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吕渭川和他的天津国韵正努力开创生物降解材料产业化的新局面，告别白色污染也许为期不远了。
文 Rice Mi
今年3月27日，是塑料袋原材料——聚乙烯诞生75周年纪念日，但是并没有多少人为这个日子举杯庆祝，相反，高涨的石油价格、难缠的白色污染正让人们头疼不已。“目前全世界年产1亿吨塑料制品，同时也会遗弃6-7千万吨的塑料，这些都是不可降解的，其生产所用的也是不可再生的石油资源，”天津国韵生物科技有限公司董事长吕渭川说。他在心痛的同时也为自己的事业踌躇满志，“明年底我们的万吨PHA生产线将投产，再过3年我们争取实现10万吨的产能。” PHA（聚羟基脂肪酸酯）具有非线性光学性、压电性、气体相隔性、水解稳定性等特性，这让它与传统的、以石油为原料合成的塑料有着相似的材料学性质。不同之处在于PHA还具有良好的生物降解性，被科学界公认为是可以替代石油塑料制品的“绿色塑料”。PHA是一种天然高分子生物材料，由淀粉或葡萄糖生产，在河水、海水、污水或土壤中经过3-6个月的降解就可以完全分解成二氧化碳和水回归大地，成为农作物生长必需的构成部分，再经过半年的生长期，就会长成饱含着淀粉和葡萄糖的庄稼，重新成为PHA生产的原料提供者。 作为一种生物可降解材料的PHA早在1926年便被科学家发现。但迄今为止，被石化类塑料所包围的普通民众对它依然十分陌生。主要的原因就是石化类塑料产品价格便宜，1吨塑料不过1万多块，而PHA最低也要3万多元一吨。此外，塑料产业在应用上非常成熟，这也是生物降解材料所不具备的。吕渭川决定凭借自己的基因工程菌、先进的生产工艺以及应用技术开发，趟开一条PHA的产业化之路。 吕渭川的经历非常简单，1964年，刚刚从江西轻工学院微生物工学专业毕业的他被分配到了华北制药厂（华北制药集团前身），并在这里度过了他的20岁生日。从此他没有离开这家公司，从最基层的技术员直至华药集团总经理、董事长、党委书记。2003年，退休后的吕渭川觉得自己“还年轻”并决定创业。 吕渭川选择了生物降解材料作为创业方向。他把生物技术分为三个时代：第一个是生物医药时代，以1982年人的重组胰岛素上市为标志，被称为‘红色生物’时代；第二个是上世纪90年代，以转基因植物推广为核心的‘绿色生物’时代；而进入21世纪则是以开发生物能源和生物材料为标志的工业生物时代，就是‘白色生物’时代。在生物制药领域做了大半辈子的吕渭川决定投身于“白色生物”时代。 “生物降解材料开发跟生物制药是相通的，都是包括微生物发酵、提取、纯化这样的环节。一定程度上更简单，在提取环节更容易，因为生物降解材料并不要求像药品那样高的纯度。”清华大学生物科学与技术系教授陈国强认为。 寻找合适的材料入手是吕渭川面临的第一道难题。在生物降解材料领域具有应用前景的目前有改性淀粉、聚乳酸（PLA）和PHA等，其中前两者脆性问题难以解决，此外聚乳酸的降解要经过堆肥过程，且温度须达到60摄氏度，处理起来颇为麻烦。而PHA由于良好的性能，可调节范围大而被认为是其中最具潜力者。吕渭川选择了PHA家族中的P34HB进行产业化尝试。 菌种培养是第一步。P34HB常见的是使用天然菌发酵培养的方法。“天然菌产率并不高，可以用于实验室但不能用于工业化，”吕渭川说，他利用转基因技术，发明了自己的重组菌构建技术，并申请了专利，“产率的提高数以倍计，同时可以任意调节共聚比例。” 天津国韵从2003年注册成立直到现在都处于“烧钱”阶段。“我们所做的事就是将菌种培养“放大”，从实验室的烧瓶中一步步挪到30升、100升、再到现在的1,000升。要达到未来每年1万吨的PHA产量，菌种培养需要做到8个150立方米的大罐。”吕渭川说。 “从1升到150立方米主要的困难是传氧。罐大的话，表面积积跟体积的比就变小，马达功率限制搅拌不快，溶氧会成为问题。同时电费也会是一笔不小的支出。”陈国强说。而天津国韵用自己设计的设备解决这个问题，“我们自己改造的发酵罐节能30%以上，以前用300千瓦的电机搅拌，现在200千瓦的就可以了。”吕渭川颇为得意。 在建造产业化技术平台之外，国韵的另一个产业化努力是应用研发。“要想工业化就要把产品的渠道打开，必须让下游厂家知道如何加工我们的产品。”PHA原料如同塑料原料一样，是粉末状，其后经过添加助剂的混料阶段变成应用于不同方向的粒料，然后再由下游生产企业根据一定的工艺生产出最终的饭盒、塑料袋等产品。 “国韵不仅是一个PHA原材料生产商，也是一个PHA应用技术提供商，掌握了整个产业的上下游。而国内涉足PHA的厂商都只作原料，不做应用。”陈国强如是评价。应用技术的滞后成了PHA产业化进展缓慢的重要原因。传统PHA生产厂往往并不开发产品的用途，而是坐等下游厂家上门。但是PHA材料的熔点、玻璃化温度、强度、弹性、断裂伸长率等性能与传统的塑料并不相同，用塑料的生产工艺无法生产。 吕渭川按照塑料传统的注塑（如生产饭盒的片材）、纤维（如鱼网、手术缝线）、薄膜（如塑料袋）、瓶类应用开发了针对自己PHA的应用工艺。但是塑料产品如此众多的应用，吕渭川并没有想完全由自己开发。他利用在华北制药时的心得，联合科研机构进行“产学研”一体开发，将各类应用工艺的研发委托给汕头大学等6家院校研究所，最终的专利则由自己掌握。例如加工条件问题由北京化工大学解决，而吹膜的生产工艺则交给长春应用化学研究所完成。 今年6月1日起，“限塑令”的实施再次给国韵带来了一个庞大的市场前景。根据陈国强教授的保守估计，中国市场每年至少存在200万吨的超薄塑料替代市场。“石化类塑料的低廉价格决定了PHA在一般的细分市场难有竞争力，而应该借力政策支持、在特定领域中寻找更加注重环保特性的竞争机会。”吕渭川对国韵未来的战略非常明确。他的近期目标是在大宗石化塑料产品的替代上取得突破，迅速打开每年1万吨PHA产量的销路。
