前不久，工业和信息化部等六部门联合印发《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出到2025年，非粮生物基材料产业基本形成自主创新能力强、产品体系不断丰富、绿色循环低碳的创新发展生态，非粮生物质原料利用和应用技术基本成熟，部分非粮生物基产品竞争力与化石基产品相当。
业内专家认为，《行动方案》旨在立足我国国情，推进基于非粮生物质的生物基材料加快创新发展，促进工农业协调发展，既助力乡村振兴和美丽中国建设，又能够加快石化化工行业高质量发展指导意见与碳达峰实施方案落实。
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助推化工行业绿色转型
生物基材料是利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学产品，既包括通过生物合成、加工、炼制获得的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学产品，也包括生物基塑料、生物基纤维、糖工程产品、生物基橡胶等。
“我国生物基材料产业发展较快，功能菌株、蛋白元件等关键技术不断突破，产品种类日益丰富，初步构建了以聚乳酸、聚酰胺率先产业化，多种生物基材料快速发展的格局。”中国石油和化学工业联合会生物化工与生物质能源专委会副秘书长李文军介绍，2021年我国生物基材料产量700万吨、产值超过1500亿元，占化工行业总产值的2.3%，并在塑料制品、纺织纤维、医药器械、涂料、农业物资、表面活性剂等方面得到广泛应用。例如，快递包装、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤等产品就是以生物基塑料制成的。
北京工商大学化学与材料工程学院院长翁云宣向记者透露，一批重点企业和科研院所正积极推进生物基材料开发利用，聚乳酸生产规模已经超过5万吨，初步形成安徽蚌埠、山东寿光、河南濮阳等产业聚集区。在“双碳”战略引领下，生物基材料产业已成为石油和化工行业绿色转型热点方向，将迎来更多发展机遇。
总体而言，我国生物基材料正处于科研开发走向产业化规模应用关键时期，但仍存在诸多薄弱环节。翁云宣介绍，一方面，生物基材料成本普遍高出同类石油基产品30%以上，市场替代优势弱、推广应用难；另一方面，低浓度产物高效提纯分离、生物基聚合物合成等技术尚未突破。在此背景下，统筹谋划基于非粮生物质利用、促进生物基材料创新发展的政策，在生物基经济发展工作中先行先试、积极作为，提升国际综合竞争力，显得尤为重要。
聚焦“非粮”意义何在
要看到，当前生物基材料主要还是基于粮食原料。我国人均耕地、粮食保有量与部分资源丰富国家相比差异很大，虽然连年丰收、市场稳定，但是基于粮食原料发展生物基材料也难以为继，必然面临“与民争粮”“与畜争饲”等矛盾。因此，发展生物基材料必须树立贯彻“大食物观”，实施“藏粮于技”战略，将传统意义上的非粮生物质转换为发展生物基材料原料，间接提高我国单位耕地“粮食”产出。
“非粮生物质主要包括农作物秸秆、林业废弃物、薪炭林、木本油料林、灌木林、有机生活垃圾、畜禽粪污、生活污水污泥等。”李文军介绍，我国年产各类非粮生物质超过35亿吨。其中，农业废弃物9.6亿吨、林业废弃物3.5亿吨、有机生活垃圾1.5亿吨、畜禽粪污19亿吨、农产品加工废弃物1.5亿吨、污水污泥4000万吨。这些废弃物如果不能得到妥善处理，不仅会给环境和居民健康带来巨大危害，其中蕴藏的资源也难以得到循环利用，各国通行做法是在无害化、减量化处置前提下，将其变废为宝。
“发展非粮生物基材料既能减少开采消耗石油、煤炭等化石能源，还能降低二氧化碳排放。”李文军解释，生产1公斤以非粮生物基为原料的尼龙-56的碳排放量，相比生产1公斤尼龙-66减少了4.31千克。当非粮生物基材料废弃时，大部分可经由燃烧或堆肥等生物降解法，转变为水和二氧化碳无毒小分子，重新进入自然循环中，维护整个生态平衡，无需担心碳排放的增加。
但与基于粮食规模化生产生物基材料路线相比，非粮生物基材料要以大宗农作物秸秆及剩余物为原料，在原料预处理、糖化和发酵转化效率、综合成本控制等方面难度更大。工业菌种(群)与酶蛋白功能元件制备、非粮生物质标准化采收保存、非粮生物质高效糖化等关键平台技术正处于攻关爬坡阶段，与现有工艺技术进行耦合衔接亟待突破。
“鉴于此，《行动方案》以非粮生物质开发利用技术突破为基础，深化生物化工与传统化工耦合、工业与农业融合，以技术、模式创新为动力，促进生物基材料优性能、降成本、增品种、扩应用，提升生物基材料产业协同创新、规模生产、市场渗透能力，推动非粮生物基材料产业加快创新发展。”翁云宣说。
发挥产业集群规模效益
企业是科技创新的主体，产业集群是推动生物基材料产业转型升级、引领区域经济发展的重要载体。我国大部分生产生物基材料的企业规模都不大，需培育更多骨干企业，打造特色更加鲜明的产业集群和示范基地。《行动方案》明确了目标：力争到2025年，形成5家左右具有核心竞争力、特色鲜明、发展优势突出的骨干企业，建成3个至5个生物基材料产业集群。“要加强部门协同和省部联动，鼓励地方政府统筹非粮生物质产业和乡村发展需要，支持产业链上下游企业深度耦合。”翁云宣说。
在《行动方案》的指引下，各地抓紧布局，加速当地生物基材料产业高端化、规模化发展。山西提出，以骨干企业为主体重点建设山西合成生物产业生态园区，积极推动年产50万吨生物基戊二胺项目、年产90万吨生物基聚酰胺项目和年产8万吨生物基长链二元酸项目建设，引进用地约3000亩的下游聚酰胺熔体直纺民用丝、工业丝、地毯丝、纺织、印染、服装等配套项目；安徽大力支持在省重大新兴产业基地、省认定化工园区等新材料产业聚集区，建设共性技术研发、中试、试验验证等产业公共服务项目；河南将在全省布局“秸秆—呋喃甲醛”生产基地，支持骨干企业横向扩规模、纵向延链条，加快推进2万吨生物基四氢呋喃、1万吨生物基甲醇、30万吨PBS等重点项目建设。
“应充分发挥大宗农作物生产区生物质原料丰富优势，打造分布式非粮生物质糖化生产基地，鼓励符合条件的地区形成产业集群，支持符合条件的产业集聚区建设国家新型工业化产业示范基地，提高产业规模效益与影响力。”李文军说。
目标的实现还需要完备的产业体系作支撑。在翁云宣看来，我国生物基材料领域的产业服务平台较为分散，知识产权保护、材料测试评价、材料数据库建设等服务能力，还未形成对产业链及下游应用的有力支撑。为此，《行动方案》建议，加强产业服务平台建设，完善微生物菌种选育技术、生物基材料技术研发、成果转化运用、知识产权保护等体系，依托国家塑料制品质量检验检测中心、先进高分子材料测试中心等提升测试评价服务能力。
此外，生物基材料普遍沿用石油基材料标准体系，缺乏能源消耗限额、碳排放核算等标准体系和标识标签及溯源体系，未能充分体现生物基材料的生态环境友好性。“应建立健全适合我国产业特点的生物基材料产品质量、能源消耗限额、碳排放核算等标准体系及相关污染物排放标准，构建生物基材料及制品评价方法、产品标准、技术标准、标识标签等标识和溯源体系，支持第三方机构开展产品认证、标识和溯源服务。”翁云宣说。
