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俞书宏-中国科学院院士、中国科学技术大学教授

塑料污染与未来可持续材料的创新

中国科学院院士、中国科学技术大学教授  俞书宏

俞书宏-中国科学院院士、中国科学技术大学教授(图1)

 

发言摘要:

大家好!

今天很高兴有这个机会来跟大家讲一讲,我是一直做化学做纳米材料的,今天给各位朋友讲一下,塑料污染与未来可持续材料的创新。我是20年前回到中科大,一直在做这方面的思考。

我们社会的人力发展,都是跟我们材料相关,从石器到木器到陶瓷,然后到青铜器再到铁器时代,一直到后面的高新技术、高新材料。正是因为材料的进步,才带动促进人类社会的发展,而且会支撑着各种产业的发展。

实际上,在我们国内现在已经发展了一个新的阶段。所以,总书记提出,这时候我们要开始考虑,从原始文明到农业文明到工业文明到生态文明,我们这个时候应该考虑到生态文明,特别是对发展中国家。因为,所谓的工业文明带来的进步,往往会给整个世界包括我们国家,带来环境牺牲的代价。因此,这个时候我们要思考生态文明的发展理念。

100多年前,人类发明了塑料,我们广泛的在使用这个塑料,但是大家现在看到的塑料会给我们今后的社会,给我们整个的地球带来的环境污染影响非常大。越是欠发达国家,它塑料的生产量越多,它塑料制比越多,它使用量越多,对环境的污染程度也会更高。英国的自然杂志表示,未来如果我们人类继续大量的使用塑料的时候,将引起一个极大的担忧。我们看看全球的海洋(现场演示PPT),这张图大家看到黄色的点就是被塑料污染的海洋。我们一个塑料袋以及吸管、塑料制品回到土壤,丢到环境里要400年至500年才会变成肉眼看不见的,但是它仍然存在那个地方。我是做纳米的,是一个尺度的单位,一个纳米是多少,是我们每个人头发丝的直径万分之一,也就是一个纳米,几十个纳米是很小很小的物体,它在环境当中广泛的存在。特别是微塑料,这个在科学界引起非常大的关注。

在海洋生物里,鱼类还有其他的生物,像我们现在饭桌上的海产品,他们的肉体和脏器很多是被微塑料污染的。尽管是在欧美还有其他的海洋里,都会发现多少年前我们塑料丢弃的痕迹,包括海底部的塑料垃圾等等。

难以降解的微塑料无处不在,这是今年科学杂志的一个报道,我们如果把微塑料定义在纳米到微米,如果是纳米的话我们肉眼根本看不见,但是它是一个化学制品,是依靠煤和原油制造出来的化学品,它的存在还包括一些塑料的碎片和颗粒,所以它在全球无处不在。通过跟大气还有河流的牵引,包括我们现在环境当中的PM2.5,我们现在呼吸的PM2.5,里面的成份非常的复杂,甚至有很多微塑料变成纳米级,然后跟PM2.5结合在一起,它是大气、水、土壤循环,最后变成对我们食物链产生严重的威胁。

包括在鱼类、海鲜制品当中,都能检测到塑料。我们被微塑料污染的土壤,还有所生产的蔬菜,包括其它的植物,它的体内都有微塑料的存在。

以前我们使用一次性饭盒,餐盒的塑料会不断的脱落下来,我们肉眼看不见,这是我们正在研究微塑料、塑料制品的界面,我们现在要使用什么样的材料代替塑料?我的制品接触到食物,吃下来对我人体不会产生任何伤害?今后对塑料的污染防治,只能依靠我们今后科技的进步。

全球塑料的产量呈指数级增长,包括我们中国生产的塑料水平是很高的,8000多万吨,使用过程中会丢弃少量。尽管我们现在讲回收,但欧美国家已经开始思考塑料的污染和应对策略。我们国家如何应对今后的塑料污染和寻找塑料未来制品,用新的材料来替代塑料?

对我们国家来说,塑料回收体系的健全还有公民的意识和素质,都会影响到对塑料产业的回收。可降解替代产品的使用,目前遇到一些困难,我下面会说,我们研发的材料,可能现在的价格是比塑料要高一点,所以对很多老百姓来说,塑料便宜方便我可能还要使用它,但并不是说我们找不到塑料的可替代材料。

接下来,给各位报告一下我们如何寻找未来的可持续的材料。我们正在研发可以完全降解的透明的薄膜,你们手上的一张A4纸,用我们的技术可以做成50张100张,很薄、品质很高,我们现在的技术关键在这里,我们用纳米的纤维素做出的这种完全可以降解的,用完了之后我可以吃下来都没事,因为它是纳米纤维素,是一种可以吃的、完全环保,所以它回到土壤里去,土壤里的吸聚在不到一个月内就可以自然的降解,而不是像一个塑料袋、塑料皮、塑料纸扔到环境里不可降解。

我们说,这种材料对于今后材料产业的影响是非常大的,我们非常希望这种材料做到高端。我们高端的电子,以前是打在塑料的薄膜上,我们现在可以打到这个材料上,它有一个好处--温度耐受性,塑料制品遇到100度200度高温,所有的塑料都会软化伸缩,我们的材料可以防火。另外,它具有很好的生物相溶性,我们非常希望做成透光率很高的薄膜,以及在柔性导电方面,能够提高产品附加值。

我们能不能做一些我们国家更重要的,在其他领域广泛使用的材料?我们想到的农用地膜,现在广泛的使用的塑料大棚都是塑料制品,今后回到环境仍然是会对土壤有污染。所以,应该寻找绿色环保可降解的材料。而且,薄膜的使用量非常之大,如果土壤被污染我们一点招都没有。

最后,我们这个材料实际在很多产品有非常重要的应用。在座都知道,我们都喜欢透气,这次新冠疫情我们这个材料可以纺丝。大家都不喜欢PM2.5,所以在室内都会用空气净化器把自家室内搞得很干净。但是,怎么阻隔室外的PM2.5?我们非常希望今后能够研发一款窗帘或者透气的窗帘,让新鲜的空气进来,把PM2.5阻隔在外。对我们日常生活来说,新材料有很多应用场景。

还有医务防护材料,这次新冠疫情大家都知道什么是防护服,以前的防护服就是一个塑料袋把人体给裹起来,绝对的阻隔起来,但是一个缺点就是它的不透气。所以,我们现在非常希望能够研发这种透气型的防护服,特别是在医院。传染病医院还有别的医院,防护是非常重要的,因为你不希望这个病毒穿越,但是要允许气体通过,要透气的,透气型的材料。

另外,我们老百姓关心的就是我们的涂料,家用涂装材料非常重要,我们研发的全生物基材料,这些涂料我们非常希望有特殊的功能。有的涂料说完全环保,环保到我的学生说有一款涂料声称它可以喝,因为里面不含甲醛,不含任何的有机挥发物。

生物基材料还可以跟水泥产业结合,我们要研发新型水泥。人类发明水泥有200年历史,没有人对水泥进行更多的改性,我们现在的水泥是重,抗压不抗剪切不抗拉伸不抗弯曲。今后,建材产业我们很想用我们的纤维素来改进,非常希望做这样一款水泥,它有非常好的表观,看起来是非常漂亮的。我做一个毛坯房以后,用这款水泥以后墙上就不需要涂装了,因为它已经很美观,可以做成各种朱光色彩。我们现在可以把水泥密度降低到40%,今后在建材领域是非常大的一个产业。

我们这个材料还可以做结构材料,大家都知道我们现在建材领域用的都是木塑制品,木塑制品我们国家的市场规模每年是9000亿,我们在研发把食品级的纤维素做成材料。这款材料有非常惊人的特点,在受到外力冲击的时候,你撞不碎它,撞碎它也得不会形成大区域破坏,完全可降解的生物质纳米纤维素可以做成这样的材料,具有非常优越的防护性。

今后我国对塑料的监管,包括产业结构也会产生深刻的变革,我们必须要从源头上来考虑,源头上少用塑料,减少塑料的使用。特别是要建议国家,研发全生物基的塑料替代材料,今后它的广泛推广使用需要政府推动和产业界,包括很多投资人都要去关注的这个产业,因为这个产业链是延伸的。大家可以想一下,我们凡是能够用到塑料的产品非常之多,我们非常希望我们今后的材料在这个领域能够发挥一些作用。

我们也非常有信心,今后用材料为我们国家,或是在某个产业链上做一些贡献。我今天就讲到这,谢谢大家!

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