“以竹代塑”,江苏高校提供好“竹”意 [来源:中国江苏网 编辑:校友办-蒋学飞 时间:2023-11-15 点击:次]

近日,我国启动"以竹代塑"三年行动,提出到2025年"以竹代塑"产业体系初步建立等行动目标。代替塑料的,为什么是竹子?这一重大使命该如何实现?竹材研究方面有怎样的科研和产业基础?带着上述问题,新江苏客户端·中国江苏网记者走近竹子科研人员,聆听他们的好"竹"意。


绿色低碳环保,"以竹代塑"潜力巨大


"可使食无肉,不可居无竹。"竹子,是中国人生产、生活中必不可少的一种材料。据统计,全世界的竹子有1600余种,中国就有500多种。目前,中国是世界上竹林面积最大和竹材产量最高的国家,全国有竹林面积757万公顷。

在研究人员眼中,竹子是一种性能优越的代塑产品。"市场上的可降解塑料产品普遍存在生产成本偏高、耐高温耐老化性能较差,且可降解塑料多为石化产品制成、属于不可再生资源、我国缺口较大,大量使用这种塑料日用品不利于可持续发展。"中国竹产业协会竹质工程材料分会秘书长、南京林业大学副教授王新洲告诉记者,竹类植物生长速度快、固碳能力强,3年即可采伐利用,是性能优越的代塑材料。

除常见的竹席、竹筒、毛笔、竹筷外,竹子还能如何替代生活中的塑料制品呢?南京林业大学竹业研究院刘国华教授告诉记者,可通过超声波分离技术等方式制成竹纤维丝,用以代替聚丙烯等塑料原料做成床垫、汽车空调滤芯,而竹片粉碎、磨浆后,经过灌注等处理,又能变成一次性纸杯、餐巾纸……

今年11月1日—4日,在第16届中国义乌国际森林产品博览会上,重组竹、竹微丝复合包装新材料碳化竹编基复合管、竹制餐具等新产品集中展示推广。在11月7日举行的首届"以竹代塑"国际研讨会上,一辆竹自行车更是成了"显眼包"。刘国华介绍说,竹材质自行车不仅低碳环保,还具有较强的减震性,实用性好。"用竹子制作的自行车车架,比一般金属材质制造的车架少5公斤的二氧化碳排放量。"

竹制品正在越来越受欢迎。刘国华表示,目前我国的竹制品被广泛用于园林绿化和建筑材料中,而"以竹代塑"产品的用途也覆盖民用到工业的各个领域。

集成材加工

南京林业大学机电产品包装生物质材料国家地方联合工程研究中心常务副主任、江苏省竹木固碳材料与结构技术工程中心主任李海涛教授表示,与其他建材相比,竹材韧性好、可塑性强、抗拉、抗压及抗弯性能好,其柔和的肌理、芳香的气味、温和的触感和天然的亲和力适用于景观建筑。"可将竹子加工成竹集成材,制作建材直接替代部分不可生物降解的塑料制品,提高建筑领域绿色竹产品的使用比例,减少塑料污染和建筑领域的碳排放。"


破解技术难题,科技创新点"竹"成"金"


从竹到竹产品,竹材的产业化利用离不开科技创新的支撑。据了解,南京林业大学1953年就开始开展竹林生态系统科学经营研究,并制定了我国首个《毛竹林丰产技术》林业行业标准。20世纪70年代末,南京林业大学材料学院张齐生院士在国内外率先开展竹材工业化利用的研究,先后成功开发车厢底板用竹材胶合板、建筑用竹材胶合模板、竹木复合地板等系列产品。

近年来,南京林业大学材料学院科研团队相继突破了竹材"高温高湿软化—应力释放展平"、"竹材高效定量去节去青等关键技术"、"高性能竹基纤维复合材料制造创新技术"等,助力解决毛竹材加工中存在的资源利用率低和机械自动化程度低等问题。

"我们研发出的竹材刨削展平一体机设备,可将竹片整形、去青、去黄和展开多道工序集成化。"南林大材料学院博士王秋怡介绍,这一技术成果已在全国近10家企业推广应用,使用竹材高效无裂纹展平技术的企业,一条生产线可年产5000立方米的竹板,一年能达到2000万元的产值。

在竹家居产品加工制造方面,南林大提出了一种可一次性将竹条软化、胶合、干燥和360º圆弧弯曲无损定型的技术,实现竹质弯曲构件的免钉装配,提高了竹质弯曲制品生产的自动化和连续化水平。刘国华介绍,这一技术正助力着曲竹家居产品的发展,产业前景广阔。

在生物质能源转变方面,宜兴的江苏亨达竹格填料有限公司通过为近千家火力发电厂冷却塔提供竹格淋水填料,提升了竹材料的使用寿命和综合效能。

一个又一个极具推广价值的创新技术也正是中国率先提出"以竹代塑"的底气。王新洲说,经过40多年的发展,中国已经成为世界上最大的竹制品生产国和出口国。"相比其他国家,实现‘以竹代塑’,我们不仅有资源优势、产业优势,还有技术优势。"


技术引领多点发力,产业加速助力"减塑"


尽管我国竹加工技术已处于世界领先地位,但真正实现"以竹代塑"还有不少难关需攻克。

王新洲坦言,相比塑料制品,竹产品仍存在着生产成本偏高、利用率较低的不足。"因为塑料制品自动化生产程度更高、加工成本较低,而不少竹加工企业仍属于劳动密集型企业,自动化、连续化生产程度不够高,导致代塑竹产品在价格上还不具优势。""另外,竹子的综合利用潜力还有待进一步挖掘"他举例,一些企业在加工竹材时,产生的剩余物如竹粉、碎屑没有充分利用,实际上,可将其加工成竹纤维产品或生物质能源为企业生产降本增效。

江苏亨达竹格填料有限公司总经理鲁继平也表示,当前从事竹产品生产加工的企业绝大多数是中小微企业,综合实力和抗风险能力较弱,缺乏在关键性技术研发上的投入和攻关。

"从采伐、运输、加工,都需要花费较高的成本。"李海涛认为,要通过技术创新来提高竹产品附加值,打开优质主产品的市场。"竹产业的发展离不开科技,但现在竹产业相关科研项目偏少,这需要有更多经费支持。"

《加快"以竹代塑"发展三年行动计划》(以下简称《行动计划》)强调,以构建"以竹代塑"产业体系为重点,着力抓好竹林资源培育、竹材精深加工、产品设计制造、市场应用拓展等全链条全要素协调发展,有效提升"以竹代塑"动能、产能、效能,助力减少塑料污染。

推动"以竹代塑"全链条全要素协调发展,江苏可以有何作为呢?王新洲认为,没有丰富竹资源的江苏可以瞄准技术创新来为"以竹代塑"贡献智慧力量。"我们的科研团队可以立足江苏、辐射全国来开展研究。"

当前,南京林业大学材料学院的科研团队正在聚焦"以竹代塑"开展探索。在国家级、省级科技计划项目支持下,团队正致力于竹单元高效自动化加工和食品卫生级的防霉技术攻关,以解决代塑竹产品生产效率低以及与人密切接触的竹日用品的易霉变问题,保证代塑竹产品的安全性和高性价比。"先确保竹产品的安全性和高品质,才能有更好的市场。"王新洲说。

为响应国家"以竹代塑"号召,推进"双碳"及"乡村振兴"战略的实施,今年5月份,南京林业大学还充分发挥学校竹学基础理论研究和应用学科交叉融合的优势,专门成立了竹业研究院。

除了技术,政策支持和观念转变也是重中之重。刘国华认为,地方可将符合条件的竹林培育,纳入中央财政造林和森林质量提升政策支持范围,将"以竹代塑"产品纳入政府采购支持范围,鼓励公共机构等积极采购相关"以竹代塑"产品。

当前,已有省份在落实。今年8月,福建发布的《福建省加快推动竹产业高质量发展行动方案(2023—2025年)》,明确提出,对于符合要求的竹质品等产品加大政府采购力度。竹乡浙江安吉,今年出台了"以竹代塑"新材料采购奖补办法,提出对所有购买以竹为主料、辅料的产品进行50%的奖补兑现,最高奖励1万元。在经济大省江苏,竹资源虽不丰富,但竹制品已开始广泛应用,记者在南京、宿迁、苏州、无锡等地发现,不少民宿、酒店已把洗护用品替换成含"竹"产品,"以竹代塑"正逐渐影响人们的生产生活。