TK生物基材料報(bào)道，今年以來(lái)，我國(guó)明確了“雙碳”目標(biāo)，要努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，而想要盡快實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰到碳中和的過(guò)渡，利用現(xiàn)代先進(jìn)生物技術(shù)、加快研發(fā)符合綠色發(fā)展的新材料是非常有必要的。在這樣的情況下，工信部發(fā)布的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中提到要著重推廣有利于環(huán)保事業(yè)發(fā)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(diǎn)任務(wù)，受到了許多關(guān)注。而如今，生物基產(chǎn)品已經(jīng)逐漸出現(xiàn)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(zhì)為原料制造的新型材料和化學(xué)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(zhì)熱塑性加工得到的塑料材料等。生物制造以生物質(zhì)為原材料或運(yùn)用生物方法進(jìn)行大規(guī)模物質(zhì)轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)過(guò)程綠色、條件溫和且具備經(jīng)濟(jì)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(chǔ)上，生物基材料應(yīng)用的范圍非常廣泛，可以應(yīng)用于航空航天、汽車制造、奢侈品、醫(yī)療器材以及食品工業(yè)等領(lǐng)域，滿足多種需求，所以我們能看到生物基產(chǎn)品的種類與數(shù)量在逐年遞增。

生物基材料，為什么說(shuō)是真正環(huán)保的材料呢？只是因?yàn)樗褂玫脑吓c尼龍不同嗎？答案當(dāng)然不是，生物基材料作為一種前沿技術(shù)產(chǎn)物，相較于傳統(tǒng)材料，生物基材料有效減少了生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。例如，生產(chǎn)1kg尼龍-56碳排放量相比生產(chǎn)1kg尼龍-66減少了4.31kg，碳排放能夠有效量化減少。

最關(guān)鍵的是降解的難題，大部分尼龍材料很難降解，需要長(zhǎng)達(dá)幾十年的降解，并且降解后產(chǎn)生的有害物質(zhì)也非常多。而生物基材料廢棄時(shí)，可經(jīng)由燃燒或堆肥等生物降解法，轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸嫉葻o(wú)毒小分子，重新進(jìn)入自然循環(huán)中，維護(hù)整個(gè)生態(tài)平衡，無(wú)需擔(dān)心造成環(huán)境污染。

 

長(zhǎng)期來(lái)看，生物基材料與生物基產(chǎn)業(yè)會(huì)是發(fā)展趨勢(shì)，這個(gè)項(xiàng)目如果推開的話，應(yīng)該是對(duì)碳中和最大的貢獻(xiàn)。要知道，生物基材料不僅對(duì)對(duì)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義，對(duì)使用玉米等糧食原料的經(jīng)濟(jì)效率也更高，自然充分被市場(chǎng)所認(rèn)可和接受。

最關(guān)鍵的是，生物基材料是國(guó)內(nèi)掌握的技術(shù)之一，不被壟斷受限。國(guó)內(nèi)有幾家可以生產(chǎn)生物基材料的企業(yè)，甚至助凱賽生物的全球市占率達(dá)到80%，處于絕對(duì)龍頭地位，不會(huì)被技術(shù)鎖死，這也是我們切換到生物基材料的一個(gè)重要的新思路。

那么，生產(chǎn)生物質(zhì)新材料，都有哪些新技術(shù)呢？今天，就讓我們一起來(lái)探索秸稈的逆襲之路。

1、秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)增收探秘

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是個(gè)啥？“說(shuō)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(jīng)過(guò)2個(gè)月發(fā)酵，反應(yīng)堆里的有益微生物就能增加土壤的有機(jī)肥質(zhì)，有助于胡蘿卜生長(zhǎng)?！逼烟m村黨支部書記吳江濤說(shuō)，“反應(yīng)堆不僅能增加土壤有機(jī)肥質(zhì)，還能釋放大量二氧化碳促進(jìn)植物光合作用，使胡蘿卜產(chǎn)量提高30%至50%。更重要的是，有了這技術(shù)，不用化肥和農(nóng)藥，胡蘿卜品質(zhì)也提升了?！?/p>

“書記的話不假，12畝的胡蘿卜，原來(lái)一茬總產(chǎn)量2500公斤，現(xiàn)在是5500公斤；原來(lái)胡蘿卜批發(fā)價(jià)1元/公斤，現(xiàn)在有機(jī)胡蘿卜10元/公斤。一茬比原來(lái)多掙5萬(wàn)多元?！弊嬗烂髡f(shuō)，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(nóng)閑的4個(gè)月正好是秸稈生物反應(yīng)堆發(fā)酵的時(shí)間，“我覺得這新技術(shù)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(jī)免疫胡蘿卜種植基地產(chǎn)生了很好的示范帶動(dòng)作用?！氨绕鸩シN時(shí)看熱鬧的人，現(xiàn)在排隊(duì)取經(jīng)的少說(shuō)也有100來(lái)人?！弊嬗烂髡f(shuō)。

新技術(shù)的引進(jìn)源于鎮(zhèn)里的引導(dǎo)。今年以來(lái)，北戴河區(qū)牛頭崖鎮(zhèn)提出“技術(shù)助農(nóng)、生態(tài)發(fā)展”理念，把科技助推低碳發(fā)展作為主攻方向，大力發(fā)展特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。該鎮(zhèn)通過(guò)和區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局對(duì)接，讓秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)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(fèi)者的“新寵”，吳江濤正積極組織注冊(cè)商標(biāo)，打造品牌優(yōu)勢(shì)。

2、秸稈變地膜，也可變的比鋼鐵硬？

要想收成好，地膜是個(gè)寶。然而，隨著地膜使用范圍擴(kuò)大，也給農(nóng)村地區(qū)帶來(lái)了“白色污染”。如何解決這一問(wèn)題？在山西生物質(zhì)新材料研究院里，研發(fā)工程師正在把秸稈等農(nóng)林廢棄物進(jìn)行生物煉制，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、安全并可降解的生物地膜，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

 

這種生物塑料只需要6-9個(gè)月就可以完全降解，有效解決傳統(tǒng)石化塑料帶來(lái)的白色污染，可應(yīng)用于一次性餐具、塑料制品、農(nóng)用地膜等。

 

利用生物煉制方法，從秸稈中提取酶解木質(zhì)素，經(jīng)過(guò)新材料轉(zhuǎn)化技術(shù)，還可以得到生物樹脂。這種生物樹脂韌性強(qiáng)，可與碳纖維結(jié)合形成碳纖維復(fù)合材料，這種碳纖維復(fù)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(huán)氧樹脂韌性差的“卡脖子”技術(shù)問(wèn)題。

3、秸稈回收有難度，基因編輯顯身手

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源的開發(fā)利用，既涉及到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量循環(huán)，成為循環(huán)農(nóng)業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)的重要實(shí)現(xiàn)途徑，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也是全球環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

 

基因編輯技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種能夠定向改造生物基因組DNA的工具，其中應(yīng)用最為廣泛的是CRISPR/Cas9系統(tǒng)，它對(duì)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(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)基因功能的喪失或改變。

面對(duì)這些常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)吳藹民教授團(tuán)隊(duì)采用CRISPR/CAS9基因編輯技術(shù)，對(duì)水稻UXE（UDP-木糖差向異構(gòu)酶）和XAT（木聚糖阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶）部分基因進(jìn)行敲除，獲得了三個(gè)部分敲除UXE和XAT基因的雙突變體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)突變體中木聚糖中側(cè)鏈阿拉伯糖含量大大降低，纖維素結(jié)晶度降低，使得細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松動(dòng)，增加了纖維素酶的可及性，從而使得細(xì)胞壁都更易被處理破壞。這項(xiàng)研究通過(guò)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。