桑濤：用秸稈和芒草改善地球家園

高歌

“從在柳林種芒草開始，這十年來，您覺得哪個階段最艱難？”

“哪個階段都很艱難。”山西生物質新材料產業研究院院長桑濤苦澀地笑了，“新產業的發展，新技術、新產品的誕生，都要經歷無數次失敗才有可能取得成功，這就是風險。同時還需要大量的資金，誰能容忍這么多的失敗，又能夠給予你支持呢？”

2011年，桑濤決定辭去美國密西根州立大學的教職，正式回國工作。此前，他的研究領域主要集中在植物學。這一次，他想再進一步，把植物及其加工剩余物變成環保新材料。生物質的轉化一直是科研熱點，之前已經有將秸稈轉化為清潔能源燃料乙醇的先例。桑濤想做的，是建立完整的新材料產業鏈。

“我認為這種物質性原料應該更多地用在材料方面，這樣解決了好幾個問題，一個是原料是可再生的，二是做成新材料能產生經濟效益讓產業可持續發展。”桑濤介紹到。

打造產業鏈的第一步是種草，解決原料問題。2012年，桑濤來到山西柳林嘗試種植芒草。芒草原本是生長在南方的植物。發達的根系和高大的地面植株讓它成為了修復荒山的優質品種。“吸引我到山西來的，是這里廣袤的黃土高原，適合大量種植生物質作物。”荒漠和廢棄礦山這樣的邊際土地不適合種糧食，種植高大的芒草既可以防止水土流失，改良土壤，又能固碳減排。桑濤更希望看到的是，長出的植株又可以回收作為生物煉制的原料，也給當地農民帶來一份收入。

植物可以做成什么材料呢？這是桑濤必須回答的問題，2014年，他開始創業，從產業的角度進行研發。經過團隊的日夜奮戰，在較短的時間內建成了首條生物質煉制中試線，研發出低能耗、無污染的處理方法，成功從秸稈等農作物廢棄物中提煉出乳酸和木質素等原料產品，并且在2017年建立了第一個新材料生物煉制示范工廠。2018年，桑濤又組建了山西生物質新材料產業研究院，要解決的核心問題是如何將植物中提取出的原料制作成新材料產品。

在研究院的樣品展示區里，放著一瓶褐色的固體，這就是從秸稈中提取的木質素。順著這瓶木質素往后看，陳列著羽毛球拍、氧氣瓶、汽車零件、無人機等樣品，這些都是用木質素合成的生物樹脂生產的產品。

這種生物樹脂韌性強，可與碳纖維結合形成碳纖維復合材料，這種材料的硬度是鋼鐵的4到5倍，重量卻只有鋼鐵的五分之一。解決了目前市面上常用的環氧樹脂韌性差的“卡脖子”技術問題。

時間來到2021年，太原市軌道交通發展有限公司聯系到桑濤，希望將環保的生物基碳纖維復合材料用在地鐵的建設上。“如果把車廂里1/4的材料用碳纖維復合材料來取代的話，整個車輛就從16噸減輕到12.8噸，效果還是蠻顯著的。”桑濤說。減輕重量也意味著更節能。農田里的秸稈變成了制造地鐵的材料，這極大地拓展了生物質材料的想象空間。

我國每年的秸稈產量為8億多噸，大部分未被有效利用。除了做成生物樹脂。今年桑濤和團隊做出的新產品，讓這些農業廢料變成“豐收神器”回到農田里，這就是地膜。

我國是世界上地膜使用量最多、覆蓋面積最大的國家，每年要用掉大約145萬噸地膜，占全球總量的75%。薄薄的一層塑料膜，能夠增溫、保濕、保土、保肥、防蟲，使得作物產量增加30%以上，由此帶來的直接經濟效益，每年高達1400億元。農用塑料地膜大多為聚乙烯烴類高分子化合物，在自然環境條件下不能降解，有統計數據顯示，我國農田每年會新增20萬至30萬噸不能降解的殘留地膜，使土地板結、農作物減產，破壞農田生態環境。

“從成立這個研究院開始，我們的一個重點研究方向，是如何把秸稈里面提取出來的乳酸做成聚乳酸生物塑料。”桑濤帶領團隊從秸稈制得的第二件寶貝就是聚乳酸，聚乳酸做成的生物塑料在6至9個月的時間里可以降解成二氧化碳和水。做成地膜使用，可以解決了石化塑料地膜帶來的白色污染問題。秸桿變地膜，這也是世界上首創的生物質產品。

在創業的第八年，桑濤把一個曾經主要存在于學術論文中的概念，落地為實驗室、研究院、原料、產品和工廠。打造了他當初規劃的生物質材料產業鏈。

走到這里，可以回答之前的疑問。支持桑濤在無數次失敗中走下去的，是對產業前景的信心，也是不斷鉆研的科學家精神。作為長期研究植物學的學者，他早就意識到用生物質材料替代不可再生資源的重要性，和解決環境污染問題的緊迫性，并且持續關注著相關領域的發展。

“我相信能做的出來。”回想十年前回國的情況，他說道，“現在我有一半以上的時間，在山西帶著我們研究院的年輕人做研發，大家一起看文獻，尋找思路，討論如何解決我們所面臨的問題。我們做的很多事情都是沒人做過的，這對年輕的研發人員是很大的考驗，他們沒有經歷過這么多失敗。”

取經路上，一定得有師父。在山西研究院辦公室的墻上，年輕的工程師們畫上《西游記》里的師徒四人，并在旁邊寫上項目的目標，鼓勵大家一起前進。

“你別看桑老師是重慶人，現在他最愛的就是一碗刀削面。”桑濤團隊的同事說。

目前，全世界首個生物質新材料加工廠在太原綜改區落地，將在數月內建成投產。

就像桑濤當年帶到黃土高原來的南方芒草一樣，他已經在這片土地上扎根，長出高大的枝葉。