农膜可降解 耕地一身“轻”——记2023国家科学技术进步奖二等奖基于分子链软硬段精准调控的可降解共聚酯制备关键技术及农膜应用

　　传统的地膜由不可降解的聚乙烯制得，此类地膜因其用量庞大、使用周期短且回收难度大，成为“白色垃圾”的主要来源之一，且使用后处理成本高、影响面积广，导致严重的环境污染与土壤持续劣化。

　　为解决这一问题，金发科技股份有限公司(以下简称金发科技)牵头研发了“基于分子链软硬段精准调控的可降解共聚酯制备关键技术及农膜应用”。基于此开发的专用农膜可以匹配不同农作物的生长周期，在农作物收获完成后，农膜在地里自动降解为水和二氧化碳，减轻对耕地的污染压力。近日，该技术获得2023年度国家科学技术进步奖二等奖。

　　一种可完全降解的塑料

　　“我国是农业大国，地膜用量也大，但大多地膜在使用过后并无法有效处理，或残留于田间地头，或花大力气回收后填埋焚烧，导致严重的环境污染，如果能有一种可以自动降解的农膜替代传统不可降解农膜，就可以解决这一困扰人们许久的问题了。”金发科技股份有限公司首席技术官黄险波博士介绍。

　　2004年，金发科技组建研究团队，开始攻关这一技术。2011年，中国首套自主研发的年产2.5万吨聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)聚合连续生产线在金发科技珠海基地正式投产，开启了生物降解聚酯PBAT在中国持续发展的序幕。

　　然而，成功路上总有各种“拦路虎”。研究之初，团队就遇到无法找到合适催化剂的困境，以及由此带来的聚合效率低、聚合黏度无法达到目标值、产品成本高昂等难题。“我们只好虚心请教，多次向高校和科研院所取经，项目团队成员也夜以继日进行理论计算与实验摸索，最终确定了催化剂种类和用量，使合成的PBAT聚酯各项性能都达到了使用标准，至此金发科技才算真正跨入了可降解塑料的门槛。”黄险波回忆道。

　　紧接着，研究团队又攻克分子序列结构无法精准调控的难题，发明了独立酯化与聚合度层析分级相结合的分子链段精准调控技术。基于以上研究，研究团队开发出分子结构可精准调控的可降解地膜专用料。

　　“这种地膜专用料给短周期的农膜赋予了生物可降解的特性，让其‘退役’后可在田间完全降解为二氧化碳和水，从而有效解决‘白色污染’问题。”黄险波说，“此类生物降解塑料应用范围也很广，除了应用在农膜领域，还可应用于一次性购物袋、垃圾袋、快递包装袋、注塑餐具等领域，降低一次性塑料垃圾因不可降解引起的环境危害。”

　　目前，该生物降解塑料持续十多年在国内各地进行田间应用研究，实现了千万亩量级农膜推广应用。据业内人士分析，金发科技相关产品在国内市场占有率超40%。此外，该产品还远销58个国家和地区，在意大利、法国等禁塑国家取得了良好的应用效果，助力我国跃升为全球生物降解聚酯PBAT的研发、生产、出口及应用大国。

　　把研究做在田间地头

　　技术的价值在于解决实际问题。自2012年开始，该技术就开始大范围推广应用。从云南的玉米、蔬菜、烟草农田试验，到新疆生产建设兵团4个团场试验和14万亩示范种植，再到在青岛推行的马铃薯种植覆膜规模化应用，以及浙江丘陵地区的旱播水稻播种—覆膜一体化示范，每个地区及每个作物的推广应用，都伴随着生物降解塑料全新的开发与创新。

　　“因为各地环境气候、土壤土质的差别，有些地区地膜降解得非常快，根本起不到保水保墒的效果，有些地区则降解得非常慢，达不到预期降解效果。”黄险波说，“我们只好深入各地田间地头，针对当地的环境、土质、农作物生长习性开展田间应用实验，对材料进行持续改进，逐渐开发出高性价比、高环境适配性的生物降解塑料及相关产品。”

　　在十多年的田间应用研究中，黄险波多次带领团队成员深入一线田间，现场确认可降解地膜铺膜概况，与农民交流可降解地膜的使用情况及农作物的生长习性等，获得大量的第一手数据。正是他这种严谨务实的科研精神，满足不同地区、不同作物应用需求的可降解地膜专用料才得以诞生。

　　技术革新需与时俱进。谈及该技术的进步空间时，黄险波说：“地膜的残膜在土壤中完全降解一般需要一年左右的时间，这个时间要长于农作物的生长周期，离理想中的塑料降解周期与农作物生长周期一致的目标尚存在一定差距。目前我们正在研发可降解塑料的功能与寿命同步课题，致力于开发出适用于不同地区不同农作物的降解周期可调控的新一代农膜专用料。”

　　(本系列报道到此结束)