生物基材料产业发展进行时

文｜本刊记者 赵阳

“十四五”时期是生物产业迅猛发展的重要机遇期，未来，绿色环保的生物基材料大有可为。

在第四届中国国际进口博览会上，国产汽车品牌岚图（以下简称“岚图”）抢占风头。“它是全球首款搭载生物基清漆的新能源汽车。”岚图汽车材料总监陈嘉玥介绍。随后，手机厂商realme宣布在新产品上使用生物基材料、特步宣布进军生物基材料聚合领域等消息发布。生物基材料因其绿色环保的特性，进入人们的视野，成为备受瞩目的新兴产业。

生物基材料的减碳路径

中国科学院理化技术研究所研究员、工程和生态塑料国家工程研究中心主任季君晖是生物基材料的“老朋友”。他介绍：“目前常见的材料，其原料主要来源于石油、煤炭、天然气等，这些资源被称为化石基。而生物质就是树木、草、秸秆等各种植物，也包括微生物和动物，在我们周围随处可见。”使用这些短期可再生的生物质来制备得到的新型材料，就叫做生物基材料。

化石基材料性能好、使用方便、价格低廉。“但是，化石基是不可再生资源，迟早会耗尽。并且，在生产过程中会产生大量碳排放。而生物基通过吸收二氧化碳生长，可以短期内形成碳循环，不会造成整体环境的碳增加。”在“双碳”目标大背景下，发展生物基材料恰逢其时。

陈嘉玥此前曾负责一汽红旗、吉利几何等品牌，在汽车材料领域十分活跃。他介绍，大概在2015年前，国内汽车行业就有了利用生物基材料来响应环保政策、减轻车体重量的设想，但受技术及成本所限，没能形成气候。

近两年，由于国家高度重视减碳，汽车行业重新把生物基材料的应用提上日程，岚图率先迈出新步伐。除油漆外，岚图在车体的塑料和空调滤芯等部位也有生物基材料应用，已经投向市场，搭载生物基清漆的车型预计在2023年上市。

目前，岚图在与国际材料巨头科思创、PPG在“可持续发展材料应用”方面达成合作的基础上，共同探索低碳可持续发展原材料在汽车整车及零配件的应用和推广。计划到2022年底，岚图整车的生物基和再生材料应用比例达5%，2023年底这一比例将提高到15%。

季君晖认为，从全球来看，生物基材料处于当前材料发展的前端。“中国是国际上比较重视生物基材料的国家之一，前几年就开始了科技布局，投入资源推动。”

2007年，国家发改委发布《生物产业发展“十一五”规划》，将大力发展生物基产品，实现对化石原料的部分替代列为主要任务与发展重点。此后每个阶段的发展规划都对生物基材料产业给予高度重视。2021年2月1日，科技部下发“十四五”国家重点研发计划18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知。其中，低成本生物基工程塑料的制备与产业化入选重点专项。

2022年6月14日，中共中央宣传部举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会介绍了中国工业和信息化发展成就，特别提到新材料产业产值实现翻番。“十四五”时期是生物产业迅猛发展的重要机遇期，未来，生物基材料大有可为。

应用前景光明

其实，生物基离我们并不遥远，在塑料领域也广泛应用。2021年1月1日，随着“禁塑令”正式施行，全国餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管。“一开始的替代品是纸吸管，最近，聚乳酸、PBS及其合金吸管占了主流，这些都属于生物降解塑料。”季君晖说。除此以外，大家比较熟悉的服装面料棉、麻、丝，都属于生物基。目前，生物基材料处于重要突破期，更多产品逐渐进入市场。

2020年6月，国产体育用品企业特步集团（以下简称“特步”）推出全球首款生物基材料聚乳酸风衣。特步集团董事局主席兼CEO丁水波介绍，聚乳酸是利用菌群使玉米、秸秆等农作物发酵制成。“这种菌群是最关键的核心技术，之前都掌握在美日等发达国家手中。我们的合作伙伴安徽丰原集团自主研发出菌群，并运用到聚乳酸的研究中。”

山东烟台的万华全球研发中心，科研人员在进行生物基TPU材料产品研发

除了助力减碳，在特定条件下，聚乳酸材料服装在土壤中存留一年时间就可自然降解，不会造成环境污染。如今特步服装聚乳酸含量已从19%升至100%，并将其广泛用于卫衣、短袖等产品，年销售量也从约4千件上涨到2021年的3万件。“这个数字在整体大盘中实在不值一提，但却超出预期，意义重大。”丁水波说，受产量和技术影响，聚乳酸产品定价略高于普通面料。“我们研发这些产品主要是在推广环保服装的概念，把其定位于履行社会责任，进行可持续的环保探索。然而，目前来看，对于消费者来说，为环保买单的意向逐年增多，这也体现了公众对于环境的重视，未来会有很大市场。”国家政策支持、技术壁垒突破、公众接受度日益提升，生物基材料的发展迎来了天时地利人和。

丁水波介绍，目前，在特步所做的环保材料实践中，生物基材料的利用占到了80%。主要原料以棕榈油代替化石基的生物基环保概念鞋将在年底发布，特步生物基材料从服饰渗透到鞋履，并将持续扩大。2022年，特步与中国纺织工业联合会合作，对两款T恤进行碳足迹测算，并对集团全产业链的碳排放进行核算，为今后的减碳措施做出数据支撑。

突破产业发展难题

在季君晖看来，目前生物基材料在产业化道路上还面临较多问题。“从技术角度来说，原料的选择、制作途径的选择都需要进一步发展成熟。”他表示，使用生物基材料代替化石基材料，在工业和经济方面也有一定困难。

对此，科研人员做了许多积极尝试。季君晖介绍，目前，国家大力推进材料的生物化工联合制备——原料为生物基，通过生物化工相结合的手段，制备大宗化学品。如此一来，生物基材料与现有的产业基础就可以直接对接。

此外，从客户角度出发，目前很多生物基材料制品并不能实际感受到区别，企业研发性价比较低，这是生物基材料应用的一大限制。加大科技创新，拔得头筹，在不造成综合成本提升的同时，达到环保的目的，成为很多企业竞争的筹码。

陈嘉玥表示，“岚图作为电动汽车的高端品牌，用材的环保、健康、安全是重中之重。同时还要兼顾性能需求，克服传统材料的缺点，进行互补。”他举例，“比如说车体塑料，在传统塑料中加入生物基纤维改性成一种新材料，相比之下更坚固，产品厚度就可以降低，达到减重的效果；用于后备箱搁物板、门板骨架等部位的材料使用新型国产生物基纤维，与传统麻纤维相比，消除了异味的缺陷，使客户得到更好的体验。”

同样，特步也在不断进行技术升级。由于生物基面料的特性，之前市面所售生物基服装只有白色。丁水波解释，“着色温度过高容易对聚乳酸材料产生破损，降低温度其色牢度又达不到上市标准。”特步攻克了聚乳酸面料的着色难题，使生物基面料的应用“多彩”起来。“在穿着方面，通过与天丝结合进行混纺技术的提升，顾客肤感更舒适，更愿意进行消费。”

对于某些产业来说，所需的化工原料十分匮乏，生物基材料价格反而颇具优势。季君晖说，生物基尼龙近些年发展较快。他举例，上海凯赛生物化工有限公司一款畅销尼龙，就是通过一种在中国十分过剩的生物基原料制成。制备途中产生的生物基材料二元酸同样是国外市场的抢手货，占据全球80%以上的市场份额；宁夏伊品生物科技股份有限公司制作各种饲料、食品添加剂，公司利用生产过程中产生的过量生物基原料来制备尼龙，并可进一步生产衣服、塑料制品等产品。

“这是产业向好的迹象。”季君晖说，一旦产业成熟，规模扩大，产量增加，价格自然就会下降。他对这一天的到来很有信心，“相信生物基产业马上能迎来快速发展。”