的工艺，和农产品巨头阿彻丹尼尔米德兰公司将建成产能为5万吨/年的PHA生产装置。 但陈学军也承认，成本价格问题是影响PHA大规模推广的重要原因。虽然石油价格起伏不定，但石油基塑料在相同性能材料中占据了绝对的成本优势。公开资料显示，1千克塑料聚乙烯的价格在1美元左右，而PHA的均价约为6美元每千克；且生产PHA的原料是植物淀粉，很大一部分来源于玉米淀粉，这是一种粮食作物，在世界粮荒的背景下，以粮食为原料的产业必然受到制约。 但需求不可小觑。从政策面看，日本政府确定目标为，到2020年将使日本消费的所有塑料的20%来自可再生资源；而美国2002年实施的农场安全和农业投资法，要求每一个联邦机构都必须制定使用生物基塑料的计划。中国也在2007年底颁布了“限塑令”。欧洲生物塑料协会预测，全球对生物塑料的需求将在2011年达到150万吨。 陈学军表示，公司将根据客户的需求，在2-3年内将产能扩大至万吨规模。在此过程中，将会进行一定额度的融资。

编辑：系统管理员