中國化纖工業(yè)協(xié)會(huì )名譽(yù)會(huì )長(cháng)鄭植藝告訴記者，生物質(zhì)纖維及生化原料所具有的獨特優(yōu)勢，使之成為化纖產(chǎn)業(yè)實(shí)現低碳、可持續發(fā)展的必經(jīng)之路。從行業(yè)規劃可以看出，生物質(zhì)合成纖維“十二五”將重點(diǎn)發(fā)展PTT、PLA、PHBV、PBS纖維等，即平時(shí)所指的新型聚酯纖維。

石化資源還可供人類(lèi)開(kāi)采多少年？最新數據顯示，根據已經(jīng)證實(shí)的儲量，石油還可開(kāi)采40年，天然氣約60年，煤炭資源在200年左右。不過(guò)是兩三代人的時(shí)間，這樣具體的數據足以帶給人類(lèi)前所未有的緊迫感。化纖近十年來(lái)發(fā)展勢頭強勁且正當其時(shí)，但致命的是，90%以上的化纖產(chǎn)品依賴(lài)于石油資源。

　　行業(yè)如何實(shí)現可持續發(fā)展

　　在多方深入思考論證之后，一條“光明大道”出現在行業(yè)面前——發(fā)展生物質(zhì)纖維及生化原料產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)纖維及其原料的發(fā)展，對于化纖行業(yè)減少對石油資源的依賴(lài)，實(shí)現可降解、循環(huán)可再生、低碳經(jīng)濟等，都具有重要的戰略意義，特別是對我國解決三農問(wèn)題、城鄉二元結構、鞏固紡織工業(yè)的支柱地位等都具有更加現實(shí)和深遠的意義。

　　一個(gè)具有重要意義的事件是，在今年6月召開(kāi)的第五屆中國生物產(chǎn)業(yè)大會(huì )上，業(yè)內人士首次提出“中國生物質(zhì)纖維及生化原料科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展30年路線(xiàn)圖”，并就此進(jìn)行了深入探討。

　　中國化纖工業(yè)協(xié)會(huì )名譽(yù)會(huì )長(cháng)鄭植藝告訴記者，生物質(zhì)纖維及生化原料所具有的獨特優(yōu)勢，使之成為化纖產(chǎn)業(yè)實(shí)現低碳、可持續發(fā)展的必經(jīng)之路。生物質(zhì)纖維及生化原料產(chǎn)業(yè)將保持經(jīng)久不衰的旺盛生命力，其涵蓋的寬廣領(lǐng)域，能夠為各種類(lèi)型的生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、信息單位、貿易商等提供具有誘惑力的發(fā)展空間。另一方面，由于生物質(zhì)纖維及生化原料在世界范圍內還處于起步階段，考慮到生化技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化的現實(shí)狀況，“十二五”重點(diǎn)還是打好基礎、作好引導。

　　應用纖維素還要破除障礙

　　業(yè)內已經(jīng)明確，發(fā)展生物質(zhì)纖維及生化原料的終極目標，是實(shí)現原料替代與過(guò)程替代。同時(shí)，采用傳統方法實(shí)現紡織化纖產(chǎn)品差別化發(fā)展已經(jīng)走到了盡頭，生化技術(shù)將為產(chǎn)品差別化帶來(lái)新的突破。根據30年路線(xiàn)圖初步規劃：到2020年紡織化纖行業(yè)使用生物質(zhì)纖維實(shí)現原料替代5%，2030年達10%，2040年將達20%，屆時(shí)紡織原料格局將更加多元化，資源瓶頸將得到有效緩解。

　　纖維素是自然界賦予人類(lèi)的最豐富的高分子物質(zhì)，它不僅來(lái)源廣泛，而且是可再生的資源。據科學(xué)家估計，自然界通過(guò)光合作用每年可產(chǎn)生幾千億噸的纖維素。然而，只有大約60億噸的纖維素被人們所使用。纖維素在應用開(kāi)發(fā)中的最大障礙，是天然纖維素具有較高的結晶度，同時(shí)分子間和分子內存在大量的氫鍵，使其不溶于大多數有機溶劑。以麥草、稻草等農作物秸稈纖維為例，其纖維短小、不均勻性突出；纖維含量少，雜細胞多；灰分含量高，硅含量大。

　　從目前常用的植物原料看，棉短絨中的纖維素含量最高，大于95%，而木材中的纖維素含量只有40％～50％，竹、秸稈中纖維素含量更低。如何高效、清潔、經(jīng)濟地從天然資源中分離制備紡織纖維？這個(gè)大難題吸引了多方人士的關(guān)注。據中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所陳洪章研究員介紹，其所在的課題組在秸稈溶解漿及生化原料的制備方面取得了階段性成果。他們突破了單一組分利用，以蒸汽爆破為核心技術(shù)，實(shí)現了秸稈組分分離，充分運用組分分層多級轉化技術(shù)，實(shí)現了秸稈資源的生物量全利用，并對多產(chǎn)品的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行試驗開(kāi)發(fā)。

　　雖然取得了一些進(jìn)展，但對自然界資源的利用技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)。因此，秸稈高效低能耗預處理技術(shù)、生物法漢麻綜合處理技術(shù)、高效低成本纖維素菌和酶生產(chǎn)技術(shù)、離子液體新介質(zhì)應用于纖維素生產(chǎn)高值化產(chǎn)品技術(shù)等10項技術(shù)，已被作為行業(yè)共性的技術(shù)與基礎進(jìn)行研究。

　　多路徑嘗試替代粘膠法

　　用生化技術(shù)實(shí)現“過(guò)程替代”，使生產(chǎn)過(guò)程更加高效、清潔，減少對能源的使用和對環(huán)境的危害，對耗能高、污染大的化纖行業(yè)而言，意義不言而喻。

　　從19世紀末發(fā)明粘膠法生產(chǎn)再生纖維素纖維至今，100多年過(guò)去了，各種生產(chǎn)生物質(zhì)纖維的新技術(shù)不斷涌現，然而從纖維的產(chǎn)量比例來(lái)看，粘膠法依然占據著(zhù)不可動(dòng)搖的主導地位。雖然粘膠行業(yè)在清潔生產(chǎn)上取得了明顯進(jìn)步，但還不能完全消除制漿過(guò)程中產(chǎn)生的黑液對環(huán)境的污染。正是為了徹底解決這一問(wèn)題，業(yè)內愈挫愈勇，多年來(lái)不間斷地探索環(huán)保高效的新途徑。

　　目前看來(lái)，在行業(yè)內已經(jīng)形成一定氣候的、環(huán)保生產(chǎn)再生纖維素纖維的途徑，一是新溶劑法即Lyocell（萊賽爾）途徑，代表企業(yè)有上海紡織（控股）集團，中國紡織科學(xué)院與新鄉化纖；二是離子液法，由山東海龍重點(diǎn)研究；三是最近引起業(yè)內高度關(guān)注的水體系低溫溶解法，由武漢大學(xué)張俐娜教授帶領(lǐng)的團隊研發(fā)。

　　采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維已經(jīng)在國內研究了若干年，但進(jìn)展緩慢。即使已經(jīng)形成了千噸級的產(chǎn)業(yè)化規模，但在經(jīng)濟效益、技術(shù)成熟度方面還需要更多考量。專(zhuān)家分析認為，采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的難點(diǎn)，一是該工藝對原料的要求高，沒(méi)有后期調節的空間；二是溶解過(guò)程短，脫水的范圍窄且連續；三是紡絲必須采用干噴濕紡的工藝路線(xiàn)，紡絲液具有極高的粘度；四是作為溶劑的NMMO本身有一定的不穩定性，需采取一系列安全措施；五是溶劑回收要滿(mǎn)足高回收率和節能的要求，只有當其回收率大于99％時(shí)，才有工業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟價(jià)值。目前，國外蘭精公司仍是唯一具有大規模Lyocell（萊賽爾）纖維生產(chǎn)能力的公司，2010年其新增了1萬(wàn)噸產(chǎn)能，達到14萬(wàn)噸規模。

　　采用7%氫氧化鈉（NaOH）/12%尿素水溶液，該溶劑冷卻到零下12℃時(shí)，能迅速溶解纖維素（其分子量在1.2×105以下），溶解時(shí)間僅需2分鐘，達到纖維素歷史上最快的溶解速度，這就是武漢大學(xué)張俐娜教授為首研發(fā)的水體系低溫溶解法。據了解，該途徑比粘膠法的成本略低，對生產(chǎn)裝備也沒(méi)有特殊要求。張俐娜由此獲得國際纖維素與可再生資源材料領(lǐng)域的最高獎項——安塞姆·佩恩獎。目前，經(jīng)過(guò)與相關(guān)企業(yè)合作，該路線(xiàn)已取得初步工業(yè)化試驗成果。在中國工程院相關(guān)院士的建議下，張俐娜的團隊正與唐山三友興達化纖展開(kāi)合作，未來(lái)前景值得期待。

　　改造量大面廣的合成纖維

　　聚酯滌綸占中國化纖產(chǎn)業(yè)近90%的份額，但其原料來(lái)自不可再生的石油資源，產(chǎn)品難以降解。據業(yè)內人士測算，2009年中國滌綸行業(yè)消耗原料折合原油2.45億噸，2015年這一數據將達到3.468億噸，進(jìn)口依存度在60％以上。若能用生物技術(shù)對這一量大面廣的傳統行業(yè)進(jìn)行改造，其意義可想而知。

　　事實(shí)上，目前部分企業(yè)和科研院所通過(guò)技術(shù)革新，已經(jīng)使聚酯纖維這一傳統的石油衍生品擁有了生物特征。自長(cháng)春大成集團利用玉米為原料，成功開(kāi)拓世界上第三條以玉米為資源生產(chǎn)生物基二元醇的工業(yè)化路線(xiàn)后，聚酯行業(yè)的生化革命正在展開(kāi)。海天集團與長(cháng)春大成展開(kāi)合作，利用生物基乙二醇替代傳統石油基乙二醇，制得具有優(yōu)異性能的新型聚酯PDT，并以Socorna作為PDT纖維、紗線(xiàn)和紡織品的商品名稱(chēng)。根據記者了解，目前Socorna產(chǎn)品推廣十分順利，尤其在近期原料價(jià)格劇烈波動(dòng)的刺激下，下游對于這種生物基聚酯產(chǎn)品的接受程度更高。目前大成集團正在建設1萬(wàn)噸/年的PDT聚合裝置，并計劃在明年推出利用玉米秸稈生產(chǎn)生物基二元醇的第二代技術(shù)。

　　從行業(yè)規劃可以看出，生物質(zhì)合成纖維“十二五”將重點(diǎn)發(fā)展PTT、PLA、PHBV、PBS纖維等，即平時(shí)所指的新型聚酯纖維。今年4月，PTT系列纖維及高附加值面料制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化科技成果鑒定會(huì )在江蘇陽(yáng)光股份有限公司召開(kāi)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，PTT纖維及產(chǎn)業(yè)化應用逐漸成熟。同時(shí)，長(cháng)期制約PTT纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料PDO（1，3-丙二醇），在制備生產(chǎn)上也取得了可喜的進(jìn)步。如江蘇盛虹集團不僅擁有3萬(wàn)噸/年的專(zhuān)業(yè)化PTT紡絲生產(chǎn)線(xiàn)，還建設了PTT聚合生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)生產(chǎn)原料1，3-丙二醇，形成完整的PTT產(chǎn)業(yè)鏈，打破了國外壟斷。

　　截至目前，PHBV纖維研究仍?xún)H限于實(shí)驗室階段。研究表明，PHBV材料固有的脆性較大、機械性能差和可加工溫度范圍窄的缺點(diǎn)，可通過(guò)共混和共聚方法優(yōu)化其化學(xué)和物理結構，從根本上解決其成型加工問(wèn)題，為通過(guò)熔融紡絲法直接制備功能性生物質(zhì)纖維提供了理論和技術(shù)基礎。

　　在今后5~10年內，我國國內將形成一個(gè)以PHA、淀粉基、PLA、PBS降解塑料為主的銷(xiāo)售大市場(chǎng)，年產(chǎn)值達幾百億元。在藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復材料等方面，年產(chǎn)值也將至少有幾十億元；在生態(tài)纖維制品方面，如能開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的纖維制品，將有年產(chǎn)值百億元的市場(chǎng)銷(xiāo)售空間。

　　此外，生物質(zhì)纖維的觸角已經(jīng)延伸到海洋資源的利用上，源自廣闊海洋的殼聚糖纖維等由于資源豐富、功能優(yōu)越、產(chǎn)品可再生可降解等特點(diǎn)，被越來(lái)越多的領(lǐng)域所關(guān)注。國內經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的研究應用，目前已經(jīng)形成了200噸/年的中試生產(chǎn)線(xiàn)并順利投入生產(chǎn)，并有企業(yè)正在加快建設2000噸/年的纖維生產(chǎn)線(xiàn)。

　　業(yè)內人士已經(jīng)看到，在改造傳統化纖產(chǎn)品過(guò)程中，生物技術(shù)緩解資源瓶頸、解決環(huán)保問(wèn)題的作用將逐漸凸顯；同時(shí)，竹纖維、海藻纖維等利用自然界豐富的可再生資源制備的生物質(zhì)纖維，將作為傳統化纖產(chǎn)品的重要補充，豐富化纖家族，滿(mǎn)足社會(huì )需求。

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