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【核心提示】中國是全球塑料生產和消費大國。塑料產品使人們生活便利,同時也帶來資源消耗、“白色污染”等問題。如何讓塑料實現循環利用,有著顯著的現實意義。通過塑料改性,既可讓石化產品中的合成樹脂實現高質高值利用,又可使廢舊塑料“神奇變身”降污減碳。25年來,福建師 范大學“聚合物資源綠色循環利用教育部工程研究中心”陳慶華教授團隊,深耕改性塑料領域,攜手省內外50多家企業協同創新,努力探索塑料循環經濟的產業化發展。
做先行者,破解變“塑”為“寶”
“攻克塑料廢棄物回收利用的關鍵核心技術,提升產業創新能力,做好做活資源循環利用的‘綠色文章’,我們義無反顧!”
改性塑料是什么?
在福建師大聚合物流變特性實驗室里,陳慶華教授拿起一張剛“出爐”的柔軟塑料膜,解釋道:“就是添加不同功能助劑,使塑料增加導電性能,或增加強度,或能被降解。我們團隊的使命是將大型石化公司生產的合成樹脂、資源回收的可再生塑料,通過塑料改性技術實現其高質高值利用。很榮幸我的昵稱是‘改性教授’。”
塑料經過改性,可以“變身”為汽車、電子產品的部件,建筑與裝飾材料,各種包裝材料,以及服裝鞋帽,涉及衣食住行的方方面面。
改與變的背后,是科研的力量。在改性塑料領域,陳慶華和他的“黃金搭檔”錢慶榮一道,堅持探索,致力于變“塑”為“寶”。
兩人結緣始于25年前。1997年,陳慶華從福州市塑料研究所調入福建師大,錢慶榮正在攻讀在職碩士。在學校退休教授莊錦樹的撮合下,兩個“單行者”結識。錢慶榮說:“加上莊先生算半個,就是我們的初創團隊。”
團隊創立之初,陳慶華就注重應用研究:“我們從企業調來了工程師,從應用出發,再向理論延伸和突破。”1999年,他們促成福建師大環境材料開發研究所成立,拉開了校企合作的序幕。
“家合作企業是莊先生介紹的,福州耀升軟包裝廠。我們經常騎自行車去廠里,研究可降解塑料袋。”錢慶榮回憶說,筆合作費是5萬元。
如果說莊老先生豐富的產業經驗為團隊打開了應用天地,而章文貢教授,世界三大偶聯劑——鋁酸酯偶聯劑的發明人,既是陳慶華的博士導師,也是錢慶榮的碩士導師,則為陳慶華團隊的科研理論奠定了基礎。1999年,兩人獲得福建省自然基金重大項目資助,2001年拿到“十五”科技攻關項目,2002年雙雙榮獲福建師大首屆十大產學研先進個人稱號。
直面一線的探索,讓他們敏銳地捕捉到產業風向的變化。
錢慶榮說:“塑料制品一般經過石油煉化—單體聚合—合成樹脂—塑料改性—成型加工等多道工序,耗費不可再生資源,產生大量碳排放。如果使用后直接降解或掩埋,也會帶來資源浪費和環境污染。從那時起,我們就覺得應該重視塑料再生的研究。”
1996年,我國已提出可持續發展戰略,這給再生塑料行業帶來發展機遇。但放眼全國,整個行業剛剛起步,那時的回收塑料業者大多是拾荒者。作為早期介入該領域的高校團隊,陳慶華一度被戲稱為“垃圾教授”。
“攻克塑料回收利用的關鍵核心技術,提升產業創新能力,做好做活資源循環利用的‘綠色文章’,我們義無反顧!”陳慶華認準了這條路,引領團隊從可降解塑料轉向再生塑料研究。
他們到福州紅廟嶺垃圾場蹲點,摸底塑料廢棄物情況,在臭味和高溫中每次一待就是幾天。有感于垃圾混雜產生的污染,陳慶華在2001年就率先呼吁垃圾干濕分類,建立生活垃圾分類回收產業園區,重點回收再利用廢塑料。
同時,在校企合作中,陳慶華意識到,資源循環經濟發展亟須加強高層次人才培養。2010年,利用全國高校專業調整的契機,陳慶華帶領團隊籌建“資源循環科學與工程”本科專業。
“這是一門典型的由戰略性新興行業發展催生的專業,是化學、材料、環境、生態、經濟學等多學科交叉的新興學科,也是中國率先成立的獨有專業。”陳慶華說,“很榮幸,2011年我們成為全國批‘吃螃蟹’的10所高校之一。”
短短5年,福建師大獲批“資源循環科學與工程”二級交叉學科博士點和碩士點,形成了完整的人才培養鏈條。這為科研與應用的融合發展提供了堅實的人才支撐。
2013年,福建師大聚合物資源綠色循環利用教育部工程研究中心獲批成立,填補了該領域部級平臺的空白;隨后在泉州設立福建師大泉港石化研究院,成為福建省首批新型科研機構,進一步打通從科研到成果轉化的通道。
做企業“外腦”,與產業共進
“作為應用性很強的學科,我們要做企業的‘外腦’。不論企業初創或成熟,不問規模大小,都盡量有求必應,有問必答,扶一程,幫一把。”
“產出的再生塑料含雜率有點高,殘留鋁較多,怎么辦?”接到廈門陸海公司的電話,團隊骨干、高校創新團隊負責人薛琿立刻回答:“是鋁層研磨參數控制不對?還是堿液數量不夠?數據報給我。”
經過實驗,再生塑料顆粒的含雜率終于合格,灰分降低到5%以下,企業的問題解決了。
將利樂包等常見的“紙塑鋁復合包材”進行分離、回收再利用,是薛琿和廈門陸海公司合作的課題研究內容。
“把企業的難題當作課題,急我們之所急,陳教授團隊就是‘及時雨’!”廈門陸海公司副總經理謝奕斌告訴記者,雙方合作已持續10年,從共同申請專利,到開展課題研究,合作越來越緊密。
“福建的再生塑料行業大多是中小型企業,產品研發、行業資源等能力都相對有限。”陳慶華說,“作為應用性很強的學科,我們要做企業的‘外腦’。不論企業初創或成熟,不問規模大小,都盡量有求必應,有問必答,扶一程,幫一把。”
從2006年創建福建省改性塑料技術開發基地,到成為福建省乃至中國塑料工業協會的骨干力量,20多年來,陳慶華團隊充分發揮行業影響力,不遺余力地拓展再生塑料“朋友圈”:為省內外50多家企業提供技術服務,也帶去政策咨詢、業內資源等多方面的支持;統籌上下游產業鏈資源,促進全國再生塑料行業互利合作;2015年聯合行業協會、龍頭企業等倡議組建“中國再生塑料技術創新戰略聯盟”,涵蓋了再生塑料全產業鏈。
2017年,先后出臺了限制和禁止進口固廢、生活垃圾分類回收等政策,再生塑料行業遭遇原料危機。轉型或是退出,大批企業站在抉擇路口。在這關鍵時刻,陳慶華團隊和企業攜手,尋找行業的突破口。
源頭,助推生活垃圾分類——協同福建龍馬公司,共同研發“生活垃圾分類收運智能系統”,打通“環衛”與“資源循環”,拓展原料來源;
中端,精細分揀分質增值——支持廈門陸海公司在生活垃圾精細化分選中,提升高分子物料認知、精準分類,從而提高資源循環效率,助力廈門垃圾分類工作向減量化、資源化的3.0模式邁進;
下游,提升再生塑料品質——攜手福建百川公司開展的“基于互聯網+再生彩紗超市構建與技術集成”項目、與廣東金發公司合作的“循環塑料高值化關鍵技術與綠色制造系統集成”項目,均入選工信部“綠色制造系統集成項目”,攻克了回收PET“無水染色”、回收工程塑料高質化等關鍵技術。
從“山窮水盡”到“柳暗花明”,陳慶華團隊始終以專業力量解企業之難,與行業共進退。因為對這個行業,他們有著更高的期許。
2016年,達沃斯世界經濟論壇上提出了“新塑料經濟”概念,倡導建立塑料循環經濟。“應對國際新形勢,我們要掌握話語權,制訂中國特色的‘新塑料經濟’規則,構建自己的發展模式。”陳慶華說。在他的主持推動下,一系列塑料循環利用標準陸續出臺,助力行業健康有序發展。
探索未來,跑在行業前沿
“循環經濟是經濟發展進入更高層次的必然趨勢。我們必須跑在時代的前面,走在行業的前沿,為經濟社會急需解決的問題尋找破解之道。”
在福建師大共混改性實驗室里,有兩臺真空手套箱。箱中的高純惰性氣體,保護著鋰離子電池材料在無氧無水的環境中安全穩定地經受試驗操作。
其中一臺“屬于”曾令興。“80后”的他,已是省污染控制與資源循環利用重點實驗室副主任。原本從事動力電池研究的曾令興,加入陳慶華團隊后,開始挑戰聚合物衍生電極材料、廢舊電池的循環再生利用。
“動力電池回收、利用,是當前的產業熱點與社會急需。”曾令興透露,他們正加緊攻關,力求通過廢舊動力電池正極再生,從而環保、高效地循環利用廢舊電池中的有價金屬和廢塑料。
“與塑料結合,尾氣、廢渣也能變廢為寶。”團隊另一位“80后”成員羅永晉,是重點研發計劃課題負責人,正與福建中科三凈合作研發橡塑復合材料;與福建龍凈環保合作的以尾氣治理后脫硫灰改性再生塑料產品已投入中試。
“科技發展的核心是人才,人才隊伍的質量決定了未來發展的高度。”陳慶華和錢慶榮這對“黃金搭檔”,逐步給年輕人壓擔子,給空間。已是團隊中堅力量的羅永晉和曾令興,入選福建省“雛鷹計劃”青年拔尖人才;而團隊培養的200多名碩博士大多從事本行業,其中陳育明碩士畢業后出國深造,2019年以重大人才項目青年人選引進回福建師大,已加盟團隊開展廢塑料裂解轉化為精細化學品工作,他們致力于循環經濟和碳減排,力爭創新大宗固廢綜合利用模式。
未來,更多的產業發展需求,等待破解。
在福建生態文明試驗區和“無廢城市”的建設進程中,陳慶華團隊面向區域經濟社會發展,又一次作出研究方向的轉型升級。
“輕工建材是福建傳統支柱產業,其中紡織服裝、制革制鞋、石材是其特色,每年都要產生大量紡織品、塑料、皮革、鞋材、石材粉料等固體廢棄物。我們希望能夠突破產業界限,實現跨產業梯級利用,形成協同耦合處置與資源化。”陳慶華說。
早在“十二五”期間,陳慶華團隊就助力規劃建設泉州海西再生資源園區、廈門綠洲2個“城市礦產”示范基地;“十三五”期間,陳慶華成為重點研發計劃“固廢資源化”重點專項——《東南輕工建材特色產業集聚區固廢綜合利用集成示范》項目的首席科學家;當前,團隊正積極參與福州紅廟嶺生活垃圾循環經濟產業園的建設,助力打通垃圾分類的“最后一公里”。
《“十四五”循環經濟發展規劃》提出,到2025年,我國資源循環利用產業產值將達5萬億元。陳慶華團隊更加堅信,資源循環利用產業發展將迎來前所未有的機遇。
去年7月,福建師范大學成立全省碳中和研究院,陳慶華團隊主導“節材增效與固廢資源化研究中心”建設,將進一步為福建石化產業和資源循環利用行業提供技術支撐和智力保障。
今年春節剛過,陳慶華團隊即馬不停蹄,圍繞我省綠色經濟發展,與多個部門對接廢塑料、工業固廢、“無廢城市”、園區綠色產業鏈等項目。4月1日下午,團隊又與生態環境部固廢與化學品管理中心等單位召開線上研討會,推進福建省固體廢物領域的碳中和研究及項目開展。“循環經濟是經濟發展進入更高層次的必然趨勢。我們必須跑在時代的前面,走在行業的前沿,為經濟社會急需解決的問題尋找破解之道。”陳慶華說。
向資源循環領域更深更廣之處“破局”,“雙碳”時代,他們將站在新的起點上。