張晗+馬玲

眾所周知，“白色污染”就是指城鄉(xiāng)垃圾中散落各處、隨時(shí)可見(jiàn)的不可降解的塑料廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染。這類塑料廢棄物主要包括塑料袋、塑料包裝紙、一次性聚丙烯快餐盒、塑料餐具杯盤、電器充填發(fā)泡填塞物、塑料飲料瓶、酸奶杯、雪糕皮等等。面對(duì)日益嚴(yán)重的白色污染問(wèn)題，人們希望尋找一種能替代現(xiàn)行塑料性能，又不造成白色污染的塑料替代品。在此趨勢(shì)下，可降解塑料應(yīng)運(yùn)而生，這種新型功能的塑料，其特點(diǎn)是在達(dá)到一定使用壽命廢棄后，在特定的環(huán)境條件下，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，引起某些性能損失及外觀變化而發(fā)生降解，對(duì)自然環(huán)境無(wú)害或少害。那么，是哪些人成功研究了可降解塑料？可降解的原理又有哪些呢？

塑料制品作為一種新型材料，具有質(zhì)輕、防水、耐用、生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在全世界被廣泛應(yīng)用。目前，全球每年生產(chǎn)約700萬(wàn)噸塑料袋，其中，整個(gè)歐洲的年產(chǎn)量為120～150萬(wàn)噸，我國(guó)作為世界上十大塑料制品生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一，每年生產(chǎn)300萬(wàn)噸左右，約占世界總量的一半。然而，包裝用塑料大部分以廢舊薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丟棄在環(huán)境中。這些廢舊塑料包裝物散落在市區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)、水體、道路兩側(cè)，不僅影響景觀，造成“視覺(jué)污染”，而且因其難以降解對(duì)生態(tài)環(huán)境造成潛在危害。

黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)提到中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)總體高度，生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)一起形成五位一體。同時(shí)十八大報(bào)告首次將綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展并列提出。應(yīng)該說(shuō)這三者是一個(gè)有機(jī)整體，綠色是發(fā)展的新要求和轉(zhuǎn)型的主線，循環(huán)是提高資源效率的途徑，低碳是能源戰(zhàn)略調(diào)整。三者均要求節(jié)約資源、節(jié)約能源、提高利用率，均要求保護(hù)環(huán)境，充分考慮生態(tài)系統(tǒng)承載能力，減輕污染對(duì)人類健康的影響。因此必須牢牢把握“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、科技創(chuàng)新型”的塑料加工業(yè)綠色、生態(tài)產(chǎn)業(yè)方向，這也是塑料加工業(yè)安全、衛(wèi)生工程建設(shè)中最核心內(nèi)容。要完成這一偉大目標(biāo)，少不了各領(lǐng)域科研工作者的努力和付出。幸運(yùn)的是，我們擁有一大批像中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師季君暉這樣的具有前瞻性和創(chuàng)新思維的塑料科研工作者，為了減少塑料制品對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的影響，他們用自己的青春和智慧，大膽創(chuàng)新，勇于探索，不僅開(kāi)發(fā)了可降解塑料，同時(shí)還研制了抗菌塑料等創(chuàng)新塑料制品，為塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供科研支撐，更讓我們的“美麗中國(guó)夢(mèng)”不再遙遠(yuǎn)。

篤信精勤，開(kāi)拓進(jìn)取

1969年10月出生的季君暉，1997年畢業(yè)于天津大學(xué)化工學(xué)院，獲工學(xué)博士學(xué)位，之后開(kāi)始在中科院化學(xué)研究所做博士后研究，1999年晉升為副研究員。目前是中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，工程塑料國(guó)家工程研究中心主任、總工程師，臺(tái)州市500精英入選者，安徽省科技領(lǐng)軍專家，合肥中科綠色家電科技有限公司、臺(tái)州中科工程塑料技術(shù)有限公司總經(jīng)理，合肥家電技術(shù)工程院院長(zhǎng)，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家。兼任中國(guó)合成樹(shù)脂工業(yè)協(xié)會(huì)環(huán)境友好材料分會(huì)理事長(zhǎng)，中國(guó)塑料協(xié)會(huì)專家委員會(huì)專家、中國(guó)塑協(xié)降解專委會(huì)副會(huì)長(zhǎng)等職。

工作以來(lái)，季君暉始終對(duì)工作一絲不茍，心無(wú)旁騖，一直致力于功能高分子材料和微生物關(guān)系（包括微生物降解塑料、抗菌塑料、耐微生物老化塑料等）、塑料改性和功能塑料、醫(yī)用塑料等領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)，并成功開(kāi)發(fā)并產(chǎn)業(yè)化系列改性塑料、抗菌材料、菲可斯系列消毒殺菌材料、消毒洗衣機(jī)、不用洗衣粉洗衣機(jī)等數(shù)十個(gè)多個(gè)產(chǎn)品，其中抗菌母粒、納米PET工程塑料等獲國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品稱號(hào)，為我國(guó)塑料產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展提供了強(qiáng)大的科研支撐。

在國(guó)家的信任和支持下，季君暉先后主持包括國(guó)家科技攻關(guān)、國(guó)家產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)自然基金、國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)、國(guó)家“863”項(xiàng)目、科學(xué)院重大創(chuàng)新項(xiàng)目在內(nèi)的各類項(xiàng)目16項(xiàng)，獲得國(guó)家發(fā)明專利17項(xiàng)，鑒定科技成果6項(xiàng)，負(fù)責(zé)和參與制定ISO標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，先后發(fā)表專業(yè)論文80多篇，出版專著1部。其中，他研究開(kāi)發(fā)的“抗菌功能塑料”獲第十二屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)優(yōu)秀新產(chǎn)品金獎(jiǎng)；其他研究成果也先后獲得山東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、青島市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、香港國(guó)際博覽會(huì)金獎(jiǎng)、山東省重獎(jiǎng)科技成果三等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、科技部劉永齡科技獎(jiǎng)、輕工科技進(jìn)步創(chuàng)新獎(jiǎng)、企業(yè)管理創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院院地合作科技一等獎(jiǎng)、中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)金橋獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，他個(gè)人也先后獲得“化學(xué)所第二界優(yōu)秀青年”“中國(guó)科學(xué)院北京分院院地合作先進(jìn)個(gè)人”等榮譽(yù)稱號(hào)。多年來(lái)不變的探尋，只為無(wú)限放大自己的人生價(jià)值！

創(chuàng)新“降解”，遠(yuǎn)離污染

也許，很多人會(huì)以為，自己使用一個(gè)劣質(zhì)塑料袋根本不會(huì)產(chǎn)生多大影響，塑料袋回收、處理不完全也跟自己無(wú)關(guān)，隨手丟一個(gè)塑料袋也不會(huì)馬上影響自然界。但正是這一僥幸心理，使人類慢慢走向了環(huán)境惡化、自我毀滅的道路?！拔覀儾皇且粋€(gè)人在生活，而是一群人在生活。我們也不應(yīng)是一個(gè)人在維護(hù)，而應(yīng)是一群人共同維護(hù)。做到安全生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的塑料袋，盡量少用塑料袋以及保證塑料袋被科學(xué)回收，是我們?cè)撚械囊庾R(shí)與責(zé)任。”季君暉因?yàn)閷?duì)塑料污染最深入的了解而發(fā)出了如此的呼吁。

季君暉介紹說(shuō)，由于我國(guó)目前對(duì)塑料袋的需求量非常巨大，如果處理得不科學(xué)，必將給環(huán)境帶來(lái)巨大的災(zāi)難。我國(guó)傳統(tǒng)處理塑料袋的方式有三種，即焚燒、填埋和回收，其中回收的比例最少。那么在用焚燒方法處理塑料袋時(shí)就會(huì)出現(xiàn)焚燒不完全，從而產(chǎn)生大量的煙塵和有機(jī)污染物的問(wèn)題。更嚴(yán)重的是，目前工業(yè)上使用的聚氯乙烯塑料袋燃燒更不充分，除了產(chǎn)生煙塵，還會(huì)產(chǎn)生酸霧和二惡英，造成大氣重度污染。另外，由于塑料袋100年以內(nèi)都難以降解，如果它只是被簡(jiǎn)單地填埋，不僅會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、阻隔水分，導(dǎo)致土地不能正?！昂粑保€會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)，造成惡性循環(huán)。

如今，隨著工業(yè)發(fā)展的加快，有些廠商為了美觀，還會(huì)在塑料制品中使用熒光增白劑，其一旦隨食品進(jìn)入人體，就會(huì)傷及肝臟等重要器官，誘發(fā)細(xì)胞癌變?！坝行┎涣计髽I(yè)或家庭作坊會(huì)將回收的廢舊塑料制品重新加工，這種塑料袋盡管成本較低，但由于源比較復(fù)雜，其中很可能含有病菌或有毒成分，損害我們身體健康?！奔揪龝熣f(shuō)。

雖然塑料制品有諸多缺點(diǎn)，但季君暉仍相信，任何東西都有兩面性，塑料袋也并不是無(wú)惡不作的“大怪物”，只要合理使用、科學(xué)處理，就能降低它的危害。為此，他憑借著在塑料科研領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)潛心科研，開(kāi)發(fā)了第三代全生物降解高分子材料—PBS類聚酯，為塑料產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新希望。

季君暉介紹說(shuō)，PBS以脂肪族二酸和二醇為原料，經(jīng)縮聚反應(yīng)合成。采用傳統(tǒng)縮聚方法，合成的PBS分子量低于5000，作為氣相色譜固定相或增塑劑早已有商業(yè)化的產(chǎn)品。高分子量PBS的力學(xué)性能優(yōu)于PE，熔點(diǎn)為115℃，其與乙二酸的共聚物PBSA則具有更好的韌性且降解更快。PBS類聚酯具有與PE、PP相似的理化性能，而且具有良好的加工性能，可在通用聚烯烴塑料成型加工設(shè)備上加工成各類制品，其廢棄物可在自然環(huán)境中廣泛存在的細(xì)菌、放線菌等微生物及酶的作用下，最終分解成二氧化碳和水。特別是原材料廉價(jià)易得、制備工藝簡(jiǎn)單，使其相對(duì)于其他生物降解性聚酯更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)共聚、接枝及共混等途徑，可進(jìn)一步改善其物性并調(diào)節(jié)生物降解性能。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)PBS的不斷重視，季君暉依托中科院理化所，在中科院北京物質(zhì)項(xiàng)目的支持下，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)采用特種高效催化體系，通過(guò)預(yù)縮聚好真空縮聚兩釜分步聚合的新工藝直接制備得到高分子量的PBS產(chǎn)品。該創(chuàng)新性的工藝不僅可以和擴(kuò)鏈法一樣得到分子量超過(guò)20萬(wàn)的高分子量的PBS產(chǎn)品，而且在工藝流程和衛(wèi)生性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，和擴(kuò)鏈法比較，節(jié)省了擴(kuò)鏈反應(yīng)步驟，簡(jiǎn)化了工藝，減少了損耗和設(shè)備投入，降低了成本，不含擴(kuò)鏈劑，衛(wèi)生性能得到明顯提高，可以應(yīng)用于食品包裝等領(lǐng)域，并較擴(kuò)鏈產(chǎn)品有更好的生物降解性能。主要用于加工各類包裝材料、農(nóng)用地膜、一次性用品等環(huán)保制品。

另外，課題組還在PBS類聚酯的合成與應(yīng)用方面做了大量工作，開(kāi)發(fā)出提高分子量的合成新技術(shù)，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一步法聚合工藝，形成了PBS工藝包。這一技術(shù)采用高效的催化體系及獨(dú)特的合成工藝，無(wú)須進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，通過(guò)脂肪族二酸、二醇的縮聚反應(yīng)直接制備出高分子量的生物降解性聚酯，簡(jiǎn)化了合成工藝，從而降低了成本。目前，他們已經(jīng)將取得的研究成果通過(guò)專利授權(quán)分別在鑫富藥業(yè)、山東匯盈和山西金暉建立了兩條5千噸/年和三條2萬(wàn)噸/年聚合裝置，形成了7萬(wàn)噸的產(chǎn)能，占全球同類產(chǎn)品產(chǎn)能50%以上，引領(lǐng)了該領(lǐng)域技術(shù)主流。產(chǎn)品通過(guò)了國(guó)際全方面認(rèn)證。開(kāi)展了PBS廉價(jià)化、功能化開(kāi)發(fā)，2014年新增銷售額10.2億元、利稅5億元。鑫富藥業(yè)在深市進(jìn)行了定向增發(fā)，山東匯盈以母公司名義在香港上市，金暉也進(jìn)入了新三板輔導(dǎo)。項(xiàng)目列入理化所的“一三五”規(guī)劃，院首批STS項(xiàng)目，國(guó)家863項(xiàng)目，獲國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和國(guó)家產(chǎn)業(yè)振興專項(xiàng)支持。項(xiàng)目促進(jìn)了降解塑料行業(yè)的發(fā)展，強(qiáng)力支撐了禁塑令的執(zhí)行。

2016年1月14日，在中科院召開(kāi)的2016年度工作會(huì)議上，季君暉主持的全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）類聚酯研制產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用團(tuán)隊(duì)獲得科技貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（一等獎(jiǎng)），再次證明了該項(xiàng)目對(duì)塑料產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)效果。

抗菌塑料，健康生活

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)健康愈加關(guān)注，對(duì)健康生活的要求也不斷提高。面對(duì)琳瑯滿目的家電市場(chǎng)，選擇健康化的家電產(chǎn)品也成為健康生活的重要一方面。在很多發(fā)達(dá)國(guó)家，抗菌塑料的研究以及在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用，為國(guó)人提了一個(gè)醒。作為塑料領(lǐng)域的研究專家，季君暉也對(duì)抗菌塑料進(jìn)行了深入研究，并承擔(dān)了國(guó)家火炬計(jì)劃—“抗菌塑料研究開(kāi)發(fā)產(chǎn)及應(yīng)用”。

抗菌塑料是指塑料本身具有抗菌性，可以在一定的時(shí)間內(nèi)將玷污在塑料上的細(xì)菌殺死或抑制。與常規(guī)的化學(xué)和物理消毒方法相比，使用抗菌塑料殺菌時(shí)效長(zhǎng)，既經(jīng)濟(jì)又方便。通過(guò)對(duì)抗菌塑料及其家電制品的抗菌性、抗菌塑料的物理力學(xué)性能、加工行為、老化變色性能的基本研究，以及對(duì)抗菌劑和抗菌母料制備過(guò)程中添加劑和雜質(zhì)及工程化工藝的控制，季君暉帶領(lǐng)工程塑料國(guó)家工程研究中心，開(kāi)發(fā)出了具有抗菌范圍廣、高效低毒、適用于塑料加工和使用的新型塑料抗菌劑。

為了讓抗菌塑料得到更好的應(yīng)用，季君暉極力促進(jìn)了我國(guó)抗菌材料行業(yè)的形成，牽頭建立我國(guó)首家抗菌材料檢測(cè)中心、國(guó)家抗菌材料行業(yè)協(xié)會(huì)，并起草制定了抗菌材料行業(yè)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不斷推動(dòng)抗菌健康型系列家電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功并迅速推向市場(chǎng)，滿足消費(fèi)者需求，被認(rèn)為“引領(lǐng)發(fā)展了一個(gè)近600億元產(chǎn)值的新行業(yè)”。

任何一位成功的科學(xué)家，從來(lái)不是單純的思想和智慧的傳播者，他們精勤不倦的步伐中，除了有堅(jiān)定執(zhí)著的力量外，還有濃濃的社會(huì)責(zé)任感。而季君暉的社會(huì)責(zé)任感則更多地展現(xiàn)在建設(shè)美麗新中國(guó)的身體力行中。