细菌里养出的环保新材料

细菌里养出的环保新材料

吕渭川

在我国，一次性塑料餐盒的消耗数量是非常惊人的。虽然现在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性饭盒，上面都写着可降解，但实际上有很多都是不完全降解的。这些不能降解的塑料制品给我们的生活带来一个严重的问题——白色污染。为了解决这个问题，有人开发出一种生物降解材料，叫做聚羟基脂肪酸酯，简称PHA。他的名字叫吕渭川，花甲之年再创精彩。

白色污染知多少

吕渭川开发的生物降解材料PHA，这个复杂的化学名字听起来离我们的生活很远，但是它却能解决我们生活中一个十分常见的问题——白色污染。

经常出差坐火车的朋友一定会注意到这样一种现象：在很多地方路旁的树枝上经常会挂满各种各样的塑料制品。在中国，一次性塑料餐盒的消耗数量是非常惊人的。虽然现在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性饭盒，上面都写着可降解，但是吕渭川告诉我们：市面上还没有由可以完全降解的材料制作而成的塑料制品，实际上有很多都是不完全降解的。即使有一些塑料制品上面写的是玉米淀粉制成，但那样的东西也是不完全降解的，只是其中的玉米淀粉这部分可以降解，但是填充的传统的聚乙烯这些物质是不可以被降解的。那么，到底什么是完全可降解呢？

降解一般是指塑料制品在光照、机械震荡或微生物的作用下能够很快地在自然中分解。一种塑料产品如果不能在人的一个生命周期内分解，一般就认为它是不可降解的。目前比较常见的塑料袋等产品，它们的主要成分是从石油等矿物中提取出来的，这类材料在自然条件下，即使经过上百年依然不会有太大改变，所以塑料袋被认为是不可降解的，这也就是我们常说的白色污染。

吕渭川认为，现在真正的降解是指生物分解，最终的含义就是分解为二氧化碳和水，不再有别的物质存在。

如今，吕渭川用微生物发酵的方法大规模制造出来的PHA，正是一种可完全降解的材料，用这种看似普通的白色粉末作为材料的最基本的原料，可以生产出我们生活中需要的各种塑料制品，而它们都是完全可降解的。

那么，如何不用长时间等待，就能够简单地分辨出一种塑料产品是可降解还是不可降解的呢？吕渭川告诉记者一个最简单的方法：“鉴别的方法很简单，从外观上看它们都差不多，但是只要你把它们一烧，不降解的会冒黑烟，降解的就会像蜡烛一样一滴一滴地往下滴。”

在吕渭川的实验室里，记者根据他的方法，进行了燃烧实验：同时点燃用聚苯烯做成的发泡餐盒和用PHA制成的发泡餐盒。结果显示，与传统的发泡餐盒相比，新材料做成的餐盒在燃烧后，没有产生黑烟和刺鼻性气味，而是像蜡烛一样一滴一滴地融化了，表现果然有些与众不同。

石油塑料的替代品

据说，吕渭川的这种新材料可以代替目前市面上50%的塑料产品，是减少白色污染的有效方法。但是吕渭川却告诉我们，这种可完全降解，并能在很大程度上减少白色污染的白色粉末PHA竟然是从细菌中提取出来的。

1926年，德国的一家实验室首先发现，大自然中很多植物的体内含有某种细菌，当人为地给这种细菌提供适合的外部环境和自然营养成分时，它们可以在体内合成一种高分子的生物材料，科学家将这种材料命名为PHA。

这种纯生物合成的PHA有一个最大的特点，就是它在自然环境中只需3个月的时间，就能完全降解为二氧化碳和水，不会污染环境。并且，它的许多性质也符合人们对塑料产品的要求。如果将PHA加工成塑料产品，取代现有的以石油为主要成分的塑料产品，将有助于人们解决白色污染的问题。然而，从1926年至今，将近一个世纪过去了，以PHA为材料的生物塑料产品却迟迟没有出现在市面上，这到底是为什么呢？

在采访中，吕渭川说出了答案：“生产PHA材料，是从1926年开始被发现的。但是当时还不知道这种东西能做成塑料，到了20世纪70年代的时候，英国的一家公司发现它具有塑料的很多性能，所以在20世纪80年代成立了一个公司，大量地生产这种塑料。那时他们的意识还是太超前了，因为当时的石油是十几美元一桶，所以PHA做出来的产品没法跟石油塑料做出来的产品相竞争，所以他们做了几年以后就停止了。你做出来的东西价格太高了，人们不好接受。因为石油产品再涨价，相比PHA产品还是比较便宜的。像1 t的聚乙烯不到1万元，1 kg也不到10元，所以PHA的价格是一个因素，性价比达不到，你很难让用户接受。因此，虽然1926年就已经发现了它，但是一直到快一个世纪后才把它作为一个产品投放到市场。”

在谈到性价比这个问题时，吕渭川给记者讲述了他看过的一部老电影《乌鸦与麻雀》。片中出现了一种价格昂贵却能救命的药，名叫盘尼西林，其实它就是我们所熟知的青霉素。二战时期，一支青霉素的价格几乎与黄金相当，正是这种价格上的优势，让青霉素在发现不久后就很快工业化了。与青霉素相同，PHA作为一种新材料，前期的开发与应用研究需要投入大量的资金，这势必会抬高产品的价格。然而，传统塑料的成本仅有几分钱，价钱低廉，这让可降解的新塑料在与它的竞争中败下阵来。价格问题是制约PHA工业化发展的巨大障碍，而吕渭川却攻克了这个很长时间都无法解决的难题。

花甲之年再创精彩

“我在华北制药集团除了没当过工会主席，全部的职位都担任过，董事长、总经理、党委书记、总工程师。在临近退休的时候，我也有一些更好的选择，在华北制药集团担任顾问或者在河北省科学技术协会担任主席，但是我总觉得我还有很多事情可以做。尤其是在生物材料方面，因为我觉得生物材料是一个新兴的产业，而且符合我们国家发展循环经济和科学发展观的要求。所以我想利用这些资源，尤其是利用我整合资源的能力去做一些有意义的事情。” 吕渭川坚定地说。

去一个新兴行业拓荒，即使是对于一个三四十岁的人，也需要极大的勇气，而当时吕渭川已经将近60岁，他选择了接受这个挑战。他说：“这也是出自于我自身的一种爱好，能够通过这种产品技术的创新、体制的创新，真正实现创新型的企业，这个过程是很吸引人的。”

吕渭川爱挑战的个性，从他对乒乓球的热爱中也能体现出来，看过吕渭川打乒乓球的人都说他绝对不像是一个花甲之年的人。如果没有特殊事情，吕渭川几乎每天都会打乒乓球。为此，他还把自己的旧办公室改造成了乒乓球室。他打球以快著称，反应极为敏捷，出球也十分有力，通常一个回合下来，跟他对打的小伙子都已招架不住。他总是笑称，“等我技术再高一点，70岁的时候，一个人能够打你们两个人了。”

正是这种爱挑战不服输的拼劲，让吕渭川的花甲之年创业变得合情合理。以吕渭川的资历来说，他在中国生物制药领域也算是响当当的人物，能够让他放弃优厚的待遇，毅然选择从高位上退下来，吸引他的除了可降解材料良好的发展前景外，更重要的是他对技术创新的无限热爱。一个大国企的老总要创业，他所拥有的资源优势肯定比一个刚毕业的大学生优越得多。经过多方面的考虑，他为自己的创业计划找到了适合孕育和生长的沃土——天津泰达。“泰达，我在这以前先后去过好几次。这个地方的创业软环境比较好，比如说它有一些政策优势，后来国家还把它作为一个经济试点，这是这里吸引我的理由之一。另外，搞材料的物流量相当大，所以你必须找一个有海的港口，这也是我选择泰达的另一个重要因素。再一个就是泰达在天津，离南开大学、天津大学，还有北京市以及北京的一些大学、研究院都很近，利用这些科技背景也是我考虑的一方面重要因素。”

高科技也要大变身

泰达优越的地理位置和良好的创业环境，让吕渭川最终选择在天津落户。从2003年起，他开始了从生物制药到研究生物材料的华丽转身。要想成功地将PHA推向市场，首先要解决成本高的问题，降低生产成本的办法之一就是扩大生产规模，将实验室里的科学成果转化成大规模的工业生产，但是，要做到这一点却困难至极。

“实际上，这个问题是一个工业化问题，PHA最初是在实验室里发现的，证实大自然中的某些微生物能产生PHA。我们平时是在一个试管里面做，或者是在一个三角瓶里面做。但如果是大规模生产的话，你必须要有大量的产量。这个产量必须达到像我们讲的万吨，所以要逐步地把试管放大到6层楼高的发酵罐，这个罐约20 m高，因此要解决很多工程上的问题。”吕渭川说的6层楼高的发酵罐相当巨大，在生物材料制造领域里可以称为世界之最了。要想将一根小试管变成6层楼的大罐，还要为细菌的生长提供舒适的环境，需要综合考虑温度、氧气、制作工艺以及成本等各方面的要求，涉及基因工程、分子生物学、材料科学等多门学科，绝不是凭借一个人的力量就能做到的。

这时，吕渭川多年从事生物制药的经验就发挥出来了。他迅速整合了各领域的技术精英，在他的带领下，短短6年内就攻克了这个难题。

可降解的新材料终于可以大规模地生产了，但是新的问题也迎面而来。由于没有专门针对新材料的塑料加工工艺，许多传统的塑料加工厂不愿尝试新材料。面对来自塑料加工行业的挑战，吕渭川以往的经验再也起不了作用，他说：“首先我是搞生物出身，从药转到PHA这仅仅是一个产品的不同，在技术上基本上那些资源都可以利用，但是到后面我把原料做出来，从专业原料再做到材料就不是我的本行了，应该说我在这个行业里面还是一个新兵。一个新的材料，你要别人把它做成一个制品，这里面是要做很多工作的。所以后来我们搞了4条示范线，其中一条包括发泡一直做到饭盒，我用的基本上还是原有的设备，只是在工艺上做了一些调整，最后就能做出一些很好的产品。”

为了让塑料加工厂接受细菌养出的新材料，吕渭川认为必须转换思维，把上游的材料生产和下游的成品制造全部打通，因此，他专门引入了传统塑料的加工生产线，决心亲自将新材料加工成塑料袋、餐盒等常用的塑料产品。细菌养出的新材料要想适应传统塑料的加工工艺，这个过程可以说是相当艰难的。

说起引进的加工生产线，最让吕渭川满意的，就是发泡餐盒的生产线，他说：“这个发泡餐盒和原来的发泡餐盒相比还有一个创新，就是以前的餐盒是用丁烷作为发泡剂。丁烷就是我们俗话说的液化气，所以它是不卫生的，也是不安全的。我们如果用二氧化碳的话，一是安全，二是便宜。我们所用的是食品级的二氧化碳，就是可乐，在天津供可乐的这种二氧化碳相当于丁烷价格的1/8，既便宜又卫生。所以这一点对于加工厂来讲，不管最终用户愿不愿意用这个餐盒，加工厂都非常欢迎。”

关关难过关关过，在吕渭川的努力下，改进后的加工工艺不但能够将细菌养出的新材料加工成塑料产品，而且也更安全更卫生，可降解的生物材料终于得到了塑料加工厂的认可，进入了初期产业化阶段。看着可降解的塑料产品源源不断地生产出来，吕渭川终于松了一口气。他从制药到生物材料领域的华丽转身终于走出了关键的第一步，下一步他面临的将是如何打开市场，让更多的塑料产品制造厂和广大消费者认识和接受这种细菌养出的可降解的新材料。我们相信，凭借他丰厚的经验和勇于拼搏的精神，这个目标一定会实现。希望这种细菌养出的新材料能让我们身边的白色污染越来越少，地球的环境也越来越好。

专家点评：

我觉得PHA特别是生物塑料这个行业，未来的前景非常好。现在来看，PHA是唯一一个完全用生物的方法，为发料工业提供了一个未来大发展的平台。现在通过技术上的突破，使它的成本降下来，使它能够跟现有的塑料在价格上比较相近，这样的话我们这个产业才能够做做大做强。这就需要企业跟研究机构一起合作，把价钱降下来。

清华大学生命学院教授 陈国强

当时我们接触这个项目，主要看中的不是它的技术本身，而是这个团队。因为它是一个创业企业，我们感觉吕渭川有三方面的优势：第一，他作为大型国有企业的总经理、董事长，多年来在管理上是非常有经验的，如果他重新创办一个企业，他在管理上肯定会少犯很多错误，这个企业成功的概率就会高；第二，他作为一个业内人士也是技术背景出身，他对这个技术产品市场的判断和把握肯定是非常准确的，所以说只要是他看好的项目，我们是绝对有信心的；第三，我们觉得很重要的一点就是吕渭川对于各种资源的整合能力非常强，包括人脉资源、资本、市场、产品，还有一些政府政策的把握等，这种资源整合能力正是得益于他多年工作经验的积累。其实对于一个创业企业，它的发展一般是很难的，但是像吕渭川这样能够整合这么多的资源，那么这个企业想不发展都很难，所以我们看重的就是吕渭川这三方面的优势，我们觉得这个项目肯定是非常好的。

泰达科技发展集团副总经理 李宏亮