工業頭條 高原
你知道嗎？餐具、水杯、傢俱、家電、汽車內飾等等這些圍繞在我們周圍、司空見慣、被千百人使用過的塑料用品，很多可能都存在安全隱患，威脅著使用者的健康，甚至生命。
如果有一個可能降低或者消除這些隱患的方案。你願意嘗試嗎？
一次“低調”的獲獎
2018年5月15日，在德國科隆舉行的“第十一屆生物材料國際會議”上，“2018年生物材料獎”創新獎頒發給了一家特殊的生物材料創新公司。大多數人對該獎項可能比較陌生，但是在生物化學、材料學界，這是一個含金量很高的獎項，這是由超過200多位全球頂級業內專家投票評選裁定的大獎。歷年各大材料公司：BASF、拜耳、贏創……都會把自己的最新研究成果拿來參加評比，而今年，一家來自芬蘭、名為ABM公司的參賽作品—可降解的玻璃纖維增強聚乳酸複合材料，獲得了金獎，成為2018年生物材料領域的No.1！
這是一種什麼樣的材料？深入瞭解之後不禁讓人讚歎。據權威媒體報道：ArcBioxTM BGF30-B1是一種聚乳酸（PLA）複合材料，它採用先進的LFT複合技術由可降解玻璃纖維增強聚乳酸複合而來。這一創新不但賦予生物材料較高的機械性能，滿足其在耐用品上應用，而且在生命週期結束後仍然可生物降解，滿足DIN CERTCO降解認證需求。這種由ABM公司開發的特種玻璃纖維，不但可以用於增強聚乳酸材料，也可用於增強其它生物材料。從而取代石化資源減少碳足跡、降低不可再生能源的消耗，實現對環境的零汙染。
這段文字看起來頗為晦澀難懂，但若想解釋清楚這款材料的優勢，需要明白以下三個關鍵詞：生物基、複合材料、可降解。
說到生物基，就不得不先提到石油基。當下，但凡享受現代文明的人，無不被各種各樣的塑料製品所包圍，小到剪刀手柄、髮卡、塑料袋，大到冰箱空調等大家電的外殼、汽車配件等，無不體現了塑料的存在。塑料存在的背後就是石油的消耗，在許多人看來，石油雖然有著“黑色黃金”之稱，不過距離我們的生活很遙遠，但作為現代工業的基礎，它的確在支撐著人們生活的方方面面。不僅是塑料，許多種基礎原材料，都可追溯至石油。
而生物材料不同，生物基，顧名思義，原料來於自然，它是利用玉米、穀物、豆科、秸稈、竹木粉等系列可再生生物質為原料製造的新型材料，這類材料包括經過生物合成、生物加工、生物煉製過程獲得的生物醇、有機酸、烷烴、烯烴等基礎生物基化學品，也包括生物基塑料、生物基纖維、生物基橡膠以及生物質熱塑性加工得到的塑料材料。因此石油基和生物基材料有著本質的區別。
複合材料則更好理解，百度百科上這樣解釋：複合材料是人們運用先進的材料製備技術將不同性質的材料組分優化組合而成的新材料。複合材料必須是由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料複合而成。人類發明複合材料的初衷，是為了增強傳統單一材料不具備的性能，比如耐熱、抗菌、高強度等，從而替代傳統材料，比較有名的複合材料有鋼筋水泥、玻璃鋼、碳纖維製品等。這次獲得金獎的，便是一種生物基的複合材料。
至於它為何會在超過200名業內頂級專家的投票中脫穎而出？還有第三個關鍵詞：“可降解”。
“垃圾圍城”
相信很多人都或多或少的知道，當今，“垃圾圍城”已經成為全人類的共同話題，這是工業時代發展必然的伴生產物，也是人類步入下一個時代前必須解決的難題。以汽車舉例，如今汽車產業蓬勃發展，考駕照、買汽車是很多年輕人參加工作進入社會後自然而然的行為，但在汽車經濟耀眼的光輝下，卻很少有人在意，那些報廢的汽車，幾乎已經無處安放了。
儘管保護環境、廢物回收這樣的字眼，幾乎天天出現在各種媒體之上，但實際上能夠做到二次利用的，幾乎是淘汰物品的九牛一毛，刨去成本、觀念、生活習慣等因素，橫亙在現實面前的第一道攔路虎，其實就是技術。比如被各個領域廣泛應用的玻璃鋼，就是不可降解、不可二次利用的典型代表。今天淘汰的玻璃鋼製品，甚至等若干年後，原材料石油消耗殆盡、它還在那裡存在。
與石油基塑料材料相比，生物基材料的最大優點，一是可再生，二是可降解。第一點毋庸置疑，石油是不可再生資源，用一點少一點，但玉米、甘蔗、馬鈴薯這些卻是農作物，伴隨著合理的土地利用，可以源源不斷地大量生產。而第二點，100%生物基材料亦可實現100%可回收降解，將大大減少環境壓力。
或許有人要問，既然生物基材料如此優秀，為何研發使用率與石油基材料比，如此之低？這個問題也不難解答，因為科學技術水平所限，生物基材料，包括生物基複合材料在內的性能，還是有所缺陷。這也是此次ABM公司獲獎的決定因素——可降解的玻璃纖維的應用，可降解的玻璃纖維增強PLA複合材料，其強度接近於鈦合金，達到了可以廣泛應用的標準。要知道，之前的生物基材料，由於強度不夠，更多隻能用於一次性產品等的生產使用。
據內部人士透露，獲獎的材料，在堆肥環境中，可在40到60天內可實現降解，與傳統石油基材料相比，生物基聚乳酸的二氧化碳排放，可減少60%。100%生物基、可降解、可回收利用，再加上力學性能優異、成型工藝與傳統塑料相同，這款材料，足以用“劃時代”來形容。
被“毒害”的我們
或許對於多數人來說，以上這些還是太過遙遠。環保固然好，具體到生活的柴米油鹽，就沒有多少人會在意。但隨著生物基材料的發展，它的另一優勢，也漸漸展現在人們面前，那就是安全與健康。
由於石油基材料的特性，石油基塑料製品或多或少都存在些安全隱患。例如，有一種叫“密胺”的材料，相信絕大多數人並未聽過，但“三聚氰胺”，對於中國人來說，幾乎耳熟能詳。
密胺，化學名三聚氰胺，中文譯名美耐皿。它是以三聚氰胺、甲醛為原料，以纖維素為基料，加入顏料及其他助劑而成的，屬於塑料中的熱固性塑料，該塑料還有一大特點就是容易著色，色澤漂亮，綜合性能比較好，輕巧、能耐低溫、不易碎，外表很像瓷器，被稱為仿瓷餐具，這就是被廣泛用於餐飲業及兒童飲食業的密胺，市場價格幾元到十幾元每件不等。
與此同時，密胺樹脂的缺點也是不容忽視。如耐熱性一般，不可直接置於火上烘烤，微波爐、烤箱不宜使用；不能用鋼絲球等洗刷，需要專用洗滌劑。但其最大的缺點是安全隱患，密胺餐具製品受加工工藝影響或劣質材料的使用，容易析出有毒物質，危害健康，且市場上低質偽劣產品氾濫，不易分辨，在生活中極易使用不當，從而產生有毒物質如甲醛、三聚氰胺等，危害人體健康，尤其對兒童危害極大，而這一點，知道的人卻很少。
專家強調：“密胺材質的餐具，目前被餐飲企業、中小飲食經營戶廣泛應用，餐具市場的佔比達到6成以上。但是，對密胺餐具使用不當和超期使用危害人體健康的問題尚未引起相應的重視。”在我國，密胺餐具實際上已經逐步代替了以往的陶瓷餐具和竹木餐具。追溯起來，密胺餐具在我國已經有40多年的使用歷史，它的出現為餐飲業和社會大眾帶來了感官上的新體驗。因為比較容易上色，所以密胺餐具的造型、圖案方面佔據優勢，並逐漸佔領了餐飲、家居市場。現在無論是商場還是地攤，賓館或者餐廳都在使用密胺餐具。
專家解釋說，密胺餐具在表面完整的情況下是安全的，但其面臨表面破壞、較高溫度或其他條件下（如餐具清洗）致其分解產生的甲醛類有毒物質就會溶入食物的水或油脂中被人體吸收。由於目前質檢標準和食品安全衛生標準存在間隙，對密胺餐具並不檢測其有效使用時限和破壞性實驗後的有害物質揮發、釋放，更沒有強制性標準。而日常中，密胺餐具在表面刮花剝落、受熱龜裂變形後還繼續在餐飲中使用，食品安全隱患相當嚴重。因此，未來的密胺餐具必將伴隨著人們對健康的強烈關注，迎來更加嚴格的產品規範和產業監管，甚至會被新出現的更安全健康的優秀材料所替代。
生物基材料則不然，是以生物質原料合成的一類聚合物，由於原材料來源於植物，其單體的殘留不會對人體健康造成傷害，百分百的綠色健康。
或許以此為突破點，生物基材料將迎來大發展的絕佳契機。
納通與ABM的合作
北京的納通科技集團顯然看中了這款生物基材料的發展前景。這是一家大名鼎鼎的骨科企業，是中國最為頂尖的醫療企業之一。納通科技集團專注於醫療健康領域，通過投資建廠、購併合作等方式，整合產業鏈上游資源，已完成在骨科關節、脊柱、創傷三大類產品高、中、低端生產的完整佈局，成為有自主知識產權、自有品牌骨科產品的領軍企業。
這樣一家專業性很強的企業，是如何與生物材料產生聯繫的？而翻看獲獎的芬蘭企業ABM的資料，該企業是一家專業提供生物基可降解聚合物材料整體技術解決方案的公司。
沒錯，就是醫用可降解聚乳酸材料。在深入合作過程中，納通對ABM的生物基材料產生了極大的興趣。爭取到了與ABM全面合作，從醫療材料到工業材料，從研發項目到在中國的推廣代理權。目前，僅僅因為ABM發明的新可降解醫用材料的出現，就為眾多患者帶來了巨大的福音。
“不需要二次手術”
骨棒、螺釘、塑形骨板等，都屬於植入性醫療器械。百度百科是這樣解釋：植入性醫療器械是通過外科手段全部或部分植入人體或自然腔口中或替代上表皮或眼表面，並在體內至少存留30天，且只能通過外科或內科手段取出。有過類似經歷的人或許都知道，醫療器械的植入是一個非常痛苦的過程，短時間內進行兩次手術不說，醫療器械在人體內留存，恢復過程中會出現的種種不可預知情況，恢復狀況存在較大差異。如今，這些在以金屬為代表的傳統植入物可能出現的問題，隨著新材料的出現得以緩解或者解決，這種新材料就是醫用聚乳酸材料，率先在高端醫療器械行業實現應用。
不同於傳統金屬製品，新材料可在人體中可實現自我降解，患者無需二次手術，避免了病人二次手術的痛苦，也杜絕了連續手術帶來的“元氣大傷”。此外，這類新材料在已有可吸收的基礎上做了巨大的改進。在實際使用中存在的強度不足、術中塑形困難以及降解控制等問題，一直都是可吸收材料發展的難點，而這些，作為迄今為止最強的生物可吸收材料，新材料均取得了長足的進步。
比如ABM公司這次獲獎的高強度聚乳酸複合材料製品，就通過採用新型複合材料體系，製品的力學強度已接近鈦合金，解決了傳統可吸收材料力學性能不足而無法用於高承重部位的侷限性。無機填料增強聚乳酸複合材料製品則通過採用複合材料，成功解決了可吸收帶線錨釘、界面螺釘等運動醫學類產品在臨床中傳統產品降解速率和力學強度平衡不匹配的問題，實現了降解速率與力學強度的平衡。產品可用於肩關節、踝關節、膝關節、手腕關節等軟組織的損傷修復及交叉韌帶重建術中韌帶與骨的固定。
母嬰、汽車等多個產業大爆發？
所有這些在醫療領域取得的成功，無疑讓新材料的性能得到了絕佳的驗證。但僅僅是醫療領域，還是太小。從全球來看，新材料在醫療領域的市場，以噸計就足夠了，在醫療以外，生物基材料有著更為廣闊的市場空間。新材料的推廣首先要在工業領域得到應用。畢竟，如今的這款生物基材料，已經滿足了高強度、高模量、耐熱性能高、節能環保、生物基可降解等條件，也已經取得德國DIN CERCO的工業堆肥降解認證、瑞士SGS的低VOC（揮發性有機化合物）測試報告、中國CTI的食品接觸測試認證等，足以在母嬰、卡基、傢俱、建材、汽車內外飾、電子電器等各個行業大放光彩。
或許有人會問，就算性能相近，成本會不會變高？對此，專業人士這樣解答，單從原材料價格而言，生物基材料的確高於石油基材料，但如果加上設計、加工、生產、物流、銷售等各個環節，最終待銷售成品的成本，最多隻會高於原先的10%，絕對不會超過20%。那麼，對於生產商和消費者而言，成本高出10%~20%，算多嗎？對於生物基材料瞄準的行業而言，不高！最為典型的，就是母嬰行業。這是眾所周知的高端行業，對於健康與安全的要求苛刻得幾乎令人髮指，單拿嬰兒熱奶用的奶瓶為例，就算市面有價值幾十塊錢的普通商品，但也有更多的家庭寧願選擇有的價值甚至超過千元的進口產品，就是因為覺得後者更加安全健康，這並不僅僅是富裕家庭的想法，事實上大多數收入一般的家庭，也會做出同樣的選擇。在這樣的大環境下，同為塑料製品，生物基比石油基價格並未高出許多，在證明絕對安全可靠的情況下，會選哪個？這簡直是一道送分題。
還有汽車行業，針對汽車產業輕量化、以塑代鋼的發展趨勢，越來越多的製造商更多的在內外飾上使用塑料製品，這就埋下了安全隱患。但凡車主都知道，尤其在夏天，停車的時候都會盡量尋找陰涼的地方，若是時間太久，在再次開車之前，很多人會將車門打開進行通風，不僅僅是因為酷熱，還因為車內有時會產生難聞的氣味，這往往就是車內的塑料製品在在高溫環境下散發出來的，不僅僅難聞，還會損害車內人的健康。如果將原本的石油基塑料替換為生物基塑料，類似的情況將不再發生。同樣的情境，也發生在傢俱、建材、家用電器等行業，這些行業無一例外，與日常生活極為貼近，隨著社會的進步、生活水平的提高、消費觀念的改變，人們對安全性的要求也日益趕上甚至超過了價格，逐漸成為購買商品時的第一標準。
如今的ABM已經在多個行業推廣生物基材料。比如在智能卡領域，隨著髮卡量的增大，廢卡越來越多，產生的環保問題令人擔憂。另外隨著石油緊缺，傳統卡基材料的價格也不斷升高。因此越來越多的目光轉向了生物塑料。在電子電器領域，日本、歐美等國家均已開發生物基材料的包裝外殼、面板及內外部件。
為配合新材料的開發，ABM甚至投資研發生產了能打印超級聚合物的高端3D打印機。超級聚合物是指綜合性能高，長期使用溫度在150℃以上的一類工程塑料，以耐高溫、耐磨損、高強度、耐腐蝕、高純度等諸多優異性能在航空航天、汽車製造、電子電氣、醫療和食品加工等領域廣泛應用。但超級聚合物要求非常高的加工溫度和穩定的溫度控制以達到最優的打印環境，而目前市場上的3D打印機大多數無法滿足要求，所以ABM乾脆自己研發出了“超強”3D打印機。
全球大勢所趨
近年來國外生物基塑料市場需求猛增，國內也湧現出多家生物基材料企業，並獲得了認證，他們主要以生產一次性製品為主，主打低端市場。
從低端一次性製品、農用地膜、塑料袋等向更高端的生活用品、電子電器、汽車、航空等產業推進，生物基塑料更廣泛的規模化應用將降低化工工業對石化材料的過渡依賴，提升整個人類的健康生活品質，同時有助於改善傳統石化材料使用不當造成的環境問題，在後期的回收處理上更加的科學、健康、環保。
從全球範圍來看，生物基材料取代石油基材料已經是大勢所趨。在這方面，歐盟的發展最為靠前，相關的政策也最為嚴格，比如針對塑料餐具的各項規章制度，關於嬰兒商品的178項法規等等，都在逐步地提高生產門檻，出臺相關法律措施推動整個產業的發展，以達到完全替代石油基塑料的目的。中國在這方面相對落後，但近幾年，專門針對環境的各項規章制度紛紛出臺，越來越嚴格地法規也預示著，發展高性能生物基塑料將成為極有前途的朝陽產業。
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