生物基材料產業發展進行時

文｜本刊記者 趙陽

“十四五”時期是生物產業迅猛發展的重要機遇期，未來，綠色環保的生物基材料大有可為。

在第四屆中國國際進口博覽會上，國產汽車品牌嵐圖（以下簡稱“嵐圖”）搶占風頭。“它是全球首款搭載生物基清漆的新能源汽車。”嵐圖汽車材料總監陳嘉玥介紹。隨后，手機廠商realme宣布在新產品上使用生物基材料、特步宣布進軍生物基材料聚合領域等消息發布。生物基材料因其綠色環保的特性，進入人們的視野，成為備受矚目的新興產業。

生物基材料的減碳路徑

中國科學院理化技術研究所研究員、工程和生態塑料國家工程研究中心主任季君暉是生物基材料的“老朋友”。他介紹：“目前常見的材料，其原料主要來源于石油、煤炭、天然氣等，這些資源被稱為化石基。而生物質就是樹木、草、秸稈等各種植物，也包括微生物和動物，在我們周圍隨處可見。”使用這些短期可再生的生物質來制備得到的新型材料，就叫做生物基材料。

化石基材料性能好、使用方便、價格低廉。“但是，化石基是不可再生資源，遲早會耗盡。并且，在生產過程中會產生大量碳排放。而生物基通過吸收二氧化碳生長，可以短期內形成碳循環，不會造成整體環境的碳增加。”在“雙碳”目標大背景下，發展生物基材料恰逢其時。

陳嘉玥此前曾負責一汽紅旗、吉利幾何等品牌，在汽車材料領域十分活躍。他介紹，大概在2015年前，國內汽車行業就有了利用生物基材料來響應環保政策、減輕車體重量的設想，但受技術及成本所限，沒能形成氣候。

近兩年，由于國家高度重視減碳，汽車行業重新把生物基材料的應用提上日程，嵐圖率先邁出新步伐。除油漆外，嵐圖在車體的塑料和空調濾芯等部位也有生物基材料應用，已經投向市場，搭載生物基清漆的車型預計在2023年上市。

目前，嵐圖在與國際材料巨頭科思創、PPG在“可持續發展材料應用”方面達成合作的基礎上，共同探索低碳可持續發展原材料在汽車整車及零配件的應用和推廣。計劃到2022年底，嵐圖整車的生物基和再生材料應用比例達5%，2023年底這一比例將提高到15%。

季君暉認為，從全球來看，生物基材料處于當前材料發展的前端。“中國是國際上比較重視生物基材料的國家之一，前幾年就開始了科技布局，投入資源推動。”

2007年，國家發改委發布《生物產業發展“十一五”規劃》，將大力發展生物基產品，實現對化石原料的部分替代列為主要任務與發展重點。此后每個階段的發展規劃都對生物基材料產業給予高度重視。2021年2月1日，科技部下發“十四五”國家重點研發計劃18個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知。其中，低成本生物基工程塑料的制備與產業化入選重點專項。

2022年6月14日，中共中央宣傳部舉行的“中國這十年”系列主題新聞發布會介紹了中國工業和信息化發展成就，特別提到新材料產業產值實現翻番。“十四五”時期是生物產業迅猛發展的重要機遇期，未來，生物基材料大有可為。

應用前景光明

其實，生物基離我們并不遙遠，在塑料領域也廣泛應用。2021年1月1日，隨著“禁塑令”正式施行，全國餐飲行業禁止使用不可降解一次性塑料吸管。“一開始的替代品是紙吸管，最近，聚乳酸、PBS及其合金吸管占了主流，這些都屬于生物降解塑料。”季君暉說。除此以外，大家比較熟悉的服裝面料棉、麻、絲，都屬于生物基。目前，生物基材料處于重要突破期，更多產品逐漸進入市場。

2020年6月，國產體育用品企業特步集團（以下簡稱“特步”）推出全球首款生物基材料聚乳酸風衣。特步集團董事局主席兼CEO丁水波介紹，聚乳酸是利用菌群使玉米、秸稈等農作物發酵制成。“這種菌群是最關鍵的核心技術，之前都掌握在美日等發達國家手中。我們的合作伙伴安徽豐原集團自主研發出菌群，并運用到聚乳酸的研究中。”

山東煙臺的萬華全球研發中心，科研人員在進行生物基TPU材料產品研發

除了助力減碳，在特定條件下，聚乳酸材料服裝在土壤中存留一年時間就可自然降解，不會造成環境污染。如今特步服裝聚乳酸含量已從19%升至100%，并將其廣泛用于衛衣、短袖等產品，年銷售量也從約4千件上漲到2021年的3萬件。“這個數字在整體大盤中實在不值一提，但卻超出預期，意義重大。”丁水波說，受產量和技術影響，聚乳酸產品定價略高于普通面料。“我們研發這些產品主要是在推廣環保服裝的概念，把其定位于履行社會責任，進行可持續的環保探索。然而，目前來看，對于消費者來說，為環保買單的意向逐年增多，這也體現了公眾對于環境的重視，未來會有很大市場。”國家政策支持、技術壁壘突破、公眾接受度日益提升，生物基材料的發展迎來了天時地利人和。

丁水波介紹，目前，在特步所做的環保材料實踐中，生物基材料的利用占到了80%。主要原料以棕櫚油代替化石基的生物基環保概念鞋將在年底發布，特步生物基材料從服飾滲透到鞋履，并將持續擴大。2022年，特步與中國紡織工業聯合會合作，對兩款T恤進行碳足跡測算，并對集團全產業鏈的碳排放進行核算，為今后的減碳措施做出數據支撐。

突破產業發展難題

在季君暉看來，目前生物基材料在產業化道路上還面臨較多問題。“從技術角度來說，原料的選擇、制作途徑的選擇都需要進一步發展成熟。”他表示，使用生物基材料代替化石基材料，在工業和經濟方面也有一定困難。

對此，科研人員做了許多積極嘗試。季君暉介紹，目前，國家大力推進材料的生物化工聯合制備——原料為生物基，通過生物化工相結合的手段，制備大宗化學品。如此一來，生物基材料與現有的產業基礎就可以直接對接。

此外，從客戶角度出發，目前很多生物基材料制品并不能實際感受到區別，企業研發性價比較低，這是生物基材料應用的一大限制。加大科技創新，拔得頭籌，在不造成綜合成本提升的同時，達到環保的目的，成為很多企業競爭的籌碼。

陳嘉玥表示，“嵐圖作為電動汽車的高端品牌，用材的環保、健康、安全是重中之重。同時還要兼顧性能需求，克服傳統材料的缺點，進行互補。”他舉例，“比如說車體塑料，在傳統塑料中加入生物基纖維改性成一種新材料，相比之下更堅固，產品厚度就可以降低，達到減重的效果；用于后備箱擱物板、門板骨架等部位的材料使用新型國產生物基纖維，與傳統麻纖維相比，消除了異味的缺陷，使客戶得到更好的體驗。”

同樣，特步也在不斷進行技術升級。由于生物基面料的特性，之前市面所售生物基服裝只有白色。丁水波解釋，“著色溫度過高容易對聚乳酸材料產生破損，降低溫度其色牢度又達不到上市標準。”特步攻克了聚乳酸面料的著色難題，使生物基面料的應用“多彩”起來。“在穿著方面，通過與天絲結合進行混紡技術的提升，顧客膚感更舒適，更愿意進行消費。”

對于某些產業來說，所需的化工原料十分匱乏，生物基材料價格反而頗具優勢。季君暉說，生物基尼龍近些年發展較快。他舉例，上海凱賽生物化工有限公司一款暢銷尼龍，就是通過一種在中國十分過剩的生物基原料制成。制備途中產生的生物基材料二元酸同樣是國外市場的搶手貨，占據全球80%以上的市場份額；寧夏伊品生物科技股份有限公司制作各種飼料、食品添加劑，公司利用生產過程中產生的過量生物基原料來制備尼龍，并可進一步生產衣服、塑料制品等產品。

“這是產業向好的跡象。”季君暉說，一旦產業成熟，規模擴大，產量增加，價格自然就會下降。他對這一天的到來很有信心，“相信生物基產業馬上能迎來快速發展。”