生物基材料作為具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧?,有其廣闊的市場前景。但是我國生物基材料目前面臨產業(yè)規(guī)模小、勞動生產率低、技術結構不先進等問題,科研與產業(yè)脫節(jié),70%~80%要依靠進口,基礎研究水平不高直接制約了新技術和新材料的開發(fā)和應用。
雖然我國在PHA、PLA等方面的研究和產業(yè)化取得了一些進展,但同美國、歐洲、日本等發(fā)達國家相比,我們生物基材料的產業(yè)發(fā)展還面臨著諸多的問題有待解決。到目前為止,生物基材料的主要知識產權仍掌握在美、歐、日等發(fā)達國家。
未能和石油基材料直接競爭
現(xiàn)階段PLA和PHA等環(huán)境友好材料屬于新興的材料產業(yè),在價格方面,聚丙稀的價格低于1美元/公斤,而一些便宜的生物可降解塑料的價格也需要3~6美元/公斤,因而還不能與大量生產的以石油工業(yè)為基礎的塑料材料進行直接的競爭。
高成本由多種因素造成的。首先在生產環(huán)節(jié)上,大規(guī)模工業(yè)化技術還不成熟、生產成本還需大幅降低,加工技術水平還不能使產品性能滿足需要和加工成本仍居高不下。決定微生物合成PHA費用居高不下的主要因素之一是底物,即用于生產PHA的原料。
事實上,單獨生產PHA,底物的成本占到總成本的28%~50%。在這方面,我國科學家們選擇奶制品工業(yè)的乳清、糖蜜、廢水、活性污泥、造紙工業(yè)的纖維素水解物、植物油和動物脂肪的廢脂以及生物柴油副產物等工農業(yè)廢棄物為原料用于PHA的微生物發(fā)酵合成。
雖然取得了一定的研究成果,PHA研究的整體水平已不再在發(fā)達國家之下,但仍然需要加大基礎研究科研投入和資助力度,在選擇便宜可再生的原料用于PHA合成、提高原料轉化率以及發(fā)現(xiàn)新型PHA等方面進行創(chuàng)新的基礎研究。
此外,還應該改變目前國內大部分生物基材料的研究都由政府提供的弊端,積極引導開發(fā)基金和風險基金的介入。應該組織強有力的相關機構大力推動生物基材料的發(fā)展和應用,并鼓勵大型公司致力于生物基材料的應用。
此外,從PHA到完成制品還需要很復雜的加工工藝,首先,在PHA原料基礎上,添加增塑劑、干性劑或其他混料,成為粒料(compound);再將粒料轉變成膜、片、板、纖維等材料;再將材料加工成終端制品。這類后續(xù)研究70%集中在粒料階段,也會延續(xù)到終端制品階段。在國外,產業(yè)分工明確,專門從事后續(xù)應用研究的企業(yè)會跟進,在中國卻缺少專門從事基礎原料應用研究的公司。雖然越來越多的企業(yè)意識到了生物基材料的重要性,但由于研發(fā)力量和資源的限制,它們大都是重復文獻或專利中報道過的工作,很難產生創(chuàng)新性的成果。因此,應著重關注產學研的結合。
我國是世界較大的發(fā)酵大國,有大量的發(fā)酵能力,不需要重新建設新的發(fā)酵設備,就能形成規(guī)模生產。直接應用原有生產線生產,必須提供參數(shù)、加工工藝以及生產設備的調整辦法。這些問題的解決,有賴于科研機構、產業(yè)界等的通力合作,相互配合。
為了扶植這個新興工業(yè)的發(fā)展,可以通過整合國內研發(fā)和產業(yè)化力量,加快一至兩種有自主知識產權的新材料的產業(yè)化。唯有實現(xiàn)可再生資源的利用,我國經(jīng)濟的發(fā)展才能實現(xiàn)可持續(xù)性。在石油供應成為問題之前,我國必須建立用可持續(xù)發(fā)展的方式獲得材料的技術儲備。
還未成為真正的產業(yè)
生物法合成新型生物基材料已經(jīng)成為一個新材料生產、開發(fā)和應用的方向,該領域的研究充分體現(xiàn)了多領域、跨行業(yè)的現(xiàn)代科技產業(yè)特點,生物基材料將在人類的環(huán)境保護、醫(yī)藥保健等方面發(fā)揮重要作用。
生物基材料以可再生的原材料為原料,渴望在許多應用中替代傳統(tǒng)聚合物。但我國生物基材料發(fā)展還未能成為一門真正的產業(yè),生物基材料研究尚未得到足夠的經(jīng)濟支持,除了與我們的基礎研究水平不高有關,還與科研機構和產業(yè)部門脫節(jié)、產業(yè)部門未充分認識生物材料在未來世界經(jīng)濟產業(yè)中的重要地位有關。
技術本身不能適應市場,工程化薄弱,技術要素與管理要素脫節(jié),資金投入不足。當然這也與科研成果尚未給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益,損害企業(yè)的投資積極性密不可分。要解決這個問題,改變我國生物材料依賴進口的狀況,需要科研部門和產業(yè)機構更好的相互信任與合作。
隨著有關部門和研究機構對PHA的研究和開發(fā)工作重視程度的提高,我國將產生越來越多的生產和應用知識產權。由于PHA材料的結構和功能的多樣性,PHA將能適應各種不同的應用要求,特別是PHA的生產符合可持續(xù)發(fā)展的要求,有可能成為一個大的支柱產業(yè)。
此外,在PHA等生物基材料的市場推廣方面還缺少配套的鼓勵政策。現(xiàn)在在生物基材料市場,由于我國的法律較發(fā)達國家滯后。市場尚未被充分開發(fā),也未引起國際大公司的充分重視。在我們可以在技術上與國際水平競爭的同時,我國應及早制定相關配套的鼓勵政策,確保我國的生物基材料企業(yè)保持強的市場競爭能力,將在市場需求必然不斷擴大的未來占據(jù)有利位置。
我國高達40%的石油依賴程度,以及接近2000萬噸的塑料制品消耗量造成的“白色污染”都在呼喚著生物基材料的迅速發(fā)展。同時,2010年上海世博會以及2010年廣州亞運會更提供了一個“循環(huán)經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟”的理想平臺,對發(fā)展生物基材料將起到巨大的宣傳和推動作用??梢灶A見,未來幾年以可再生資源為基礎的生物基材料將迎來發(fā)展的大好時機。
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