中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng) 傅向升

　　合成樹脂即高分子材料是汽車、建筑、軌道交通以及新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、航空航天等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的重要配套材料和重要保障，是科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要支撐。百年未有之大變局加速演進(jìn)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革持續(xù)遞進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈重構(gòu)正在加速，高分子材料及其技術(shù)越來越成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

　　十幾年來，我國(guó)一直穩(wěn)居石化大國(guó)的地位，化工銷售額的世界占比高于40%，市場(chǎng)的全球影響力日益凸顯，高分子材料論規(guī)模也是穩(wěn)居世界首位，但高性能樹脂和高端材料一直是短板和弱項(xiàng)。具體表現(xiàn)為通用合成材料、通用合成樹脂(如五大通用塑料及聚酯)都處于過剩狀態(tài);而高性能材料，如五大工程塑料(PC、POM、PA、PBT、PPO)和特種工程塑料(PPS、PI、PSF、PES、PEEK等)、芳綸碳纖維高檔尼龍等高性能纖維以及高性能膜材料等主要依賴進(jìn)口，個(gè)別的高端產(chǎn)品關(guān)鍵時(shí)刻還存在“卡脖子”問題。

　　20世紀(jì)初，美國(guó)化學(xué)家人工合成了酚醛樹脂，開啟了合成高分子材料的序幕。后來陸續(xù)研發(fā)成功合成橡膠、尼龍-66、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等多種合成高分子材料;20世紀(jì)50年代，齊格勒-納塔催化劑的創(chuàng)新和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了乙烯在常溫常壓下定向聚合，這種催化劑工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，使得聚烯烴快速工業(yè)化和大型化，加速了高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展，高分子材料以通用合成材料為基礎(chǔ)。

　　根據(jù)世界塑料制造商協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，亞洲塑料的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的51%，北美占19%，歐盟占16%，其他地區(qū)占14%。據(jù)預(yù)測(cè)2015~2025的十年間全球塑料消費(fèi)量將增加50%，就全球來看近十年塑料的生產(chǎn)與消費(fèi)增速超過任何材料。可見塑料工業(yè)的重要性，也是一個(gè)發(fā)展?jié)摿κ愕男袠I(yè)。

　　中國(guó)合成樹脂的產(chǎn)能產(chǎn)量和消費(fèi)量多年來一直穩(wěn)居世界第一位。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和最新《產(chǎn)能預(yù)警報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，2022年，合成樹脂產(chǎn)量接近1.14億噸，進(jìn)口量2958萬噸，表觀消費(fèi)量1.3億噸。其中，聚乙烯產(chǎn)能2981萬噸/年，產(chǎn)量2631.6萬噸，進(jìn)口量1346.7萬噸，表觀消費(fèi)量3806.1萬噸;聚丙烯產(chǎn)能3496萬噸/年，產(chǎn)量2965.5萬噸，進(jìn)口量451.1萬噸，表觀消費(fèi)量3280.9萬噸;聚氯乙烯產(chǎn)能2642萬噸/年，產(chǎn)量2197萬噸，進(jìn)口量36.2萬噸，表觀消費(fèi)量2036.7萬噸。聚苯乙烯產(chǎn)能525萬噸/年，產(chǎn)量355萬噸，進(jìn)口量88.9萬噸，表觀消費(fèi)量432.1萬噸;ABS產(chǎn)能525.5萬噸/年，產(chǎn)量431萬噸，進(jìn)口量137萬噸，表觀消費(fèi)量559.9萬噸;聚碳酸酯產(chǎn)能320萬噸/年，產(chǎn)量178萬噸，進(jìn)口量138.6萬噸，表觀消費(fèi)量250萬噸;EVA產(chǎn)能215萬噸/年，產(chǎn)量173.8萬噸，進(jìn)口量120.2萬噸，表觀消費(fèi)量282.4萬噸;尼龍66切片產(chǎn)能611萬噸/年，產(chǎn)量427.3萬噸，進(jìn)口量19.9萬噸，表觀消費(fèi)量409萬噸;茂金屬聚烯烴產(chǎn)能220萬噸/年，產(chǎn)量30萬噸，進(jìn)口量210萬噸，表觀消費(fèi)量240萬噸。

　　第一、上游原料輕質(zhì)化的趨勢(shì)。這一趨勢(shì)由北美和海灣地區(qū)發(fā)起，“十三五”以來快速向歐、亞等主要經(jīng)濟(jì)體推進(jìn)。其典型代表是以輕烴為原料制烯烴，即丙烷脫氫制丙烯和乙烷裂解制乙烯，其代表區(qū)域就是北美、海灣和東北亞的中國(guó)。北美得益于頁巖氣革命的成功，頁巖氣富含輕烴中的乙烷，乙烷分離以后經(jīng)裂解制乙烯，與傳統(tǒng)的石腦油裂解工藝相比，流程最短、成本最低，也是最清潔的工藝;海灣地區(qū)得益于石油伴生氣資源豐富，大量的乙烷和丙烷經(jīng)分離以后，分別經(jīng)裂解和脫氫制取乙烯和丙烯，與傳統(tǒng)的石腦油裂解相比其競(jìng)爭(zhēng)力更勝一籌。所以全球烯烴原料的輕質(zhì)化轉(zhuǎn)型近10年來呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)，到2020年世界以輕烴為原料的乙烯占總產(chǎn)能的53.5%，其中乙烷裂解占40.3%。

　　中國(guó)也及時(shí)跟進(jìn)這一轉(zhuǎn)型趨勢(shì)和步伐，乙烷裂解制乙烯也被眾多國(guó)內(nèi)企業(yè)關(guān)注，并列入擬建和擴(kuò)建范疇。但后來因資源稟賦的制約，只有中石油巴州和長(zhǎng)慶2套裝置列入試點(diǎn)示范，目前已建成投產(chǎn)的只有中石油、新浦化學(xué)、萬華化學(xué)、衛(wèi)星石化等7套裝置，以乙烷或混合輕烴為原料制乙烯、產(chǎn)能618萬噸/年，產(chǎn)能約占我國(guó)乙烯總產(chǎn)能的13.2%。丙烷等輕烴為原料脫氫制丙烯裝置快速建設(shè)，已建成丙烷及C?C?混合輕烴制丙烯裝置34套，共計(jì)產(chǎn)能1602.6萬噸/年，占我國(guó)丙烯總產(chǎn)能的34.9%，其中2022年投產(chǎn)的17套丙烯裝置中就有8套，占了去年新增產(chǎn)能601萬噸/年的62%以上;今年以來又建成投產(chǎn)4套丙烷脫氫裝置，新增產(chǎn)能252萬噸/年。

　　總體看，國(guó)內(nèi)烯烴原料輕質(zhì)化轉(zhuǎn)型已得到業(yè)界同仁的高度關(guān)注。下一步在科學(xué)論證輕烴來源和供應(yīng)鏈安全以及經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的前提下，還可以慎重決策以輕烴為原料的烯烴裝置建設(shè)。

　　第二個(gè)趨勢(shì)是通用材料的高性能化。通用材料與高性能材料之間并不存在截然的分界線。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等這些通用合成材料也可以通過改性和合金化實(shí)現(xiàn)高端化和高性能化，這些普通的合成材料通過改性以后其使用性能在某些應(yīng)用領(lǐng)域可以替代尼龍、聚甲醛等工程塑料。聚氯乙烯經(jīng)過改性不僅可以制成高端仿實(shí)木地板大量出口，而且功能性改性以后還可以應(yīng)用于高鐵等高端制造。有些普通聚烯烴采用新的催化劑和聚合技術(shù)，其產(chǎn)品性能和應(yīng)用領(lǐng)域就可以實(shí)現(xiàn)高端化，茂金屬聚烯烴就是典型的代表，茂金屬聚合的彈性體不僅可以替代聚氨酯新材料，也可以替代某些工程塑料。疫情期間新冠疫苗需要一種特種包裝紙叫“特衛(wèi)強(qiáng)”，是一種化工材料做成的包裝膜，當(dāng)時(shí)說這款包裝膜只有杜邦公司能生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)問我國(guó)內(nèi)能不能找到?后來我請(qǐng)教了北京化工研究院的梁愛民副院長(zhǎng)，他說：“這是一種高強(qiáng)度、高滲透的高密度聚乙烯材料，首先在高溫下噴成極細(xì)的纖維，經(jīng)多層黏合成低粉渣的復(fù)合材料。這種材料抗乙二醇、酒精等滅活劑，透水、但不透蛋白質(zhì)等大分子，確實(shí)只有杜邦生產(chǎn)。”

　　第三個(gè)趨勢(shì)是合成材料的功能化。新世紀(jì)以來合成材料的功能化是發(fā)達(dá)國(guó)家和跨國(guó)公司創(chuàng)新與戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)。如汽車保險(xiǎn)杠自修復(fù)材料，在現(xiàn)有PU材料中加了微膠囊，一旦碰裂微膠囊就自行修復(fù)、保險(xiǎn)杠恢復(fù)如初。瓦克的醫(yī)用有機(jī)硅新材料用于創(chuàng)可貼，透氣、不粘連、傷口易愈合，電動(dòng)汽車顯示屏用有機(jī)硅改性新材料大大改善強(qiáng)光照射下的顯示效果。曾有報(bào)道加利福尼亞大學(xué)發(fā)明了一種具有自愈功能的新型聚合物，是一種可拉伸聚合物與離子鹽制成的新材料，可用于智能手機(jī)屏幕和電池。還有報(bào)道美國(guó)科羅拉多大學(xué)研究出一種無需制冷劑、無需電力就可以為建筑物降溫，冷卻效果強(qiáng)、成本低的降溫薄膜材料，每平方米約50美分。這種透明薄膜的商品名TPX，加工成約50微米厚，一棟普通房子的屋頂鋪設(shè)20平米這種薄膜，當(dāng)室外溫度37℃時(shí)，室內(nèi)溫度可以保持在20℃。

　　化工新材料即高性能材料以工程塑料、特種工程塑料、高性能纖維、高端膜材料為代表，主要包括高端聚烯烴、工程塑料、聚氨酯材料、氟硅材料、特種合成橡膠和熱塑性彈性體、高性能纖維及其復(fù)合材料、功能性膜材料、電子化學(xué)品、生物基材料等。高性能材料和高端樹脂一般稱化工新材料，與通用材料相比具有技術(shù)門檻高、性能優(yōu)異、功能性強(qiáng)、附加值高等特點(diǎn)，亦成為大國(guó)博弈的焦點(diǎn)和區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

　　首先談?wù)劷陙砘ば虏牧蟿?chuàng)新發(fā)展取得的明顯進(jìn)步。“十三五”以來，我國(guó)化工新材料相繼在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化上取得突破，自主配套能力持續(xù)提升。據(jù)石化聯(lián)合會(huì)新材料專委會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)化工新材料產(chǎn)能達(dá)到4500萬噸/年，產(chǎn)量約3323萬噸，銷售收入高于1.3萬億元，消費(fèi)量約4136萬噸，自給率達(dá)80.3%。

　　技術(shù)突破并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的代表性產(chǎn)品有：高端聚烯烴中的超高分子量聚乙烯樹脂、茂金屬聚丙烯、光伏用和高熔指熱熔膠EVA樹脂以及雙向拉伸和鋰電池隔膜用及高流動(dòng)、高抗沖、低揮發(fā)等聚烯烴專用料;工程塑料的聚碳、PMMA、聚苯醚、尼龍12等;特種工程塑料的聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜等技術(shù)上長(zhǎng)期難以突破的產(chǎn)品;碳纖維、聚酰亞胺纖維、超高分子量PE纖維、聚苯硫醚纖維等幾大高性能纖維及其復(fù)合材料都相繼取得突破和產(chǎn)業(yè)化······不再一一列舉。

　　其實(shí)，我們還要看到我國(guó)化工新材料領(lǐng)域還存在明顯的差距。化工新材料始終還是我國(guó)石化產(chǎn)業(yè)的短板，還有不少產(chǎn)品依賴進(jìn)口，如工程塑料、功能性膜材料和電子化學(xué)品的總體自給率接近80%，而高端聚烯烴、高性能纖維的自給率卻不到60%，液晶顯示材料、光刻膠等高端產(chǎn)品的自給率更低只有5%-6%。特別是聚烯烴通用樹脂為主，種類同質(zhì)化、型號(hào)同質(zhì)化嚴(yán)重，高端化、差異化、專用型和功能性嚴(yán)重不足;特種工程塑料的技術(shù)制約更加嚴(yán)重，工程化、產(chǎn)業(yè)化差距明顯，中低端產(chǎn)品居多，高性能產(chǎn)品短缺。電子化學(xué)品中超高超純光刻膠、高純磷烷以及高精度拋光墊材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，其他還有高性能氟樹脂、氟橡膠等也是嚴(yán)重依賴進(jìn)口。另一類就是像茂金屬催化劑、高碳ɑ-烯烴、己二腈等關(guān)鍵單體和材料長(zhǎng)期難以突破，血液透析等醫(yī)用高端功能性膜材料也是長(zhǎng)期難以突破。

　　應(yīng)該是重點(diǎn)突破。“十四五”期間重點(diǎn)在高端化、差異化創(chuàng)新突破，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上取得重大進(jìn)展，化工新材料整體自給率超過75%，產(chǎn)能布局更趨合理，園區(qū)化、集約化發(fā)展水平進(jìn)一步提升，形成10個(gè)左右產(chǎn)值超百億元的化工新材料產(chǎn)業(yè)園;企業(yè)結(jié)構(gòu)取得重大進(jìn)展，培育一批像萬華化學(xué)、新和成、東岳、泰和新材、華峰、巨化、金發(fā)科技等具有引領(lǐng)作用的化工新材料領(lǐng)軍企業(yè);創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，自主創(chuàng)新和原始創(chuàng)新能力明顯提升，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新體系日臻完善，建成一批條件和隊(duì)伍世界一流的創(chuàng)新平臺(tái);重點(diǎn)突破一批“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)，搶占一批科技創(chuàng)新制高點(diǎn)，化工新材料品種系列化、高端化、差異化取得明顯成效。

　　目前應(yīng)聚焦在差距更加明顯的產(chǎn)品。如茂金屬高端聚烯烴、長(zhǎng)碳鏈尼龍和芳香族尼龍、EVA、EVOH、α-烯烴、POE等。

　　EVOH薄膜其阻隔性能優(yōu)異，尤其是阻氧阻濕性能，其阻隔性能比尼龍膜高上百倍，比聚乙烯聚丙烯膜高上萬倍，比常用的PVDC包裝膜也高數(shù)十倍，我訪問三菱化學(xué)時(shí)就了解到他們含EVOH膜用于葡萄酒和牛奶的包裝。

　　EVA膜因?yàn)槠鋬?yōu)異的封裝性能、良好的耐老化性能和價(jià)格低廉，是目前太陽能電池封裝用最普遍的膠膜，占了光伏市場(chǎng)的半壁江山，而我國(guó)高醋酸乙烯含量的EVA受技術(shù)限制嚴(yán)重不足。

　　這幾類產(chǎn)品都是因?yàn)榧夹g(shù)瓶頸尚未大規(guī)模工業(yè)化，而高端產(chǎn)品供應(yīng)不足，雖然擬建和規(guī)劃建設(shè)的產(chǎn)能很大，但自有技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需要攻關(guān)。

　　電動(dòng)汽車鋰離子電池用隔膜原料受限突出，因?yàn)殇囯姼裟げ粌H技術(shù)門檻高，而且安全保障要求更高，如果隔膜破損造成電池短路，容易出現(xiàn)重大事故造成難以挽回的損失。目前鋰電隔膜的主要材料是聚乙烯、聚丙烯，制膜過程分濕法工藝和干法工藝。干法工藝用原料是均聚聚丙烯占96%、抗沖共聚聚丙烯占4%，而濕法工藝用原料是超高分子量聚乙烯占98%、高密度聚乙烯占2%。因?yàn)槲覈?guó)新能源汽車全球遙遙領(lǐng)先，所以鋰電隔膜我國(guó)也占世界市場(chǎng)的40%以上(韓28%、日21%、美6%等)。但鋰電隔膜用原料主要以進(jìn)口料為主，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)聚烯烴做的基膜透氣性波動(dòng)大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，目前國(guó)內(nèi)隔膜用原料成本較高。目前正在研發(fā)的新材料隔膜有聚偏氟乙烯、間位芳綸、PET、聚酰亞胺等。

　　生物基和可降解材料是近年來全球重視和研發(fā)的重點(diǎn)，美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、荷蘭、巴西等發(fā)達(dá)國(guó)家和生物資源豐富的地區(qū)，都高度重視并加快生物基材料的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。當(dāng)前生產(chǎn)石化產(chǎn)品和材料正在加快由石油天然氣煤炭等化石資源為原料向生物質(zhì)資源為原料轉(zhuǎn)型，生產(chǎn)石化產(chǎn)品和材料的工藝過程向生物技術(shù)轉(zhuǎn)型。

　　據(jù)OECD預(yù)測(cè)，未來10年至少有20%以上的石化產(chǎn)品可由生物基產(chǎn)品替代，而目前的替代率不到5%，缺口約6000億美元;到2030年全球生物基化工產(chǎn)品占比有望達(dá)到35%。

　　美國(guó)《生物質(zhì)技術(shù)路線圖》提出：2030 年生物基化學(xué)品將替代 25%有機(jī)化學(xué)品和 20%的石油燃料。

　　歐盟《工業(yè)生物技術(shù)遠(yuǎn)景規(guī)劃》也預(yù)測(cè)：2030年生物基原料將替代6%-12%的化工原料、30%-60%的精細(xì)化學(xué)品將由生物基獲得。

　　歐洲塑料工業(yè)協(xié)會(huì)最近表示，2022全球生物基塑料產(chǎn)量達(dá)190萬噸，其中生物基環(huán)氧樹脂占27%，生物基聚乙烯和聚乳酸都是16%，生物基聚酰胺占9%。歐盟去年生物基塑料產(chǎn)量40萬噸，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看：生物聚丙烯占?xì)W盟生物塑料產(chǎn)量的24%，生物基聚乙烯占18%，PBAT占15%，生物基環(huán)氧樹脂占9%。

　　可見，生物基和可降解材料確實(shí)得到國(guó)際國(guó)內(nèi)的高度重視，多項(xiàng)技術(shù)和多個(gè)產(chǎn)品創(chuàng)新突破都在加速。

　　我與跨國(guó)公司的互訪和交流中，了解到很多生物基和可降解材料的情況：我?guī)ш?duì)訪問三菱公司時(shí)，看到了他們開發(fā)成功的生物基聚碳酸酯工程塑料，用異山梨醇代替雙酚A，其透明性、光學(xué)性能、高耐磨性及抗沖擊性能都優(yōu)于雙酚A型PC，已做成汽車全景天窗，未來不僅用于汽車、能源，還將用于光學(xué)、電子儀器、裝飾裝修等。三菱化學(xué)的可降解食品包裝膜，空氣阻隔性能好、保鮮時(shí)間長(zhǎng)，外觀既可以像高檔紙用于奶制品包裝，也可以像玻璃瓶用于葡萄酒盛裝。訪問LG化學(xué)創(chuàng)新中心時(shí)，也了解到他們正在研發(fā)生物基化學(xué)品和新材料。與帝斯曼、阿科瑪、贏創(chuàng)等公司交流中也了解到他們研發(fā)的生物基丁二酸以及生物基長(zhǎng)碳鏈尼龍等。

　　大家熟悉的燃料乙醇，以及生物質(zhì)乙醇脫水制乙烯，進(jìn)而獲得有機(jī)化學(xué)品和聚乙烯等聚合物。最近有報(bào)道美國(guó)的生物技術(shù)公司和化學(xué)品制造商與魯姆斯合作，正在開發(fā)乙醇脫水制丙烯和全生物基聚丙烯技術(shù)，擬議中的建設(shè)規(guī)模150萬噸/年。韓國(guó)LG公司和巴西布拉斯科公司也都在研發(fā)生物質(zhì)乙醇脫水制丙烯和聚丙烯的技術(shù)，目前看技術(shù)基本成熟，只是成本問題有待驗(yàn)證。

　　為應(yīng)對(duì)禁(限)塑令，近幾年大熱的生物可降解材料聚乳酸、聚烷基酸酯等，還有生物法丁二酸、丙二醇、丁二醇、戊二胺以及生物基尼龍、生物基聚酯、生物基聚碳等。巴斯夫宣布獲得生物基1.4-丁二醇技術(shù)，下一步將擴(kuò)大生物基BDO及其衍生物(四氫呋喃、聚四氫呋喃等)供應(yīng);美國(guó)Genomatica、意大利Nonamont、日本三菱化學(xué)、東麗、中國(guó)遼寧金發(fā)生物等都已建立了生物基1.4-丁二醇裝置。

　　最典型、最具代表性，也是技術(shù)工藝最成熟、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力最好的要數(shù)杜邦的生物法丙二醇。杜邦公司的生物法1.3-丙二醇，不僅產(chǎn)品質(zhì)量、能耗都優(yōu)于化學(xué)合成工藝，其性能和成本的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也更強(qiáng)，不僅用于生產(chǎn)PTT聚酯纖維，而且已在服裝、住宅地板、運(yùn)動(dòng)用品等方面應(yīng)用，尤其適用于化妝品等精細(xì)和高端領(lǐng)域有著獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　　生物法聚丙烯酰胺也是少有的生物法工藝優(yōu)于化學(xué)合成法的一個(gè)代表性產(chǎn)品。當(dāng)前生物法獲得醫(yī)藥和農(nóng)藥產(chǎn)品更多一些。

　　我在國(guó)內(nèi)調(diào)研過程中也看到了國(guó)內(nèi)很多企業(yè)在生物基化學(xué)品和可降解材料方面取得的創(chuàng)新成果和產(chǎn)業(yè)化裝置。我曾調(diào)研過海正生化的聚乳酸生產(chǎn)裝置，調(diào)研過凱賽科技在濟(jì)寧新材料工業(yè)園的尼龍56產(chǎn)業(yè)化裝置，工作中也與豐原集團(tuán)就創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化作過交流。傳統(tǒng)石化領(lǐng)域的生物化轉(zhuǎn)型，將是未來一個(gè)重要方向。

　　不可能。生物基化學(xué)品和生物可降解材料確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是在貫徹“雙碳”戰(zhàn)略、減碳低碳和可循環(huán)方面，比以化石資源有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但是，我們一定要看到生物基化學(xué)品和生物基材料也存在制約瓶頸。

　　第一個(gè)瓶頸就是生物基和可降解材料的產(chǎn)業(yè)化受技術(shù)與創(chuàng)新的制約。生物可降解材料的加工性能、使用性能等都有待提升和改善，再就是關(guān)鍵核心技術(shù)受限，如擬上和規(guī)劃建設(shè)聚乳酸生產(chǎn)裝置的企業(yè)不少，但是掌握關(guān)鍵單體丙交酯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的單位卻很少。

　　第二瓶頸是生物基化學(xué)品和可降解材料，目前經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品不多。如果沒有政策性的補(bǔ)貼和支持，恐怕很難在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展。

　　第三個(gè)瓶頸更加凸顯，就是生物基化學(xué)品和可降解材料原料的制約。生物基化學(xué)品和可降解材料目前大多以糧食、甘蔗和淀粉為原料，如果實(shí)現(xiàn)了以植物廢棄秸稈等可再生資源為原料，將是前景無限的。但目前以秸稈等廢棄可再生資源為原料，其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性都不過關(guān)。如果全部以糧食和淀粉為原料，大量生產(chǎn)化學(xué)品和可降解材料的話，我們與美國(guó)大量種植轉(zhuǎn)基因玉米和巴西盛產(chǎn)甘蔗不同，在耕地少、人口多的中國(guó)，畢竟我國(guó)糧食產(chǎn)量6.5億噸、保糧食安全沒有大的問題，若以糧食為原料生產(chǎn)3000萬噸化學(xué)品和可降解材料的話，要消耗掉糧食總產(chǎn)量的1/6，勢(shì)必存在與人爭(zhēng)糧和與糧爭(zhēng)地的現(xiàn)實(shí)問題，狀況是可想而知的!

　　第四瓶頸是可降解材料只能部分代替化石原料的合成材料。因?yàn)榭山到獠牧系募庸づc使用性能不可能全部代替現(xiàn)有合成材料;也因?yàn)槠?、電器及高端制造等領(lǐng)域所用的合成材料及其改性和復(fù)合材料，沒有必要全部由可降解材料替代。可降解材料在一次性包裝、地膜覆蓋等領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景，但不是適合所有應(yīng)用合成材料的領(lǐng)域和場(chǎng)景。

　　黨的二十大指出，中國(guó)式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。并特別強(qiáng)調(diào)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略，推進(jìn)各類資源節(jié)約集約利用，加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系。

　　消除塑料污染確實(shí)受到國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。實(shí)際這也是塑料行業(yè)當(dāng)務(wù)之急和塑料工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。塑料自誕生百年來共生產(chǎn)了約90億噸，由于使用不當(dāng)和使用后的廢棄塑料大量增加，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，尤其是對(duì)海洋生態(tài)造成的污染日益嚴(yán)峻，已引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。

　　據(jù)經(jīng)合組織2022年發(fā)布的《全球塑料展望：經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)、環(huán)境影響和政策選擇》報(bào)告，2000~2019年的20年，全球塑料從2.34億噸/年增加到4.6億噸/年，增幅96.6%;塑料垃圾則從1.56億噸/年增加到3.53億噸/年，增幅高達(dá)126.3%;2019年全球約3.5億噸廢塑料中只有9%被再次利用，19%被焚燒、約50%被填埋、22%被丟棄。所以消除塑料污染的呼聲和行動(dòng)越來越被重視。

　　2022年1月，歐盟更新了《包裝和包裝廢棄物指令》，要求到2030年歐盟市場(chǎng)上所有塑料包裝中要含有不低于30%的回收塑料，到2040年提高到65%。2021年11月，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局發(fā)布2030年廢塑料回收利用率達(dá)到50%。澳大利亞《國(guó)家塑料計(jì)劃2021》中明確，2025年塑料包裝的再生塑料含量應(yīng)達(dá)到20%。加拿大謀劃到2030年某些塑料包裝中再生塑料的比例要達(dá)到50%。我國(guó)于2020年初，國(guó)家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，對(duì)規(guī)范塑料廢棄物回收利用以及“十四五”期間分階段目標(biāo)和具體措施都提出了明確要求。

　　去年召開的第五屆聯(lián)合國(guó)環(huán)境大會(huì)上，與會(huì)國(guó)一致同意以“保護(hù)環(huán)境和人類健康不受塑料污染，最終消除塑料污染”為目標(biāo)，從全生命周期的角度，促進(jìn)塑料可持續(xù)設(shè)計(jì)與無害化處理。今年9月4日聯(lián)合國(guó)出臺(tái)的《塑料條約零號(hào)草案》，這個(gè)《草案》涵蓋了塑料的生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、廢棄物管理全生命周期，將直接決定塑料污染公約的具體細(xì)節(jié)和走向，為今年11月份在內(nèi)羅畢舉辦的第三輪政府間談判提供了指導(dǎo)和支持。包括中國(guó)政府在內(nèi)的世界各主要國(guó)家和社會(huì)組織、大型企業(yè)等都在認(rèn)真研究，中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)也與世界同行一道積極以科學(xué)的、客觀公正的和實(shí)事求是的研究應(yīng)對(duì)之策。當(dāng)然，近幾年來以多家跨國(guó)公司為主發(fā)起成立的“終結(jié)廢棄塑料污染聯(lián)盟AEPW”，也為消除廢棄塑料污染提出過很多思路、方案和措施，做了大量卓有成效的工作。

　　廢棄塑料資源化循環(huán)利用分物理循環(huán)和化學(xué)循環(huán)。物理循環(huán)利用是廢棄塑料資源化梯級(jí)再利用的現(xiàn)實(shí)路徑，很多單位、科學(xué)家和科技創(chuàng)新人員都在加大創(chuàng)新力度，探索和創(chuàng)新廢棄塑料物理循環(huán)再利用的方法和方案。瞿金平院士就利用創(chuàng)新的專用設(shè)備和加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢棄塑料不用分揀、處理干凈以后直接加工，實(shí)現(xiàn)資源化再利用。巴斯夫研發(fā)成功一種塑料添加劑，可用于回收后物理再循環(huán)的塑料中，其機(jī)械性能明顯提升，使用壽命延長(zhǎng)，用于回收的聚乙烯、聚丙烯塑料中，也循環(huán)用于汽車、包裝、農(nóng)膜等領(lǐng)域，目前已應(yīng)用于歐洲、美洲、中東、亞洲等區(qū)域。

　　廢棄塑料的化學(xué)循環(huán)資源化再利用，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外高度重視的創(chuàng)新內(nèi)容。因?yàn)榛瘜W(xué)循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)廢棄塑料的高價(jià)值化再利用，很多跨國(guó)公司和國(guó)內(nèi)企業(yè)也都取得了重要的階段性成果。有的是將廢棄塑料用解聚或分解的方法，還原為單體、再次聚合實(shí)現(xiàn)化學(xué)循環(huán)。據(jù)我了解，最早的杜邦，近年的亨斯邁、中石化石科院等都已掌握“甲醇分解技術(shù)”將廢聚酯(PET)飲料瓶、分解成對(duì)苯二甲酸甲酯和乙二醇單體，然后重新合成新的PET樹脂，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)化學(xué)循環(huán)。也有的是將廢棄塑料氣化為合成氣或者熱解為油品，再合成化學(xué)品及其聚合物。如巴斯夫正在研發(fā)的熱化學(xué)裂解工藝，把廢塑料熱裂解為油品或合成氣，熱裂解獲得的油品在路德維希港一體化基地替代化石原料，經(jīng)裂解獲得的烯烴進(jìn)一步生產(chǎn)各種化學(xué)品或聚合物。其品質(zhì)達(dá)到食品級(jí)，用于奶酪包裝、透明冰箱組件、保溫隔熱材料，以及奔馳汽車的車門把手。

　　此外，伊士曼通過聚酯再生技術(shù)實(shí)現(xiàn)一系列聚酯塑料廢棄物的化學(xué)回收，與傳統(tǒng)工藝相比可減少20%-30%的溫室氣體排放。日本神鋼環(huán)境利用流化床氣化爐，把低純度、不易循環(huán)利用的廢舊塑料氣化，獲得的合成氣制取甲醇，該項(xiàng)目計(jì)劃2023年9月開始運(yùn)營(yíng)，這種方法每處理6萬噸廢塑料，可綜合減少10萬噸二氧化碳排放。中石化石科院、航天科工等也都取得了塑料循環(huán)利用的階段性成果。

　　對(duì)塑料循環(huán)利用的政策要求。前面談到了歐盟、美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)回收塑料的循環(huán)利用都提出了添加比例的目標(biāo)要求。我國(guó)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》也對(duì)規(guī)范塑料廢棄物回收利用提出了要求。特別是國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》在“循環(huán)經(jīng)濟(jì)助力降碳行動(dòng)”部分，強(qiáng)調(diào)“到2025年，廢鋼鐵、廢紙、廢塑料、廢橡膠等9種主要再生資源循環(huán)利用量達(dá)到4.5億噸，到2030年達(dá)到5.1億噸。”“加強(qiáng)塑料污染全鏈條治理”等明確的目標(biāo)和要求。加大廢棄塑料的循環(huán)利用量，就減少了化石資源的消耗量，不僅降低人類對(duì)石油天然氣煤炭等化石資源的依賴，而且也減少了溫室氣體二氧化碳的排放。

　　實(shí)際上，我們一定要強(qiáng)化對(duì)廢棄塑料的資源化利用的認(rèn)識(shí)，這是解決塑料污染現(xiàn)實(shí)而重要的途徑!塑料的物理梯級(jí)循環(huán)利用是目前相對(duì)適用的路徑?；瘜W(xué)循環(huán)是實(shí)現(xiàn)廢塑料高價(jià)值資源化利用的重要方法，這也是當(dāng)前化學(xué)家和化學(xué)工程師們聚焦攻關(guān)的重要課題。廢棄塑料的化學(xué)循環(huán)資源化再利用從技術(shù)的角度看不是難題，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)大多都是可逆的：能合成就能分解、能聚合就能解聚!化學(xué)家自己聚合反應(yīng)得到的高分子聚合物，是一定能夠通過解聚(或裂解)反應(yīng)使之分解，這就是化學(xué)反應(yīng)的基本原理，也是化學(xué)家們的專長(zhǎng)，技術(shù)上不存在障礙。目前最大的障礙是經(jīng)濟(jì)上的，是成本和價(jià)格問題，是企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本和再生后的塑料價(jià)格高于還是低于原生塑料的價(jià)格?即經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力問題。

　　我認(rèn)為今天看起來日益嚴(yán)峻的廢棄塑料污染問題終會(huì)被解決的，可僅僅有技術(shù)方案是不夠的，還需要政策的推動(dòng)與支持、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力以及人們的共識(shí)和全球的行動(dòng)。

　　合成材料對(duì)人類社會(huì)“碳達(dá)峰碳中和”有著重要貢獻(xiàn)。自塑料誕生100多年來，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了以塑代鋼、以塑代木等，對(duì)節(jié)約能耗和保護(hù)生態(tài)環(huán)境都做出了重要貢獻(xiàn)。例如合成纖維不僅改善和大大豐富了人們的日常生活，而且為保護(hù)耕地做出了重要貢獻(xiàn);再如改性塑料、高性能復(fù)合材料在世界汽車工業(yè)、航空工業(yè)的大量應(yīng)用，推動(dòng)汽車和飛機(jī)實(shí)現(xiàn)輕量化，對(duì)全社會(huì)節(jié)能降耗都有重要貢獻(xiàn)。通過合成材料的應(yīng)用以節(jié)能降耗和減碳降碳的案例不勝枚舉。

　　以二氧化碳為原料合成高分子材料的創(chuàng)新，是全球高度重視、都在研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)的一個(gè)熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)多位科學(xué)家和不少研發(fā)機(jī)構(gòu)都積累了很多階段性成果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。一條路線是二氧化碳與氫合成甲醇、經(jīng)C?化工的路線，甲醇制烯烴到合成材料;另一條路線是以二氧化碳為原料直接合成高分子材料。

　　美國(guó)的Twelve公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了二氧化碳和水制得聚丙烯，其聚丙烯的功效和性能與石腦油聚丙烯一樣，已與奔馳合作生產(chǎn)出世界上第一個(gè)以二氧化碳為原料的汽車零件，并且已與汽車、家居、服裝等多個(gè)產(chǎn)品，以及寶潔和美國(guó)航空航天局達(dá)成合作。巴斯夫以二氧化碳為原料與乙烯合成了丙烯酸，進(jìn)而生產(chǎn)出高吸水性樹脂用于嬰兒和老年用品。日本制鐵利用煉鐵高爐或電爐排放的二氧化碳與二元醇反應(yīng)合成了聚碳酸酯二醇，作為下游聚氨酯的原料，這一創(chuàng)新不僅減少了二氧化碳排放，而且代替了以一氧化碳和光氣為原料先制得碳酸二甲酯、再與二元醇反應(yīng)制取聚碳酸酯二醇的傳統(tǒng)工藝，消除了危險(xiǎn)性極高的光氣法傳統(tǒng)工藝，預(yù)計(jì)2030年實(shí)用化。以二氧化碳為原料經(jīng)生物催化制取丁二酸，獲得了生物可降解材料PBS的原料，已取得實(shí)驗(yàn)室研究成果。

　　以上創(chuàng)新都是以二氧化碳為原料合成新的材料，以二氧化碳為原料合成有機(jī)化學(xué)品的創(chuàng)新，也得到同等重視，也在同步加快。這些創(chuàng)新成果大規(guī)模工業(yè)化推廣以后將直接減少二氧化碳排放。二氧化碳資源化利用綠色化學(xué)的創(chuàng)新正在穩(wěn)步取得進(jìn)展和突破，再過15年左右必將為碳中和做出重要貢獻(xiàn)。

　　創(chuàng)新無止境，材料科學(xué)的發(fā)展無止境。高分子材料自誕生以來為人類文明和社會(huì)進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)，未來將繼續(xù)為推動(dòng)技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革作出新的貢獻(xiàn)!今天看起來因高分子材料使用過程中造成的問題，一定會(huì)隨著創(chuàng)新與技術(shù)的進(jìn)步得到妥善解決，人類的未來一定會(huì)更加美好!