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當今社會，科學技術從來沒有像今天這樣深刻影響著國家的前途命運，從來沒有像今天這樣深刻影響著人們的生活方式。我國一些科技成果在國際上已經進入先進行列。但是，我們必須清醒地認識到中國的科技創新能力同發達國家相比仍有較大的差距。

如何協調企業、高校與政府之間的關系，構建高效的產學研創新模式是關鍵。產學研結合，知易行難，是我國科技界長期以來的痛點。我國高端制造技術產業鏈不健全，但在中低端產業制造方面具有明顯的優勢。如何針對中國國情和國家需求，實現綠色發展，填補我國的短板十分重要。我想就化工新材料行業，來談談如何做到產學研結合，實現材料產業的轉型升級。

主講嘉賓

中國工程院院士

歐陽平凱

南京工業大學教授、博士生導師、江蘇省產業技術研究院名譽院長、中國生物工程學會名譽理事長。他是我國最早介入生物化工領域的學科帶頭人，作為中國生物制造和工業生物技術的先行者和倡導者，長期研究生物技術應用于化工、材料、精細化工品的先進工程制造。他和他所領導的團隊在生物催化工程、新型生物化工裝備以及低劣生物質生產材料、能源和化學品，減少環境污染方面作出了系列率先的卓有成效的工作，其中應用生物催化劑的反應與分離耦合方法，在手性化合物的生物制造以及高能磷酰化合物生產應用中效果顯著，分別獲國家科技進步一等獎和國家技術發明二等獎。

精彩觀點

傳統高分子材料給人們生活帶來便利、改善生活品質的同時，其使用后的大量廢棄物也與日俱增，給人類賴以生存的環境造成了不可忽視的負面影響。當前，尋找新的環境友好型材料迫在眉睫，而可生物降解材料正是解決此類問題的有效途徑。

材料制造的原料可持續性供給亟待加強

目前傳統材料制造的原料多依賴煤、石油、天然氣等化石資源。我國化石資源具有煤多、油少、氣低的特點，材料制造的原料可持續性供給亟待加強。以生物質為原料的生物制造是綠色、低碳、可持續的經濟發展模式，有研究表明若人類能利用全球生物量的7%，就可以解決資源、能源等難題。國際上許多國家都制定了生物質為原料的制造業發展戰略，例如美國采用玉米作為原料、巴西采用甘蔗。但是以糧食作為生物制造的原料不符合中國的國情，我們國家人均淡水資源僅為世界平均水平的1/4，人均耕地不足1.4畝。因此，不與民爭糧，不與糧爭地，保證糧食安全還是基本國策，使用糧食作為制造的原料并不是長久之計。

那么我們中國材料制造的原料該從哪里來呢？統計數據表明，中國以不到世界7%的土地承載全球近1/3的秸稈等中低品位生物質排放，若不加以充分利用，會形成嚴重排放問題，造成水體富營養化。所以，如何將這些秸稈等中低品位生物質進行高值化利用，不僅可以解決材料制造的原料來源問題，還可以降低其對環境的污染。

然而，要實現秸稈等生物質的高值化利用，秸稈中關鍵組分木質素的有效利用是關鍵。從生物燃料酒精的發展歷程來看，木質素的高效利用將是解決目前纖維素酒精困境的有效路徑。將秸稈等生物質中的木質素高值化利用后，預計可使秸稈原料制燃料酒精的綜合成本比糧食原料降低30%以上，有效提高木質纖維素產燃料酒精競爭力。從而，可以推動木質纖維素為原料的生物轉化拓展，相關技術可滲透到包括材料、能源、醫藥、食品、環境保護等多個國民支柱產業的發展，對我國的傳統材料制造產業的轉型升級也將起到極為重要的作用。

尋找新的環境友好型材料迫在眉睫

傳統高分子材料給人們生活帶來便利、改善生活品質的同時，其使用后的大量廢棄物也與日俱增，給人類賴以生存的環境造成了不可忽視的負面影響。

值得關注的是，一次性塑料制品，使用壽命較短，而物化性質穩定，自然降解難。因而大量一次性塑料制品廢棄物的產生導致包括“白色污染”在內的各類環境污染問題頻繁出現，嚴重危害土地與水體生態安全及人類和動物生命健康，現已成為我國環境污染治理中的一項頑疾。

當前，尋找新的環境友好型材料迫在眉睫，而生物可降解材料正是解決此類問題的有效途徑。生物可降解材料可在環境微生物的作用下分解，最終被無機化而成為自然界中碳元素循環的一個組成部分，是一次性塑料制品的理想材料，是解決塑料廢棄物污染的重要途徑。據Helmut Kaiser 咨詢公司的報告，全球生物降解塑料市場將快速增長，預計年均增速可達8%～10%，將由2007年的10 億美元增加到2020 年的100 億美元。目前全球研發的生物降解塑料已達幾十種，進行批量生產或工業化生產的品種包括：微生物發酵合成的聚羥基脂肪酸酯（PHA），化學合成的聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、脂肪族／芳香族共聚酯、二氧化碳／環氧化合物共聚物（APC）、聚乙烯醇（PVA）等。單一組分的生物可降解材料在應用過程中可能會面臨一些困難。

像聚乳酸，它不僅來源于生物質原料，而且具有良好的生物可降解性能，已經在食品、醫療等領域廣泛應用。但聚乳酸本身具有冷脆、不耐溫等缺陷，限制了其大規模應用。我們使用同樣生物質來源的木質素對聚乳酸材料進行改性，不僅保留了材料的生物可降解性，而且改善了聚乳酸材料性能的缺陷、降低了成本。未來，我們還可以開發新一代生物質來源的呋喃二甲酸為基礎的生物可降解材料，性能更好、應用范圍更廣。

按照有機碳碳源進行生命周期評價，相對傳統化石基塑料，一噸生物基高分子可至少節約6噸原油、減少3噸二氧化碳排放。如果用生物基高分子替代傳統一次性塑料制品300萬噸，則可節約原油1800萬噸，減少二氧化碳排放900萬噸。

突破相關產業鏈的限制，需要我們自主創新

我國化工新材料的產品難以突破已有傳統產品體系的局限，大量材料依賴進口，部分產品成了“卡脖子”問題。就拿尼龍66材料來說，其核心原料己二胺80%以上依賴進口，自給率嚴重不足。這次中美貿易戰中，尼龍66材料赫然在列。目前，己二胺最有競爭力的生產方法是己二腈法，但己二腈合成技術國內沒有得到解決，被國外跨國公司長期壟斷。由于己二腈合成技術中需要使用氫氰酸，環境安全隱患大，國內缺乏從研發至工程化經驗，國外先進的己二腈關鍵核心技術更是要不來、買不來、討不來。如何突破己二胺長期依賴進口對相關產業鏈的限制，需要我們自主創新。

我們開發出生物合成戊二胺的技術路線，以可再生生物質資源替代傳統的化石資源，以生物催化合成二元胺代替苛刻的氫氰化反應。我們以戊二胺為原料合成了尼龍56材料，結果表明在紡織材料方面，尼龍56不僅具有傳統尼龍66的結構強度，而且在吸水性、柔軟性、適穿性方面更好。此外，以戊二胺為基礎，我們還可以開發尼龍510、尼龍54以及五亞甲基二異氰酸酯等等，這樣就可以突破己二胺產品鏈的限制。但是，戊二胺為基礎的相關材料屬于新產品，其開發應用還需要我們不斷深入開展。因此，我們要通過不斷自主創新，建立具有中國特色的產品體系，打破國外壟斷。

在科技競爭的今天，材料行業的轉型升級是“兩個替代、一個提升”，即以生物可再生資源取代化石資源的工業原料路線替代，實現低碳經濟與工業可持續發展；以合成生物學技術、微反應技術等前沿技術、顛覆性技術來取代傳統的化學催化的工藝路線替代，實現節能減排、綠色環保；以現代生物技術提升傳統化工技術產業，實現產業結構調整與競爭力的提升。

（本文為歐陽平凱院士在2018年8月28日 “江蘇省科學技術獎勵大會暨科技創新工作會議”上發表的演講，經本人授權，徐兢整理，有刪節）

2018年09月04日《揚子晚報》第A5版：http://epaper.yzwb.net/html_t/2018-09/04/content_488533.htm?div=-1