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环境降解塑料行业重大科技需求分析研究报告(七)

2024/12/11 11:23:20发布20次查看
4.自主开发并具有独创性的技术和产品
近年来我国自主开发并具有独创性的降解技术和产品主要有:
(1)天津丹海公司开发的变性淀粉及生物降解功能塑料母料万吨级产业化技术
该技术是在天津大学“七五”攻关项目“淀粉改性”及自行研制的“淀粉基生物降解膜”,“八五”国家攻关项目“光/生物降解聚乙烯地膜”的小试成果以及在该公司属下天津丹阳公司(原洁明公司)三年中试基础上,经多年完善和大量试验等研发实施过程,建成了一条技术属国内自主开发,具独创性和具有我国自己特色的生产超细覆羟淀粉降解母料万吨级产业化工艺技术。该技术具有先进性、新颖性、合理性、实用性,其特点是:
①采用淀粉液相脱水技术,淀粉的水分含量由14%降低到0.5%提高了改性淀粉的收率;
②采用微细化的处理技术,成功地使淀粉平均粒径降到10μm以下,增大了淀粉的表面积。保证了其下的制品的质量和提高成膜性。
③加入自制的dh改性剂,对淀粉进行覆羟改性,降低了淀粉表面积的亲水性,提高了淀粉在基料中的分散性和相容性,使变性淀粉在母料中的含量可高达80%,膜制品可达50%,注塑制品中可达60%以上,超过国内外同类产品水平。
④采用大长径比、高剪切率螺杆组合、两级排气的混炼造粒设备,确保了母粒的质量。
⑤母料生产过程中,基本形成管道化、产业化、柔性化生产线,设备自动化程度较高,生产工艺可靠。
⑥该工艺属国内首创,技术处国际同类产品先进水平。
(2)清华大学生物科学与技术系开发的第三代聚羟基脂肪酸酯生物塑料pha—phbhhx的工业化生产技术
清华大学生物科学与技术系在完成国家“九五”科技攻关项目“生物塑料中试”第一代和第二代pha中试的基础上,用自己开发的傅立叶红外无损探测技术,快速筛选出可生产第三代生物塑料phbhhx的菌种(aeromonas hydrophlia),实现了phbhhx生产过程菌体高密度培训以及无机法和有机法下游的后提取新技术,从而在国内外首次开发成功第三代生物塑料pha—phbhhx的工业化生产技术。phbhhx以葡萄糖为原料达到干细胞干重:50~60g/l; phbhhx含量50~60%,产品纯度大于95%。phbhhx的性能优于phb和phbv,而每kg成本分别低25%和40%;目前在汕头保税区联亿生物工程有限公司建成年产0.28kt的生产规模,已批量生产,产品已出口美国。
phbhhx生产技术2002年分别获国家发明二等奖和北京市科技进步奖一等奖。
(3)中科院长春应化所开发的脂肪族聚碳酸酯(二氧化碳和环氧化物共聚物)合成技术
中科院长春应化所多年来在中科院重点项目的支持下,开展了可生物降解的二氧化碳共聚物的合成及加工研究,“十五”期间该项目又被列入中科院创新方向性重点项目,同时获吉林省长特别基金、国家自然科学基金委青年基金及长春应化所创新资金的支持。采用二氧化碳和环氧丙烷为原料,采用稀土复合催化剂,在10l反应物聚合及后处理工作,获得了数均分子量达15万,重均分子量60万以上的共聚物,聚合物中二氧化碳含量高达40%以上。催化剂后性5.6~7.0g聚合物/催化剂、小时,共聚物交替结物含量超过98%。目前该技术已与内蒙蒙西高科技材料股份有限公司进行产业化研究开发。
5.本行业的科技水平与工业发达国家的差距
从总体而言,除合成型光降解,完全生物降解塑料外,我国edp的研究开发进程与世界同步,技术水平和世界先进水平接近或相当,其中在淀粉细化、含水率、表面改性技术和淀粉添加技术等方面与美国novon公司比较,我国具有优势,并拥有我国自主知识产权。全生物降解塑料中除我国开发成功的第三代pha—phbhhx属世界首创及脂肪族聚碳酸酯我国已批量生产外,其它生物降解塑料差距较大,如聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)、脂肪族聚酯(pbs)、聚乙烯醇(pva)热塑性淀粉等,我国仍处于小试、中试规模,而国外均已有工业规模生产。合成型光降解塑料国外已工业化生产,我国还是空白。生物降解塑料降解性能的试验评价方法和标准,认证标志等均已建立和完善。而我国正在建立中。
6.影响本行业发展的重大科技问题和科技战略问题
(1)影响本行业发展的重大科技问题:
〈1〉部分降解塑料的用后快速降解性、完全降解性、有效时控性以及其降解过程中产生和降解后残留的物质是否会产生二次污染或存在潜在危害。
〈2〉微生物合成生物降解聚合物如脂肪族聚酯等生产中关于微生物菌株的筛选和培育,发酵生产率的提高、碳源的产出和产物的纯化过程的改进。
〈3〉化学合成生物降解聚合物中催化剂的优化选择和合成工艺。
〈4〉利用转基因技术从植物直接生产高质量和高产量的生物降解塑料(如phbv)。
〈5〉edp产品整个生物周期(lca)分析评价。
〈6〉edp降解性能试验评价方法、标准和认证标志的建立。
(2)影响本行业发展的重大科技战略问题
〈1〉可再生资源生产edp应作为治理固体废弃物的有效方法,减少石油资源的消耗和抑制全球气候变暖的一项有效措施,尚未受到应有的重视。
〈2〉当前根据我国科技、经济水平和实力及城市固体废弃物的处理方式,我国edp应分阶段、分层次发展,当前淀粉添加型和高淀粉含量的部分生物降解塑料、高碳酸钙(或无机材料)填充的光(氧)降解塑料发展的关注点不应着重于它们的可快速降解和完全降解性,而应作为减轻环境污染、缓解资源矛盾的一个起点,而完全生物降解塑料是发展方向。
〈3〉加强研发利用我国丰富的可再生资源发展edp,补充替代不可再生的,日趋减少的、有限的石油资源是一个重大的、长期的科技战略问题。
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