12月19日-20日,2022中國(寧波)新材料與產業化國際論壇主論壇在寧波湖畔凱悅尚萃酒店成功舉辦,與會的專家學者圍繞生物質高值化利用及工程、生物基材料與助劑、特種橡膠及高性能高分子材料高質量發展等領域,對綠色石化材料技術的國際發展動態、前沿技術、市場需求、政策導向以及行業未來發展趨勢等行業熱點問題進行探討和交流。其中,2022生物基助劑研討會和生物質高值化利用及工程論壇兩生物基論壇上,來自全國的60多家高校和企業的100多名參會代表圍繞生物基來源助劑、生物基涂料、橡膠、降解塑料助劑、三素分離與利用、生物質資源綜合利用多個主題展開充分交流和研討。
1 2022生物基助劑研討會
中科院寧波材料所朱錦研究員致開幕辭。
來自寧波糖聚新材料有限責任公司、浙大寧波理工學院、江南大學、浙江工業大學等單位的專家分別做了主題報告分享。
報告一
江南大學蔣平平教授做報告分享(線上)
報告主題:利用乳酸分子紐帶構建生物基增塑劑及應用
蔣老師重點介紹了利用乳酸分子結構單元及植物油的酯基作為主要原料合成生物基增塑劑的制備路線,包括反應過程、催化劑選擇及工藝條件控制對產品性能的影響與作用,并通過不同策略的配方,評價生物助劑用于添加劑,替代傳統塑料助劑的制品材料性能表征,評價生物增塑劑用于代替代傳統增塑劑的產業化應用的可能性。為生物增塑劑未來發展指明了方向。
報告二
寧波糖聚新材料有限責任公司周孟博總經理做報告分享
報告主題:納米纖維素的產業化應用與市場發展前景(助劑應用)
周總提到,糖聚以生物基多糖類材料為核心,通過綠色化學改性修飾多糖材料,從不同維度進行結構優化設計,運用高效均質化處理技術,創制微納化纖維素基新材料, 制取納米纖維素直徑達5-10納米,擁有200余倍的吸水保水能力,以及不低于140GPa的楊氏模量。另外以微納化纖維素納米纖維為基礎,進一步開發出無菌超純醫美級別納米纖維素,作為功能助劑,可廣泛應用于可降解材料包裝用膜、水性涂料、醫美化妝品、紙張、紡織品等領域,起到保濕、增稠、增強、阻燃、抗菌、保鮮等多種功效,目前擁有超過百億元人民幣的市場容量。
報告三
浙大寧波理工學院李娟研究員做報告分享
報告主題:基于呋喃環的阻燃劑的合成和應用研究
呋喃衍生物是生物基平臺化合物,種類非常豐富。由于呋喃環具有芳香性、良好的炭化性能和反應活性,因此可以通過設計合適的結構來制備生物基阻燃劑。李老師報告主要涉及三部分內容:基于呋喃的阻燃劑合成及其在尼龍6中的應用;基于呋喃的陽燃劑合成及其在聚乳酸中的應用;基于呋喃的阻燃劑合成及其在環氧樹脂中的應用。
報告四
浙江工業大學王旭教授做報告分享
報告主題:生物基高吸水樹脂
高吸水性樹脂是一類具有強親水性基團并具有穩定三維網絡結構的一類高分子。目前,市場上合成SAP的主要原料以富含親水羧基的丙烯酸為單體,通過自由基聚合反應所得;但石油基丙烯酸單體殘留容易對人體產生刺激,引起皮膚過敏且不降解,廢棄后的SAP給自然環境帶來巨大的壓力。王老師報告了一種生物基全降解性高吸水性樹脂,這種樹脂通過自主研發新型超支化環氧交聯劑,以多種改性天然高分子作為內交聯劑與表面交聯劑形成互穿聚合物網絡結構,利用不同天然高分子單元間的界面互穿、功能復合及協同效應,不僅有效提升了產品的吸水、保水性能、生物降解性能和抗菌活性,而且真正實現全生物基抗菌高吸水樹脂的制備及完全可降解化,大大減輕了環境壓力,全面符合前述循環經濟、綠色經濟的發展理念,具有廣闊的發展前景。
報告五
浙江工業大學馮杰教授做報告分享
報告主題:生物降解塑料用擴鏈劑、協效劑、增塑劑
本報告報道了基于環氧基團,馮教授課題組合成了無機納米、小分子、以及柔性系列擴鏈劑。PBAT膜袋最大難題是不耐穿刺,課題組開發了一款協效劑,大幅提高了耐穿刺強度。此外,馮教授課題組還開發了一款生物基增塑劑,并通過反應,在大幅提高上述脆性樹脂斷裂伸長率的前提下,明顯降低了增塑劑遷移析出量。
2 生物質高值化利用及工程論壇
中科院寧波材料所那海寧研究員致開幕辭。
來自大連工業大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所、聚維元創、西湖大學、南京林業大學、中國石油大學、南京工業大學多位專家分別做主題報告分享。
報告一
大連工業大學孫潤倉教授做報告分享(線上)
報告主題:木質纖維生物質結構解譯、清潔分離及工程化應用
孫老師指出,生物質是碳中性原料,其高效開發利用可有效減碳和固碳并將助力實現國家“雙碳”戰略目標。本團隊在闡明木質纖維生物質三大組分纖維素、半纖維素及木質素微區分布及結構特征的基礎上,實現了三大組分清潔分離,重點致力基于水熱預處理和稀堿后處理結合的生物質精煉技術及工程化應用,在山東龍力生物技術有限公司于2011年實現產業化,年處理20萬噸玉米芯生產高純度低聚木糖、木糖醇、阿拉伯糖、高品質木質素及生物乙醇。制備的低聚糖具有良好的生物特性,能極大地調節和改善腸道功能,用以生產功能食品和藥物。同時,以高純木質素為原料,本團隊和濟寧明升新材料有限公司共同研發出木質素高取代PBAT可降解垃圾袋、農用地膜及垃圾填埋膜,實現了產業化生產,已在上海和多個省份應用。
報告二
中國科學院寧波材料技術與工程研究所那海寧研究員做報告分享
報告主題:全水相體系中化學法催化纖維素高效水解成糖
那老師談到,利用化學手段對自然界中儲量豐富的非糧可再生生物質纖維素進行水解成糖,是通過分子拆解方法將其轉化利用為高品質生物基材料的關鍵控制步驟,對補充替代化石資源、支撐綠色材料發展、在材料領域踐行“碳中和”戰略目標具有重要作用。通過揭示纖維素因分子自聚引發對水解形成強烈阻礙本質機理的基礎上,設計制備出具有強羥基吸附性催化助劑并由此構建全水相低酸水解體系,通過物理吸附作用打破纖維素聚集結構從而提升化學法水解的可及性及響應性(“物理帶動化學”),在溫和條件下實現了纖維素的高效水解成糖,為纖維素的生物基材料領域的高值轉化利用提供重要理論技術支持。
報告三
麻省理工學院(MIT)Research scientist、聚維元創CTO李承做報告分享
報告主題:工程棒桿菌高效利用秸稈生物基為碳源生產高附加價值產物
秸稈是豐富的生物質原料,深層開發潛力巨大。秸稈水解液的碳源主要為葡萄糖和木糖,然而,細菌同時利用這兩種糖會導致碳分解代謝抑制,降低合成產物的得率。李老師團隊以α-胡蘿卜素為目標產物,通過工程谷氨酸棒桿菌,得到以葡萄糖和木糖分別為單一碳源的菌株,利用混合培養的方式快速利用秸稈水解液中的碳源,實現α-胡蘿卜素的高效產出。然后通過代謝途徑優化和混合培養條件優化等方式提供碳源的利用,得到2.1 g/L α-胡蘿卜素,是目前報道中微生物的最高產量。
報告四
西湖大學王蕾教授做報告分享(線上)
報告主題:利用生物質提供可持續發展的解決方案
生物精煉可指基于利用來自海洋或陸地的植物和其他有機生物質的工藝和技術。通過溫和的預處理和轉化工藝更完全地利用生物質是提高生物精煉產業經濟可行性和環境友好性的關鍵。生命周期評價(LCA)和其他基于生命周期思維的分析方法是量化生物精煉可持續性和影響類別之前潛在權衡與沖突的強大的工具。王教授團隊開發和改進了一系列應用于生物精煉領域的方法/模型,包括借助化工過程模擬的前瞻型 LCA、通過將環境影響貨幣化的環境-經濟集成模型和重點關注綠色化學領域溶劑(生態)毒性的USEtox模型。此次演講中將分享這些方法、案例研究和對該領域研究發展方向一些思考。
報告五
南京林業大學周建斌教授做報告分享
報告主題:生物質固碳氣化多聯產技術助力雙碳目標早日實現
周老師從生物質固碳氣化多聯產技術的技術背景、正確認識農林生物質以及相關的技術創新、生物質能源相關政策、助力雙碳目標等多個維度闡述了生物質固碳氣化多聯產技術助力雙碳目標早日實現的重要性,為我國碳達峰、碳中和的發展奠定了強有力的發展基礎。
報告六
中國石油大學喬英云教授做報告分享(線上)
報告主題:農林廢棄物快速熱解創制腐植酸環境材料及其應用
喬老師團隊首次發現生物質快速熱解液體為一種高濃度優質液體腐植酸,通過理論-工藝-設備一體化,研發了農林廢棄物自混合下行循環流化床快速熱解制腐植酸工藝及成套裝備技術,破解了現有熱解技術存在的工藝設備匹配性差、液體控灰難、裝備大型化和穩定運行困難的四大瓶頸,建成世界單套規模最大的20萬噸/年工業化裝置并實現長周期穩定經濟運行。與國際先進水平相比,液體收率提高15%以上,含灰由≥10%降至≤0.1%。并針對重金屬污染土壤、鹽堿地、沙化土地等不同類型污染退化土壤復雜體系的修復需求,創制了系列高值靶向腐植酸環境材料,同時破解了農林廢棄物的大宗高值化利用與土壤的低成本綠色可持續修復難題。
報告七
南京工業大學張立龍教授做報告分享(線上)
報告主題:工農業纖維素固體廢棄物氧堿法制備微納米纖維素
本報告闡述了根據工農業纖維素固體廢棄物的典型特點,采用不同的堿催化濕法氧化反應體系,從組分復雜的有機廢棄物中提取高純度纖維素,再進一步耦合超聲波處理方法制備微/納米纖維素,構建光催化薄膜反應器并將其應用于印染廢水的處理。