发展生物质新材料 开拓“双碳”新路径

山西生物质新材料产业研究院推进生物炼制和新材料深加工

“用秸秆、芒草等农林废弃物展开生物炼制，生产出优质、安全可降解的新材料，不仅变废为宝，还能制成农用地膜、用于地铁车身等，既能解决国产环氧树脂韧性不足的‘卡脖子’问题，更帮助实现碳中和碳达峰的‘双碳’目标。”3月31日，在位于山西综改示范区的山西生物质新材料产业研究院内，院长桑涛正通过远程视频与同事一同讨论试验进展。

依托桑涛及其团队，山西生物质新材料产业研究院成为太原市国家重大人才工程专家工作站之一，目前，该团队建设的生物质新材料加工厂预计今年建成投用，届时在改善生态系统质量和节能减排的同时，更突出对国家重大战略的生态支撑。

让耕地告别白色污染

“这种地膜由玉米秸秆制成，6至12个月会自然降解为二氧化碳和水，是环境友好的新材料。”山西生物质新材料产业研究院内，科研人员正在讲解一组地膜在土壤中自然降解的实验场景。

地膜在农业生产中大量使用，铺上它，增温、保湿、保土、保肥、防杂草等。大量残留的石化基地膜却成为“白色污染”，因不能降解，影响农业环境，更破坏土壤结构。作为有机旱作农业高质量发展示范地区，山西省地膜使用量大，之前也投入大量资源开展可降解地膜的研究，但由于成本高、性能局限等原因，效果并不理想。

“山西有丰富的秸秆资源，我们正是用以秸秆炼制的乳酸作为原料，生产可降解的生物塑料，再制成农用地膜，废弃后可实现自然降解。”一位科研人员为算了一笔账：山西省秸秆资源丰富，多数为玉米秸秆，如全部再利用可生产上百万吨的生物塑料、生物树脂及碳基新材料，利用前景非常广阔。

环保碳纤维

太原地铁2号线的开通运营，畅通了市民的出行，绿色节能的设计更是广受好评。

运行过程中，车身材料具备坚固、轻便的性能至关重要。这一要求恰巧与该研究院尝试的碳基新材料的优异性能不谋而合。

桑涛及其团队经过近10年的努力，从秸秆中制取高纯度、高活性且具有阻燃性的木质素，以此作为原料合成生物树脂，用作碳纤维复合材料的基体树脂，显著提升了这一复合新材料的机械性能和环保性能，更解决了国产环氧树脂韧性不足的卡脖子问题。而且，每使用1吨生物树脂可减排二氧化碳15吨，正契合城市轨道交通绿色、节能、低碳的发展理念。

据介绍，碳纤维是生产航空航天高科技设备的优质材料，“生物树脂”的成功研发有望改变国内高性能树脂依赖进口的现状。

基于此，该研究院经过与太原市轨道交通发展有限公司的论证和协商，拟率先将这一新材料应用到太原地铁1号线的车辆制造上，在全国城市轨道交通轻量化和低碳化发展中做出示范。

规模化产业链条

“我们正在以高端化、规模化、全链条发展为方向，以产业化技术突破和规模化应用，带动生物基新材料产业迈向量质齐升。”山西生物质新材料产业研究院的有关负责人表示，科研团队正开展生物基高分子新型材料的产品应用技术开发，重点发展可降解生物塑料、生物基碳纤维复合材料等产品，加快在环保和先进制造、等领域的推广应用，打造国内重要的生物基新材料产业基地。

更令人欣喜的是，首个生物质新材料加工厂正在加紧建设，一期工程完工后年产量为4000吨，全部完工后年产量将达到2万吨。据测算，生产1万吨可消耗秸秆3.5万吨，减排二氧化碳近32万吨，折算可节约11.8万吨标准煤，相当于160个标准风力发电机或267个光伏发电机组的年减排量。

如果这一模式能在省内和全国推广复制，将形成秸秆生物炼制和生物基新材料产业集群。不仅是农作物秸秆，生态修复植物——芒草这样的多年生高大草本，也可作为生物炼制的优质原料，其发达的根系不仅可以防止水土流失和修复矿山，而且还能够在土壤中固定大量的二氧化碳，其减排效也将翻番。

山西生物质新材料产业研究院被山西省工信厅确定为首批山西省工业和信息化领域产学研新型研发机构。按照发展规划，桑涛带领研究团队将继续推进建设生物炼制工厂和新材料深加工工厂，推动以可再生资源为基础、先进生物与新材料技术为核心竞争力的产业转型发展，打造成为助推工业“结构反转”的新引擎，为碳达峰、碳中和开辟一条新路径。