春天的貴州，微風(fēng)不燥。煙葉地里，農(nóng)民起壟、覆膜春耕忙。
技術(shù)員小葉拿來一批新地膜，興致勃勃地向大家推廣、介紹。去年他親眼見證了這款地膜的神奇之處?！笆褂眠@款地膜，不需要人力或機(jī)械回收，到了第六個(gè)月它會自動消失在土壤中，沒有任何污染?！?span style="display:none">hxz即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
“真有這么神奇嗎？我不信。”人群中有人起哄道。
“真的有，這可是中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所（以下簡稱長春應(yīng)化所）研制的產(chǎn)品，大家要相信科學(xué)?！毙∪~爽朗地回答道。
聚乳酸生產(chǎn)車間。
這款由中國科學(xué)院院士陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可降解地膜，不僅“可消失”，而且“壽命可調(diào)”。例如，葉菜等短周期植物的可降解地膜壽命是2個(gè)月，土豆等長周期植物的可降解地膜壽命是4個(gè)月。
日前，新款地膜產(chǎn)品依托的高性能聚乳酸產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)獲中國科學(xué)院杰出科技成就獎。
做“中國人自己的聚乳酸生產(chǎn)線”
說到可降解，繞不開本世紀(jì)初全球矚目的“明星”環(huán)保材料——聚乳酸。它取材于玉米、木薯、纖維素等材料，將其埋入土里或植入人體內(nèi)，經(jīng)過幾個(gè)月到幾年時(shí)間，便會降解為小分子，最終成為水和二氧化碳。而且，其生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳量僅為傳統(tǒng)塑料的一半甚至更低，對環(huán)境、人體影響甚小。
這樣的環(huán)保材料吸引了陳學(xué)思的目光。當(dāng)時(shí)他剛結(jié)束美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和生物物理專業(yè)博士后研究歸來，與浙江海正集團(tuán)董事長白驊一拍即合，立志要做“中國人自己的聚乳酸生產(chǎn)線”。
白驊此前找過不少大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)，可幾乎每次都無功而返。因?yàn)榫廴樗岬膯误w丙交酯當(dāng)時(shí)在中國沒有人能做出來，更不用說下一步的聚合了。
最后這一難題被陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)拿下。經(jīng)過3年攻關(guān)，他們提出了有工業(yè)化前景的技術(shù)總體方案，將丙交酯的產(chǎn)量由幾克穩(wěn)定在幾百克，使中國在生物可降解塑料領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步?！爱?dāng)時(shí)丙交酯1公斤市場售價(jià)為1萬元左右，我們將價(jià)格打了下來，如今1公斤僅售15元左右?！标悓W(xué)思回憶道。
雖然聚乳酸在科研界大熱，但實(shí)驗(yàn)室獲得的成功卻并沒有馬上換來國內(nèi)市場的認(rèn)可。
上世紀(jì)初，團(tuán)隊(duì)成員邊新超扛著一麻袋原料到浙江一家知名文具廠，當(dāng)場制作了一把聚乳酸尺子。老板夸了一句“東西真好”，就再無下文。
陳學(xué)思并沒有放棄從最開始就堅(jiān)持的產(chǎn)業(yè)化路線。這與他的父親陳文啟的科研理念不無關(guān)系。陳文啟也是長春應(yīng)化所的研究員。“父親做科研一直瞄準(zhǔn)的是產(chǎn)業(yè)化，曾主導(dǎo)尼龍-11的研發(fā)。他動手能力很強(qiáng)，很多別人做不出的實(shí)驗(yàn)，他都能做出來。”受到父親的熏陶，陳學(xué)思認(rèn)為“科研的一個(gè)重要價(jià)值在于走入百姓家”。
陳學(xué)思把目光對準(zhǔn)了30噸中試生產(chǎn)線。2003年，邊新超領(lǐng)命前往浙江省臺州市。當(dāng)時(shí)他是剛工作3年的小年輕，帶著一個(gè)8人小團(tuán)隊(duì)。4年后，長春應(yīng)化所與企業(yè)建成了5000噸/年產(chǎn)能的示范線。這是國內(nèi)第一條聚乳酸示范線，也是全球第二條聚乳酸生產(chǎn)線。
2015年，陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)將這條生產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)至1.5萬噸/年，幫助企業(yè)首次在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了萬噸級聚乳酸穩(wěn)定生產(chǎn)。至此，美國、中國、歐洲在全球聚乳酸行業(yè)形成了三足鼎立的態(tài)勢。
基礎(chǔ)科研與產(chǎn)業(yè)化路線齊頭并進(jìn)
一粒粒狀如瑩白米粒的聚乳酸，并非天然完美。
最開始，用聚乳酸制作的T恤腋下總是最先破口，用聚乳酸制作的文具放置時(shí)間一久便容易破碎，用聚乳酸制作的嬰兒奶瓶最開始連一次蒸汽消毒都扛不過去……望著一堆堆失敗的產(chǎn)品，團(tuán)隊(duì)成員也曾陷入困頓。
用聚乳酸制成的餐具。長春應(yīng)化所供圖
“我們以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，提前做好基礎(chǔ)研究，不為發(fā)論文做科研，而是為了讓產(chǎn)品能夠上貨架，堅(jiān)持基礎(chǔ)科研與產(chǎn)業(yè)化路線齊頭并進(jìn)?！标悓W(xué)思說，“首先你要有創(chuàng)新思想，解決技術(shù)難點(diǎn)，讓產(chǎn)品的技術(shù)含量達(dá)到國際領(lǐng)先?！?span style="display:none">hxz即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
面對聚乳酸的“不完美”，陳學(xué)思鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員大膽想象，努力發(fā)掘聚乳酸的“潛能”。團(tuán)隊(duì)總結(jié)聚乳酸的三大不完美之處，分別為耐熱差、韌性差、貨架期短。為此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了成核劑、增韌劑體系，完美解決了前兩大不完美。而貨架期短，讓團(tuán)隊(duì)犯了難。如何在可降解與長貨架期之間保持適度的平衡成為考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)智慧的難題。
“通過設(shè)計(jì)特定結(jié)構(gòu)的抗水解劑，我們可以控制聚乳酸的水解速率，進(jìn)而調(diào)控聚乳酸使用壽命，且不破壞聚乳酸的可降解性。”團(tuán)隊(duì)成員、長春應(yīng)化所研究員劉焱龍介紹。汽車后視鏡等塑料配件的使用周期一般是15年，聚乳酸原本達(dá)不到這么長的壽命，但他們將這一不可能完成的任務(wù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，極大減少了汽車報(bào)廢后的污染，廢棄產(chǎn)物可以分解為水和二氧化碳等對環(huán)境無害的小分子物質(zhì)。
為了聚乳酸順利研發(fā)、生產(chǎn)，陳學(xué)思的父親“老陳老師”一直工作到住院的前一刻?！坝幸淮危液汀详惱蠋煛蚬ぷ魃系氖鲁车交ゲ焕聿?，可沒想到第二天他就笑盈盈地拿著西瓜來找我?！眻F(tuán)隊(duì)成員、長春應(yīng)化所研究員龐烜回憶道。
2020年，“老陳老師”因病去世。清明節(jié)前，大家來到“老陳老師”墓前，一坐就是大半天，陪老爺子“嘮嘮”項(xiàng)目進(jìn)展，仿佛他從未離開。
拒絕“哪個(gè)熱門做哪個(gè)”
聚乳酸單價(jià)曾一度從每噸1.8萬元飆升至4萬元。那時(shí)，找陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)要材料的廠商絡(luò)繹不絕。旁人笑道，“不用干別的，光倒騰原材料就可以實(shí)現(xiàn)財(cái)富自由”。
但“躺平”從來不是陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)的追求。更何況，聚乳酸發(fā)展經(jīng)歷的起伏，遠(yuǎn)不止人們看到的那么簡單。歐洲推廣可降解材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料的步伐緩了下來，美國也從紙吸管又退回到塑料吸管時(shí)代，而國內(nèi)全面推廣限塑令的時(shí)代還未到來。就連邊新超在臺州的示范生產(chǎn)線，也被人揶揄過“快倒閉了吧”。
產(chǎn)業(yè)化初期需要經(jīng)費(fèi)支持，而這個(gè)時(shí)候不少企業(yè)沒見到效益不敢投資，陳學(xué)思就拿出自己的工資和多年積蓄，“自籌經(jīng)費(fèi)”搞產(chǎn)業(yè)化。
那是2004年深冬，中試生產(chǎn)線的調(diào)試正處于關(guān)鍵階段，銀行賬戶的余額卻已逼近“警戒線”。財(cái)務(wù)總監(jiān)第三次遞上紅色報(bào)表時(shí)，陳學(xué)思摸出貼身口袋里的銀行卡，把自己的積蓄投入到生產(chǎn)線。受他感召，邊新超等團(tuán)隊(duì)成員也紛紛盡自己所能“借”錢給企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，拿出工資支持產(chǎn)業(yè)化工作。
往后的852個(gè)日夜，陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)每日工作12小時(shí)以上。夏季車間溫度經(jīng)常達(dá)到52℃，工作人員因持續(xù)出汗引發(fā)皮膚濕疹，需每小時(shí)更換浸透鹽漬的工作服；冬季夜間氣溫降至-10℃，多人出現(xiàn)手腳凍傷，但這些困難都沒能降低大家的工作熱情。
2007年4月，隨著第一粒聚乳酸樹脂與收集罐發(fā)出清脆的碰撞聲，中控室的狀態(tài)燈全部轉(zhuǎn)綠。陳學(xué)思等人終于迎來了勝利。
從丙交酯單體到聚乳酸產(chǎn)品，20多年的產(chǎn)業(yè)化之路，陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持大宗量和高附加值兩個(gè)方向。
2021年，普立思生物科技有限公司在安徽省蕪湖市成立。普立思主打大宗量產(chǎn)品，主要應(yīng)用于地膜、一次性吸管、一次性紙杯、生物降解膠帶、無紡布等領(lǐng)域。一期項(xiàng)目7.5萬噸乳酸和5萬噸聚乳酸連續(xù)生產(chǎn)線已穩(wěn)定投產(chǎn)，下一步將朝著既定的30萬噸聚乳酸目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
陳學(xué)思還有一個(gè)身份——長春新區(qū)駐區(qū)企業(yè)的首席科學(xué)家。他說：“中小企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力普遍較弱，我們希望將浙江的成功經(jīng)驗(yàn)帶回長春，推動技術(shù)成果在大本營落地生根。”
位于長春蓮花山產(chǎn)業(yè)園的長春賽諾海思生物醫(yī)用材料有限公司，聚焦聚乳酸的高端應(yīng)用。陳學(xué)思布局了可吸收敷料、鼻腔止血材料、可吸收縫合線等六七個(gè)醫(yī)用產(chǎn)品。一期廠房建設(shè)已完成，2024年陸續(xù)投產(chǎn)。
這些高附加值的聚乳酸產(chǎn)品，與其他廠家生產(chǎn)的聚乳酸產(chǎn)品有何不同？
團(tuán)隊(duì)成員、長春應(yīng)化所研究員孫海舉例說，傳統(tǒng)金屬的心血管支架植入人體，如果發(fā)生二次栓塞，則無法再次植入支架治療，而聚乳酸心血管支架可降解，最后化為二氧化碳和水，消失于人體中，可根據(jù)臨床治療方案再次植入支架。
美國雅培公司曾開發(fā)聚乳酸心血管支架，但成本過高，一至兩克的心血管支架售價(jià)高達(dá)四五萬元。而陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)的心血管支架，成本被壓縮到幾千元，還兼具產(chǎn)品強(qiáng)度更高、患者使用時(shí)并發(fā)癥概率更低的功能。
回想這些年的經(jīng)歷，陳學(xué)思始終堅(jiān)信聚乳酸在未來會受到全球塑料行業(yè)的矚目和青睞。“正是這份‘堅(jiān)持專一’，我們從未改換賽道，拒絕哪個(gè)熱門做哪個(gè)。”
《中國科學(xué)報(bào)》(2025-04-22第1版要聞)
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