“降解”污染 保护环境

张晗+马玲

众所周知，“白色污染”就是指城乡垃圾中散落各处、随时可见的不可降解的塑料废弃物对环境造成的污染。这类塑料废弃物主要包括塑料袋、塑料包装纸、一次性聚丙烯快餐盒、塑料餐具杯盘、电器充填发泡填塞物、塑料饮料瓶、酸奶杯、雪糕皮等等。面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能，又不造成白色污染的塑料替代品。在此趋势下，可降解塑料应运而生，这种新型功能的塑料，其特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。那么，是哪些人成功研究了可降解塑料？可降解的原理又有哪些呢？

塑料制品作为一种新型材料，具有质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点，在全世界被广泛应用。目前，全球每年生产约700万吨塑料袋，其中，整个欧洲的年产量为120～150万吨，我国作为世界上十大塑料制品生产和消费国之一，每年生产300万吨左右，约占世界总量的一半。然而，包装用塑料大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中。这些废旧塑料包装物散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧，不仅影响景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。

党的十八大把生态文明建设提到中国特色社会主义事业总体高度，生态文明建设与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设一起形成五位一体。同时十八大报告首次将绿色发展、循环发展、低碳发展并列提出。应该说这三者是一个有机整体，绿色是发展的新要求和转型的主线，循环是提高资源效率的途径，低碳是能源战略调整。三者均要求节约资源、节约能源、提高利用率，均要求保护环境，充分考虑生态系统承载能力，减轻污染对人类健康的影响。因此必须牢牢把握“资源节约型、环境友好型、科技创新型”的塑料加工业绿色、生态产业方向，这也是塑料加工业安全、卫生工程建设中最核心内容。要完成这一伟大目标，少不了各领域科研工作者的努力和付出。幸运的是，我们拥有一大批像中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师季君晖这样的具有前瞻性和创新思维的塑料科研工作者，为了减少塑料制品对人体的危害和对环境的影响，他们用自己的青春和智慧，大胆创新，勇于探索，不仅开发了可降解塑料，同时还研制了抗菌塑料等创新塑料制品，为塑料产业的发展提供科研支撑，更让我们的“美丽中国梦”不再遥远。

笃信精勤，开拓进取

1969年10月出生的季君晖，1997年毕业于天津大学化工学院，获工学博士学位，之后开始在中科院化学研究所做博士后研究，1999年晋升为副研究员。目前是中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，工程塑料国家工程研究中心主任、总工程师，台州市500精英入选者，安徽省科技领军专家，合肥中科绿色家电科技有限公司、台州中科工程塑料技术有限公司总经理，合肥家电技术工程院院长，享受国务院政府特殊津贴专家。兼任中国合成树脂工业协会环境友好材料分会理事长，中国塑料协会专家委员会专家、中国塑协降解专委会副会长等职。

工作以来，季君晖始终对工作一丝不苟，心无旁骛，一直致力于功能高分子材料和微生物关系（包括微生物降解塑料、抗菌塑料、耐微生物老化塑料等）、塑料改性和功能塑料、医用塑料等领域的研究开发，并成功开发并产业化系列改性塑料、抗菌材料、菲可斯系列消毒杀菌材料、消毒洗衣机、不用洗衣粉洗衣机等数十个多个产品，其中抗菌母粒、纳米PET工程塑料等获国家重点新产品称号，为我国塑料产业的升级发展提供了强大的科研支撑。

在国家的信任和支持下，季君晖先后主持包括国家科技攻关、国家产业化示范项目、国家重点自然基金、国家重点技术创新项目、国家科技基础性工作专项、国家“863”项目、科学院重大创新项目在内的各类项目16项，获得国家发明专利17项，鉴定科技成果6项，负责和参与制定ISO标准1项、国家标准7项、行业标准6项，先后发表专业论文80多篇，出版专著1部。其中，他研究开发的“抗菌功能塑料”获第十二届全国发明展览会优秀新产品金奖；其他研究成果也先后获得山东省科技进步一等奖、青岛市科技进步一等奖、香港国际博览会金奖、山东省重奖科技成果三等奖、国家科技进步二等奖、科技部刘永龄科技奖、轻工科技进步创新奖、企业管理创新成果一等奖、中国科学院院地合作科技一等奖、中国技术市场金桥奖等奖项，他个人也先后获得“化学所第二界优秀青年”“中国科学院北京分院院地合作先进个人”等荣誉称号。多年来不变的探寻，只为无限放大自己的人生价值！

创新“降解”，远离污染

也许，很多人会以为，自己使用一个劣质塑料袋根本不会产生多大影响，塑料袋回收、处理不完全也跟自己无关，随手丢一個塑料袋也不会马上影响自然界。但正是这一侥幸心理，使人类慢慢走向了环境恶化、自我毁灭的道路。“我们不是一个人在生活，而是一群人在生活。我们也不应是一个人在维护，而应是一群人共同维护。做到安全生产优质的塑料袋，尽量少用塑料袋以及保证塑料袋被科学回收，是我们该有的意识与责任。”季君晖因为对塑料污染最深入的了解而发出了如此的呼吁。

季君晖介绍说，由于我国目前对塑料袋的需求量非常巨大，如果处理得不科学，必将给环境带来巨大的灾难。我国传统处理塑料袋的方式有三种，即焚烧、填埋和回收，其中回收的比例最少。那么在用焚烧方法处理塑料袋时就会出现焚烧不完全，从而产生大量的烟尘和有机污染物的问题。更严重的是，目前工业上使用的聚氯乙烯塑料袋燃烧更不充分，除了产生烟尘，还会产生酸雾和二恶英，造成大气重度污染。另外，由于塑料袋100年以内都难以降解，如果它只是被简单地填埋，不仅会破坏土壤结构、阻隔水分，导致土地不能正常“呼吸”，还会抑制植物的生长，造成恶性循环。

如今，随着工业发展的加快，有些厂商为了美观，还会在塑料制品中使用荧光增白剂，其一旦随食品进入人体，就会伤及肝脏等重要器官，诱发细胞癌变。“有些不良企业或家庭作坊会将回收的废旧塑料制品重新加工，这种塑料袋尽管成本较低，但由于源比较复杂，其中很可能含有病菌或有毒成分，损害我们身体健康。”季君晖说。

虽然塑料制品有诸多缺点，但季君晖仍相信，任何东西都有两面性，塑料袋也并不是无恶不作的“大怪物”，只要合理使用、科学处理，就能降低它的危害。为此，他凭借着在塑料科研领域的研究经验，通过潜心科研，开发了第三代全生物降解高分子材料—PBS类聚酯，为塑料产业带来了新希望。

季君晖介绍说，PBS以脂肪族二酸和二醇为原料，经缩聚反应合成。采用传统缩聚方法，合成的PBS分子量低于5000，作为气相色谱固定相或增塑剂早已有商业化的产品。高分子量PBS的力学性能优于PE，熔点为115℃，其与乙二酸的共聚物PBSA则具有更好的韧性且降解更快。PBS类聚酯具有与PE、PP相似的理化性能，而且具有良好的加工性能，可在通用聚烯烃塑料成型加工设备上加工成各类制品，其废弃物可在自然环境中广泛存在的细菌、放线菌等微生物及酶的作用下，最终分解成二氧化碳和水。特别是原材料廉价易得、制备工艺简单，使其相对于其他生物降解性聚酯更具价格竞争力。通过共聚、接枝及共混等途径，可进一步改善其物性并调节生物降解性能。

随着国内对PBS的不断重视，季君晖依托中科院理化所，在中科院北京物质项目的支持下，带领科研团队采用特种高效催化体系，通过预缩聚好真空缩聚两釜分步聚合的新工艺直接制备得到高分子量的PBS产品。该创新性的工艺不仅可以和扩链法一样得到分子量超过20万的高分子量的PBS产品，而且在工艺流程和卫生性等方面具有明显的优势，和扩链法比较，节省了扩链反应步骤，简化了工艺，减少了损耗和设备投入，降低了成本，不含扩链剂，卫生性能得到明显提高，可以应用于食品包装等领域，并较扩链产品有更好的生物降解性能。主要用于加工各类包装材料、农用地膜、一次性用品等环保制品。

另外，课题组还在PBS类聚酯的合成与应用方面做了大量工作，开发出提高分子量的合成新技术，开发了具有自主知识产权的一步法聚合工艺，形成了PBS工艺包。这一技术采用高效的催化体系及独特的合成工艺，无须进行扩链反应，通过脂肪族二酸、二醇的缩聚反应直接制备出高分子量的生物降解性聚酯，简化了合成工艺，从而降低了成本。目前，他们已经将取得的研究成果通过专利授权分别在鑫富药业、山东汇盈和山西金晖建立了两条5千吨/年和三条2万吨/年聚合装置，形成了7万吨的产能，占全球同类产品产能50%以上，引领了该领域技术主流。产品通过了国际全方面认证。开展了PBS廉价化、功能化开发，2014年新增销售额10.2亿元、利税5亿元。鑫富药业在深市进行了定向增发，山东汇盈以母公司名义在香港上市，金晖也进入了新三板辅导。项目列入理化所的“一三五”规划，院首批STS项目，国家863项目，获国家高技术产业化和国家产业振兴专项支持。项目促进了降解塑料行业的发展，强力支撑了禁塑令的执行。

2016年1月14日，在中科院召开的2016年度工作会议上，季君晖主持的全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）类聚酯研制产业化及应用团队获得科技贡献奖（一等奖），再次证明了该项目对塑料产业的推动作用，以及对生态环境的保护效果。

抗菌塑料，健康生活

随着经济的飞速发展，人们对健康愈加关注，对健康生活的要求也不断提高。面对琳琅满目的家电市场，选择健康化的家电产品也成为健康生活的重要一方面。在很多发达国家，抗菌塑料的研究以及在家电产品中的应用，为国人提了一个醒。作为塑料领域的研究专家，季君晖也对抗菌塑料进行了深入研究，并承担了国家火炬计划—“抗菌塑料研究开发产及应用”。

抗菌塑料是指塑料本身具有抗菌性，可以在一定的時间内将玷污在塑料上的细菌杀死或抑制。与常规的化学和物理消毒方法相比，使用抗菌塑料杀菌时效长，既经济又方便。通过对抗菌塑料及其家电制品的抗菌性、抗菌塑料的物理力学性能、加工行为、老化变色性能的基本研究，以及对抗菌剂和抗菌母料制备过程中添加剂和杂质及工程化工艺的控制，季君晖带领工程塑料国家工程研究中心，开发出了具有抗菌范围广、高效低毒、适用于塑料加工和使用的新型塑料抗菌剂。

为了让抗菌塑料得到更好的应用，季君晖极力促进了我国抗菌材料行业的形成，牵头建立我国首家抗菌材料检测中心、国家抗菌材料行业协会，并起草制定了抗菌材料行业及国家标准，不断推动抗菌健康型系列家电产品开发成功并迅速推向市场，满足消费者需求，被认为“引领发展了一个近600亿元产值的新行业”。

任何一位成功的科学家，从来不是单纯的思想和智慧的传播者，他们精勤不倦的步伐中，除了有坚定执着的力量外，还有浓浓的社会责任感。而季君晖的社会责任感则更多地展现在建设美丽新中国的身体力行中。