來源：中國合成樹脂網 2022-06-28 10:31:55
TK生物基材料報道，今年以來，我國明確了“雙碳”目標，要努力爭取2060年前實現碳中和，而想要盡快實現碳達峰到碳中和的過渡，利用現代先進生物技術、加快研發符合綠色發展的新材料是非常有必要的。在這樣的情況下，工信部發布的《“十四五”工業綠色發展規劃》中提到要著重推廣有利于環保事業發展的綠色低碳材料，并將多種生物基材料納入了原材料重點任務，受到了許多關注。而如今，生物基產品已經逐漸出現在大眾視野中。
生物基材料主要指利用谷物、豆科、秸稈、竹木粉等可再生生物質為原料制造的新型材料和化學品，包括生物基化工原料、生物基塑料、生物基纖維、生物基橡膠以及生物質熱塑性加工得到的塑料材料等。生物制造以生物質為原材料或運用生物方法進行大規模物質轉化，生產過程綠色、條件溫和且具備經濟性，可以大幅減少原材料和能源消耗以及降低操作成本。
在此基礎上，生物基材料應用的范圍非常廣泛，可以應用于航空航天、汽車制造、奢侈品、醫療器材以及食品工業等領域，滿足多種需求，所以我們能看到生物基產品的種類與數量在逐年遞增。
生物基材料，為什么說是真正環保的材料呢？只是因為它所使用的原料與尼龍不同嗎？答案當然不是，生物基材料作為一種前沿技術產物，相較于傳統材料，生物基材料有效減少了生產過程中的碳排放。例如，生產1kg尼龍-56碳排放量相比生產1kg尼龍-66減少了4.31kg，碳排放能夠有效量化減少。
最關鍵的是降解的難題，大部分尼龍材料很難降解，需要長達幾十年的降解，并且降解后產生的有害物質也非常多。而生物基材料廢棄時，可經由燃燒或堆肥等生物降解法，轉變為水和二氧化碳等無毒小分子，重新進入自然循環中，維護整個生態平衡，無需擔心造成環境污染。
長期來看，生物基材料與生物基產業會是發展趨勢，這個項目如果推開的話，應該是對碳中和最大的貢獻。要知道，生物基材料不僅對對碳中和目標實現具有重要意義，對使用玉米等糧食原料的經濟效率也更高，自然充分被市場所認可和接受。
最關鍵的是，生物基材料是國內掌握的技術之一，不被壟斷受限。國內有幾家可以生產生物基材料的企業，甚至助凱賽生物的全球市占率達到80%，處于絕對龍頭地位，不會被技術鎖死，這也是我們切換到生物基材料的一個重要的新思路。
那么，生產生物質新材料，都有哪些新技術呢？今天，就讓我們一起來探索秸稈的逆襲之路。
1、秸稈生物反應堆技術增收探秘
秸稈生物反應堆技術是個啥？“說白了就是把秸稈、綠化垃圾和海藻等海洋垃圾按一定比例混合，再和適量生物菌劑一起埋到土里，經過2個月發酵，反應堆里的有益微生物就能增加土壤的有機肥質，有助于胡蘿卜生長?！逼烟m村黨支部書記吳江濤說，“反應堆不僅能增加土壤有機肥質，還能釋放大量二氧化碳促進植物光合作用，使胡蘿卜產量提高30%至50%。更重要的是，有了這技術，不用化肥和農藥，胡蘿卜品質也提升了?！?/p>
“書記的話不假，12畝的胡蘿卜，原來一茬總產量2500公斤，現在是5500公斤；原來胡蘿卜批發價1元/公斤，現在有機胡蘿卜10元/公斤。一茬比原來多掙5萬多元。”祖永明說，村里胡蘿卜種植是一年兩茬，第一茬是2月到5月，第二茬是8月到11月，農閑的4個月正好是秸稈生物反應堆發酵的時間，“我覺得這新技術就是給我們村胡蘿卜量身定制的。
撥亮一盞燈，照亮一大片。蒲蘭村秸稈有機免疫胡蘿卜種植基地產生了很好的示范帶動作用。“比起播種時看熱鬧的人，現在排隊取經的少說也有100來人。”祖永明說。
新技術的引進源于鎮里的引導。今年以來，北戴河區牛頭崖鎮提出“技術助農、生態發展”理念，把科技助推低碳發展作為主攻方向，大力發展特色農業產業。該鎮通過和區農業農村局對接，讓秸稈生物反應堆技術在蒲蘭村落地生根。
如今，蒲蘭村的胡蘿卜“顏值”高了，口感好了，成了消費者的“新寵”，吳江濤正積極組織注冊商標，打造品牌優勢。
2、秸稈變地膜，也可變的比鋼鐵硬？
要想收成好，地膜是個寶。然而，隨著地膜使用范圍擴大，也給農村地區帶來了“白色污染”。如何解決這一問題？在山西生物質新材料研究院里，研發工程師正在把秸稈等農林廢棄物進行生物煉制，從而生產出優質、安全并可降解的生物地膜，真正實現變廢為寶。
這種生物塑料只需要6-9個月就可以完全降解，有效解決傳統石化塑料帶來的白色污染，可應用于一次性餐具、塑料制品、農用地膜等。
利用生物煉制方法，從秸稈中提取酶解木質素，經過新材料轉化技術，還可以得到生物樹脂。這種生物樹脂韌性強，可與碳纖維結合形成碳纖維復合材料，這種碳纖維復合材料的硬度是鋼鐵的4到5倍，重量卻只有鋼鐵的五分之一。解決了目前市面上常用的環氧樹脂韌性差的“卡脖子”技術問題。
3、秸稈回收有難度，基因編輯顯身手
中國是農業大國，秸稈資源的開發利用，既涉及到農業生產系統中的物質轉化和能量循環，成為循環農業和低碳經濟的重要實現途徑，是農業農村社會經濟可持續發展的必然要求，也是全球環境保護發展的必然趨勢。
基因編輯技術是近年來發展起來的一種能夠定向改造生物基因組DNA的工具，其中應用最為廣泛的是CRISPR/Cas9系統，它對DNA中堿基序列的改造，比如插入、刪除替換堿基或一段堿基序列，使基因編碼的氨基酸發生變化，從而實現相關基因功能的喪失或改變。
面對這些常規方法難以解決的問題，華南農業大學吳藹民教授團隊采用CRISPR/CAS9基因編輯技術，對水稻UXE（UDP-木糖差向異構酶）和XAT（木聚糖阿拉伯糖基轉移酶）部分基因進行敲除，獲得了三個部分敲除UXE和XAT基因的雙突變體，結果發現突變體中木聚糖中側鏈阿拉伯糖含量大大降低，纖維素結晶度降低，使得細胞壁結構松動，增加了纖維素酶的可及性，從而使得細胞壁都更易被處理破壞。這項研究通過基因改造降低了秸稈處理的難度，為秸稈回收處理增加了更多的可能性。
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