想告别“白色污染”吗？看看这些可生物降解塑料的专利

当前，生命科学已成为前沿科学研究的活跃领域，生物技术已成为未来发展的有效力量。近日，国家发展改革委印发《生物经济发展“十四五”规划》（以下简称《规划》）。业内人士指出，在《规划》指导下，塑料污染问题将有望得到解决。快递包装、一次性餐具、购物塑料袋、农膜等塑料制品均可采用生物降解塑料、高性能环保纸等材料替代。我国生物科学基础研究和应用研究蓬勃发展，生物技术、医药健康、生命科学等领域变革加速。

发现细菌解决材料降解问题

2003年，在新疆艾丁湖，清华大学教授、合成与系统生物学中心主任陈国强团队惊喜地发现，两种菌株具有耐高盐、耐碱、生长迅速的特点，且不易被其他微生物感染。这是团队一直在寻找的理想工业微生物菌株，困扰他们多年的微生物发酵敏感菌问题得到了解决。在此基础上，陈国强提出并完善了“下一代工业生物技术”的理念，带领团队利用合成生物学和代谢工程方法改造适应性更强、生长更快的菌株，并提交了数十件专利申请。团队将成型的聚羟基脂肪酸酯（PHA）产品制造成3D打印材料、医用无纺布、发光材料、吸油材料等相关产品并试生产，使“下一代工业生物技术”实现量产化。产业链初步形成。

去年，清华大学正式将“一种快速检测细胞内聚羟基脂肪酸酯含量的方法”等多项合成生物学技术相关专利授权给北京微构工厂生物技术有限公司（以下简称微构）。车间）实现这一系列成果的产业化。

“微结构工厂在北京中德产业园建设了年产1000吨高端PHA材料试制基地和中德合成生物研发中心，并启动了年产1万吨PHA生产线计划。未来5年，我们将建立覆盖全国3到5个大型生产基地。”微结构工厂副总裁兰宇轩表示，公司将持续推动合成生物技术与生物制造深度融合，探索生命极限，创造绿色未来，推动生物降解塑料、智能生物制造产业全面升级，为健康低碳生活创造无限可能。

“国家在合成生物学、绿色制造基础研究领域都有专利布局，未来5到10年将是我国生物经济的收获期。”陈国强表示，他带领团队深耕PHA生物材料领域近40年。迎接生物降解塑料造福人类的曙光。

突破性技术实现塑料薄膜生物降解

在农业领域，不可降解物质残留在土壤中，会阻碍农作物的发育，影响农作物对水分和养分的吸收，导致减产。生物降解塑料可以在一定程度上解决这些问题。

2016年，科技部在第一批国家重点研发计划中专门设立了新型农膜材料项目——化学与结构驱动可控性能农膜材料开发及产业化示范。以此为契机，公司研究院（以下简称上海院）牵头，组成清华大学等单位共同参与的项目组，申报并主持该项目。

“国家政策为生物经济特别是生物降解塑料以及产品的高端化、功能化指明了方向，将有助于行业实现可持续发展。”中国石化上海研究院创新团队负责人王红学表示，政策的落实和项目的实施，坚定了团队继续深入研发生物降解塑料的信心和决心。

经过5年的不懈努力，团队研发出100%生物基嵌段PHA新材料和PHA基地膜，并在新型生物降解地膜材料、加工性能、配方和添加剂等方面进行了技术创新。 “薄型高强高韧生物降解地膜材料及薄膜、制备方法及应用”等12项专利，已从实验室研究走向工业化生产和现场应用，实现了棚膜功能的“永久性”，让生物降解地膜寿命长久。可控。

“我们已建成万吨级高端大棚膜生产线，完成销售1.19万吨，并进行了千吨级生物降解地膜生产示范。目前，团队的生物降解地膜产品销往华北、西南、东北等22个省市，推广面积近10万亩，已应用于黄瓜、西红柿、草莓等农作物，发挥了增产作用。”王红雪说道。

山东农业大学长期致力于全生物降解塑料薄膜的开发，已实现厚度8微米的塑料薄膜产品的工业化生产。 “研发成果初见成效后，我们继续再接再厉，在材料改性、设备改进和工艺优化等方面开展全面创新研究，实现了6微米厚全生物降解塑料薄膜的稳定生产和产业化，塑料薄膜强度优于国家标准。”山东农业大学农膜团队生物降解地膜技术负责人徐静介绍。

目前，该团队拥有“一种超薄全生物降解薄膜专用增强增韧增透母粒及其制备方法”等14项专利。 “我们打造了超薄全生物降解塑料薄膜吹塑级材料，并在此基础上开发了可机械覆盖的塑料薄膜产品，功能期为30天至180天。三年来，团队成果已在山东、河北等10天多个省份推广面积超过20万亩，经济、社会、生态效益显着。”徐静表示，团队将进一步开展系统研究，开发更多产品，为绿色农业和生态文明建设贡献力量。

农作物发酵助力绿色纤维发展

除了在农业领域的广泛应用外，在服装领域也需要生物降解技术。北京服装学院材料设计与工程学院张秀琴教授带领的生物降解材料研发团队与恒天纤维集团等公司合作，制造和设计可生物降解聚乳酸纤维，以缓解废旧纺织品带来的问题。环境污染问题。

“聚乳酸的原料乳酸可以从玉米、秸秆等含淀粉作物中发酵提取，通过化学合成法制备聚乳酸，经过熔融纺丝成型后，成为聚乳酸纤维，在土壤中放置一段时间，可以自然降解为二氧化碳和水，从源头上减少对环境的危害。”张秀琴表示，团队围绕聚乳酸材料的共性关键问题，拥有“聚乳酸并列复合纤维及其制备方法”等多项专利，在聚乳酸服装面料的抗菌、抗紫外线、阻燃等性能方面取得了突破。

张秀琴介绍，聚乳酸的热变形温度比涤纶低，熨烫、染色、印花等工序的温度需要严格控制，从而限制了其应用领域。对此，团队将继续开展提高聚乳酸纤维耐热性的技术研究，扩大其在纺织行业的应用，帮助其更好地服务国家“双碳”目标。

随着我国塑料污染治理政策的深入，生物降解塑料产业快速发展。据研究院预测，到2025年我国降解塑料需求量将达到238万吨，市场规模将达到477亿元；到2030年将达到428万吨，市场规模将达到855亿元。