細(xì)菌里養(yǎng)出的環(huán)保新材料

細(xì)菌里養(yǎng)出的環(huán)保新材料

呂渭川

在我國，一次性塑料餐盒的消耗數(shù)量是非常驚人的。雖然現(xiàn)在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性飯盒，上面都寫著可降解，但實際上有很多都是不完全降解的。這些不能降解的塑料制品給我們的生活帶來一個嚴(yán)重的問題——白色污染。為了解決這個問題，有人開發(fā)出一種生物降解材料，叫做聚羥基脂肪酸酯，簡稱PHA。他的名字叫呂渭川，花甲之年再創(chuàng)精彩。

白色污染知多少

呂渭川開發(fā)的生物降解材料PHA，這個復(fù)雜的化學(xué)名字聽起來離我們的生活很遠(yuǎn)，但是它卻能解決我們生活中一個十分常見的問題——白色污染。

經(jīng)常出差坐火車的朋友一定會注意到這樣一種現(xiàn)象：在很多地方路旁的樹枝上經(jīng)常會掛滿各種各樣的塑料制品。在中國，一次性塑料餐盒的消耗數(shù)量是非常驚人的。雖然現(xiàn)在市面上不少日常使用的塑料制品和一次性飯盒，上面都寫著可降解，但是呂渭川告訴我們：市面上還沒有由可以完全降解的材料制作而成的塑料制品，實際上有很多都是不完全降解的。即使有一些塑料制品上面寫的是玉米淀粉制成，但那樣的東西也是不完全降解的，只是其中的玉米淀粉這部分可以降解，但是填充的傳統(tǒng)的聚乙烯這些物質(zhì)是不可以被降解的。那么，到底什么是完全可降解呢？

降解一般是指塑料制品在光照、機械震蕩或微生物的作用下能夠很快地在自然中分解。一種塑料產(chǎn)品如果不能在人的一個生命周期內(nèi)分解，一般就認(rèn)為它是不可降解的。目前比較常見的塑料袋等產(chǎn)品，它們的主要成分是從石油等礦物中提取出來的，這類材料在自然條件下，即使經(jīng)過上百年依然不會有太大改變，所以塑料袋被認(rèn)為是不可降解的，這也就是我們常說的白色污染。

呂渭川認(rèn)為，現(xiàn)在真正的降解是指生物分解，最終的含義就是分解為二氧化碳和水，不再有別的物質(zhì)存在。

如今，呂渭川用微生物發(fā)酵的方法大規(guī)模制造出來的PHA，正是一種可完全降解的材料，用這種看似普通的白色粉末作為材料的最基本的原料，可以生產(chǎn)出我們生活中需要的各種塑料制品，而它們都是完全可降解的。

那么，如何不用長時間等待，就能夠簡單地分辨出一種塑料產(chǎn)品是可降解還是不可降解的呢？呂渭川告訴記者一個最簡單的方法：“鑒別的方法很簡單，從外觀上看它們都差不多，但是只要你把它們一燒，不降解的會冒黑煙，降解的就會像蠟燭一樣一滴一滴地往下滴?！?/p>

在呂渭川的實驗室里，記者根據(jù)他的方法，進行了燃燒實驗：同時點燃用聚苯烯做成的發(fā)泡餐盒和用PHA制成的發(fā)泡餐盒。結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的發(fā)泡餐盒相比，新材料做成的餐盒在燃燒后，沒有產(chǎn)生黑煙和刺鼻性氣味，而是像蠟燭一樣一滴一滴地融化了，表現(xiàn)果然有些與眾不同。

石油塑料的替代品

據(jù)說，呂渭川的這種新材料可以代替目前市面上50%的塑料產(chǎn)品，是減少白色污染的有效方法。但是呂渭川卻告訴我們，這種可完全降解，并能在很大程度上減少白色污染的白色粉末PHA竟然是從細(xì)菌中提取出來的。

1926年，德國的一家實驗室首先發(fā)現(xiàn)，大自然中很多植物的體內(nèi)含有某種細(xì)菌，當(dāng)人為地給這種細(xì)菌提供適合的外部環(huán)境和自然營養(yǎng)成分時，它們可以在體內(nèi)合成一種高分子的生物材料，科學(xué)家將這種材料命名為PHA。

這種純生物合成的PHA有一個最大的特點，就是它在自然環(huán)境中只需3個月的時間，就能完全降解為二氧化碳和水，不會污染環(huán)境。并且，它的許多性質(zhì)也符合人們對塑料產(chǎn)品的要求。如果將PHA加工成塑料產(chǎn)品，取代現(xiàn)有的以石油為主要成分的塑料產(chǎn)品，將有助于人們解決白色污染的問題。然而，從1926年至今，將近一個世紀(jì)過去了，以PHA為材料的生物塑料產(chǎn)品卻遲遲沒有出現(xiàn)在市面上，這到底是為什么呢？

在采訪中，呂渭川說出了答案：“生產(chǎn)PHA材料，是從1926年開始被發(fā)現(xiàn)的。但是當(dāng)時還不知道這種東西能做成塑料，到了20世紀(jì)70年代的時候，英國的一家公司發(fā)現(xiàn)它具有塑料的很多性能，所以在20世紀(jì)80年代成立了一個公司，大量地生產(chǎn)這種塑料。那時他們的意識還是太超前了，因為當(dāng)時的石油是十幾美元一桶，所以PHA做出來的產(chǎn)品沒法跟石油塑料做出來的產(chǎn)品相競爭，所以他們做了幾年以后就停止了。你做出來的東西價格太高了，人們不好接受。因為石油產(chǎn)品再漲價，相比PHA產(chǎn)品還是比較便宜的。像1 t的聚乙烯不到1萬元，1 kg也不到10元，所以PHA的價格是一個因素，性價比達(dá)不到，你很難讓用戶接受。因此，雖然1926年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它，但是一直到快一個世紀(jì)后才把它作為一個產(chǎn)品投放到市場?！?/p>

在談到性價比這個問題時，呂渭川給記者講述了他看過的一部老電影《烏鴉與麻雀》。片中出現(xiàn)了一種價格昂貴卻能救命的藥，名叫盤尼西林，其實它就是我們所熟知的青霉素。二戰(zhàn)時期，一支青霉素的價格幾乎與黃金相當(dāng)，正是這種價格上的優(yōu)勢，讓青霉素在發(fā)現(xiàn)不久后就很快工業(yè)化了。與青霉素相同，PHA作為一種新材料，前期的開發(fā)與應(yīng)用研究需要投入大量的資金，這勢必會抬高產(chǎn)品的價格。然而，傳統(tǒng)塑料的成本僅有幾分錢，價錢低廉，這讓可降解的新塑料在與它的競爭中敗下陣來。價格問題是制約PHA工業(yè)化發(fā)展的巨大障礙，而呂渭川卻攻克了這個很長時間都無法解決的難題。

花甲之年再創(chuàng)精彩

“我在華北制藥集團除了沒當(dāng)過工會主席，全部的職位都擔(dān)任過，董事長、總經(jīng)理、黨委書記、總工程師。在臨近退休的時候，我也有一些更好的選擇，在華北制藥集團擔(dān)任顧問或者在河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會擔(dān)任主席，但是我總覺得我還有很多事情可以做。尤其是在生物材料方面，因為我覺得生物材料是一個新興的產(chǎn)業(yè)，而且符合我們國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和科學(xué)發(fā)展觀的要求。所以我想利用這些資源，尤其是利用我整合資源的能力去做一些有意義的事情?！?呂渭川堅定地說。

去一個新興行業(yè)拓荒，即使是對于一個三四十歲的人，也需要極大的勇氣，而當(dāng)時呂渭川已經(jīng)將近60歲，他選擇了接受這個挑戰(zhàn)。他說：“這也是出自于我自身的一種愛好，能夠通過這種產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng)新、體制的創(chuàng)新，真正實現(xiàn)創(chuàng)新型的企業(yè)，這個過程是很吸引人的。”

呂渭川愛挑戰(zhàn)的個性，從他對乒乓球的熱愛中也能體現(xiàn)出來，看過呂渭川打乒乓球的人都說他絕對不像是一個花甲之年的人。如果沒有特殊事情，呂渭川幾乎每天都會打乒乓球。為此，他還把自己的舊辦公室改造成了乒乓球室。他打球以快著稱，反應(yīng)極為敏捷，出球也十分有力，通常一個回合下來，跟他對打的小伙子都已招架不住。他總是笑稱，“等我技術(shù)再高一點，70歲的時候，一個人能夠打你們兩個人了?！?/p>

正是這種愛挑戰(zhàn)不服輸?shù)钠磩牛寘挝即ǖ幕字陝?chuàng)業(yè)變得合情合理。以呂渭川的資歷來說，他在中國生物制藥領(lǐng)域也算是響當(dāng)當(dāng)?shù)娜宋?，能夠讓他放棄?yōu)厚的待遇，毅然選擇從高位上退下來，吸引他的除了可降解材料良好的發(fā)展前景外，更重要的是他對技術(shù)創(chuàng)新的無限熱愛。一個大國企的老總要創(chuàng)業(yè)，他所擁有的資源優(yōu)勢肯定比一個剛畢業(yè)的大學(xué)生優(yōu)越得多。經(jīng)過多方面的考慮，他為自己的創(chuàng)業(yè)計劃找到了適合孕育和生長的沃土——天津泰達(dá)。“泰達(dá)，我在這以前先后去過好幾次。這個地方的創(chuàng)業(yè)軟環(huán)境比較好，比如說它有一些政策優(yōu)勢，后來國家還把它作為一個經(jīng)濟試點，這是這里吸引我的理由之一。另外，搞材料的物流量相當(dāng)大，所以你必須找一個有海的港口，這也是我選擇泰達(dá)的另一個重要因素。再一個就是泰達(dá)在天津，離南開大學(xué)、天津大學(xué)，還有北京市以及北京的一些大學(xué)、研究院都很近，利用這些科技背景也是我考慮的一方面重要因素?！?/p>

高科技也要大變身

泰達(dá)優(yōu)越的地理位置和良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境，讓呂渭川最終選擇在天津落戶。從2003年起，他開始了從生物制藥到研究生物材料的華麗轉(zhuǎn)身。要想成功地將PHA推向市場，首先要解決成本高的問題，降低生產(chǎn)成本的辦法之一就是擴大生產(chǎn)規(guī)模，將實驗室里的科學(xué)成果轉(zhuǎn)化成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，但是，要做到這一點卻困難至極。

“實際上，這個問題是一個工業(yè)化問題，PHA最初是在實驗室里發(fā)現(xiàn)的，證實大自然中的某些微生物能產(chǎn)生PHA。我們平時是在一個試管里面做，或者是在一個三角瓶里面做。但如果是大規(guī)模生產(chǎn)的話，你必須要有大量的產(chǎn)量。這個產(chǎn)量必須達(dá)到像我們講的萬噸，所以要逐步地把試管放大到6層樓高的發(fā)酵罐，這個罐約20 m高，因此要解決很多工程上的問題。”呂渭川說的6層樓高的發(fā)酵罐相當(dāng)巨大，在生物材料制造領(lǐng)域里可以稱為世界之最了。要想將一根小試管變成6層樓的大罐，還要為細(xì)菌的生長提供舒適的環(huán)境，需要綜合考慮溫度、氧氣、制作工藝以及成本等各方面的要求，涉及基因工程、分子生物學(xué)、材料科學(xué)等多門學(xué)科，絕不是憑借一個人的力量就能做到的。

這時，呂渭川多年從事生物制藥的經(jīng)驗就發(fā)揮出來了。他迅速整合了各領(lǐng)域的技術(shù)精英，在他的帶領(lǐng)下，短短6年內(nèi)就攻克了這個難題。

可降解的新材料終于可以大規(guī)模地生產(chǎn)了，但是新的問題也迎面而來。由于沒有專門針對新材料的塑料加工工藝，許多傳統(tǒng)的塑料加工廠不愿嘗試新材料。面對來自塑料加工行業(yè)的挑戰(zhàn)，呂渭川以往的經(jīng)驗再也起不了作用，他說：“首先我是搞生物出身，從藥轉(zhuǎn)到PHA這僅僅是一個產(chǎn)品的不同，在技術(shù)上基本上那些資源都可以利用，但是到后面我把原料做出來，從專業(yè)原料再做到材料就不是我的本行了，應(yīng)該說我在這個行業(yè)里面還是一個新兵。一個新的材料，你要別人把它做成一個制品，這里面是要做很多工作的。所以后來我們搞了4條示范線，其中一條包括發(fā)泡一直做到飯盒，我用的基本上還是原有的設(shè)備，只是在工藝上做了一些調(diào)整，最后就能做出一些很好的產(chǎn)品?！?/p>

為了讓塑料加工廠接受細(xì)菌養(yǎng)出的新材料，呂渭川認(rèn)為必須轉(zhuǎn)換思維，把上游的材料生產(chǎn)和下游的成品制造全部打通，因此，他專門引入了傳統(tǒng)塑料的加工生產(chǎn)線，決心親自將新材料加工成塑料袋、餐盒等常用的塑料產(chǎn)品。細(xì)菌養(yǎng)出的新材料要想適應(yīng)傳統(tǒng)塑料的加工工藝，這個過程可以說是相當(dāng)艱難的。

說起引進的加工生產(chǎn)線，最讓呂渭川滿意的，就是發(fā)泡餐盒的生產(chǎn)線，他說：“這個發(fā)泡餐盒和原來的發(fā)泡餐盒相比還有一個創(chuàng)新，就是以前的餐盒是用丁烷作為發(fā)泡劑。丁烷就是我們俗話說的液化氣，所以它是不衛(wèi)生的，也是不安全的。我們?nèi)绻枚趸嫉脑挘皇前踩?，二是便宜。我們所用的是食品級的二氧化碳，就是可樂，在天津供可樂的這種二氧化碳相當(dāng)于丁烷價格的1/8，既便宜又衛(wèi)生。所以這一點對于加工廠來講，不管最終用戶愿不愿意用這個餐盒，加工廠都非常歡迎。”

關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過，在呂渭川的努力下，改進后的加工工藝不但能夠?qū)⒓?xì)菌養(yǎng)出的新材料加工成塑料產(chǎn)品，而且也更安全更衛(wèi)生，可降解的生物材料終于得到了塑料加工廠的認(rèn)可，進入了初期產(chǎn)業(yè)化階段。看著可降解的塑料產(chǎn)品源源不斷地生產(chǎn)出來，呂渭川終于松了一口氣。他從制藥到生物材料領(lǐng)域的華麗轉(zhuǎn)身終于走出了關(guān)鍵的第一步，下一步他面臨的將是如何打開市場，讓更多的塑料產(chǎn)品制造廠和廣大消費者認(rèn)識和接受這種細(xì)菌養(yǎng)出的可降解的新材料。我們相信，憑借他豐厚的經(jīng)驗和勇于拼搏的精神，這個目標(biāo)一定會實現(xiàn)。希望這種細(xì)菌養(yǎng)出的新材料能讓我們身邊的白色污染越來越少，地球的環(huán)境也越來越好。

專家點評：

我覺得PHA特別是生物塑料這個行業(yè)，未來的前景非常好?，F(xiàn)在來看，PHA是唯一一個完全用生物的方法，為發(fā)料工業(yè)提供了一個未來大發(fā)展的平臺?，F(xiàn)在通過技術(shù)上的突破，使它的成本降下來，使它能夠跟現(xiàn)有的塑料在價格上比較相近，這樣的話我們這個產(chǎn)業(yè)才能夠做做大做強。這就需要企業(yè)跟研究機構(gòu)一起合作，把價錢降下來。

清華大學(xué)生命學(xué)院教授 陳國強

當(dāng)時我們接觸這個項目，主要看中的不是它的技術(shù)本身，而是這個團隊。因為它是一個創(chuàng)業(yè)企業(yè)，我們感覺呂渭川有三方面的優(yōu)勢：第一，他作為大型國有企業(yè)的總經(jīng)理、董事長，多年來在管理上是非常有經(jīng)驗的，如果他重新創(chuàng)辦一個企業(yè)，他在管理上肯定會少犯很多錯誤，這個企業(yè)成功的概率就會高；第二，他作為一個業(yè)內(nèi)人士也是技術(shù)背景出身，他對這個技術(shù)產(chǎn)品市場的判斷和把握肯定是非常準(zhǔn)確的，所以說只要是他看好的項目，我們是絕對有信心的；第三，我們覺得很重要的一點就是呂渭川對于各種資源的整合能力非常強，包括人脈資源、資本、市場、產(chǎn)品，還有一些政府政策的把握等，這種資源整合能力正是得益于他多年工作經(jīng)驗的積累。其實對于一個創(chuàng)業(yè)企業(yè)，它的發(fā)展一般是很難的，但是像呂渭川這樣能夠整合這么多的資源，那么這個企業(yè)想不發(fā)展都很難，所以我們看重的就是呂渭川這三方面的優(yōu)勢，我們覺得這個項目肯定是非常好的。

泰達(dá)科技發(fā)展集團副總經(jīng)理 李宏亮