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成果轉(zhuǎn)化遇困,院士掏出自己的銀行卡……

來源:中國科學(xué)報   作者:溫才妃   2025-04-22
導(dǎo)讀: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個月,土豆等長周期植物的可降解地膜壽命是4個月。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。

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,到了第六個月它會自動消失在土壤中,沒有任何污染?!?/p>

“真有這么神奇嗎?我不信?!比巳褐杏腥似鸷宓馈?/p>

“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)。”小葉爽朗地回答道。

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個月,土豆等長周期植物的可降解地膜壽命是4個月。

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)過幾個月到幾年時間,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)時丙交酯1公斤市場售價為1萬元左右,我們將價格打了下來,如今1公斤僅售15元左右。”陳學(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?!案赣H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?!笔艿礁赣H的熏陶,陳學(xué)思認(rèn)為“科研的一個重要價值在于走入百姓家”。

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)時他是剛工作3年的小年輕,帶著一個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)。”陳學(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。”

面對聚乳酸的“不完美”,陳學(xué)思鼓勵團(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?,我和‘老陳老師’因工作上的事吵到互不理睬,可沒想到第二天他就笑盈盈地拿著西瓜來找我。”團(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“哪個熱門做哪個”

聚乳酸單價曾一度從每噸1.8萬元飆升至4萬元。那時,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代,而國內(nèi)全面推廣限塑令的時代還未到來。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,而這個時候不少企業(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)第三次遞上紅色報表時,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個日夜,陳學(xué)思團(tuán)隊(duì)每日工作12小時以上。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?!?/p>

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,拒絕哪個熱門做哪個?!?/p>

《中國科學(xué)報》(2025-04-22 第1版 要聞)


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