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瑞士初创企业有望开发出塑料的替代材料

瑞士Bloom Biorenewables公司与洛桑联邦理工学院合作,希望利用生物质制造可持续、可循环的材料,让化学为环保效力。 swissinfo.ch

用木材、稻草、樱桃核或核桃壳来生产生物塑料、纺织品、化妆品和香水。瑞士初创公司Bloom Biorenewables开发了一项技术,可以将生物质(biomasse)转化为石油制品的替代品。

此内容发布于 2020年09月25日 - 09:00

Bloom Biorenewables公司(英)联合创始人兼首席运营官Florent Héroguel表示:“当我开始学习化学时,课程主要集中于石油化学,即把石油转化为各种材料。但现在教授绿色化学的课程越来越多。我们希望未来的化学家可以不再使用石油,因为我们可以绕过石油。”

这家年轻的公司最初是洛桑联邦理工学院(EPFL)的衍生企业。公司不仅希望在化学研究中不再使用石油,还希望在日常生活中取代石油。如今这种污染物可以说是随处可见--我们的衣服、鞋子、智能手机、电脑、家具、包装材料乃至饮料瓶子。我们还会在餐桌上找到香料形式的石油衍生物,例如香草精,此外在香水、化妆品与洗涤剂里,甚至药物里都有石油衍生物。

Florent Héroguel解释说:“在能源领域,石油替代品的开发取得了巨大进展。但是就材料而言,我们才刚刚起步,可能还会更加困难。我们需要另一种碳来源。大气中的二氧化碳很难回收,但生物质中也有碳。我们要做的是在生物质中寻找碳,因为我们可以用其制造可持续、可循环使用的产品。”

不只是生物乙醇和纸张

这家初创公司与洛桑理工可持续和催化工艺实验室(LPDC,英)合作,他们使用的生物质包括木材、树皮、树叶、樱桃核与桃核、核桃壳以及其他木质纤维材料。这些木质纤维材料来自包括瑞士在内的多个国家。木质纤维是世界上最常见的原料,包含三种主要成分:纤维素、半纤维素和木质素。

这家初创企业正在洛桑理工试验来自不同国家的植物,以开发可与石油衍生物竞争的材料。 swissinfo.ch

生物质被越来越多地用于生产生物乙醇(bioéthanol),但是其性质可以在许多其他应用中替代石油。Florent Héroguel介绍说:“到目前为止,它的主要工业用途是造纸。因此只有40%的木质素被提取,其余的则被燃烧或丢弃。而我们希望可以利用至少75%的木质纤维素生物质,以此生产石油的替代品。”

Bloom Biorenewables的研究人员在洛桑理工进行各种试验,他们使用10升反应器来将生物质加热并用溶剂处理,以分离出几种成分。首先提取出的纤维素通过过滤器回收,接着分离出含有木质素的液体和另一种含有半纤维素的液体,随后使用洛桑理工实验室中的培养箱、离心机和色谱仪等一整套设备,进一步分离、提纯和测试这些成分。

纺织品和生物塑料

Bloom Biorenewables公司的联合创始人透露:“我们可以使用纤维素造纸。但是我们的目标是尽可能多地提取纤维素,例如用以制造纺织品。现在的棉花产量不足以满足需求,因此大多数纺织品都是由石油生产出来的,例如聚酯或丙烯酸。但由于聚酯纤维对环境有害,纺织业正在加大替代品研发,以制造更环保的产品。”

如今,人们已经开发出了以生物质生产的纺织品。这一领域的先锋是家奥地利企业,瑞士也有了不少项目。Florent Héroguel展示了用实验室提取的纤维素制成的透明生物塑料纱线,同时解释道:“不过就当前所用工艺的可行性与潜力而言,仍然有许多尚未解决的问题。因此我们正与合作伙伴一起努力,利用不仅来自森林的种植物废料,来开发污染更少、效率更高的替代工艺。”

由纤维素制成的生物塑料样品 swissinfo.ch

这家初创企业已经开始与合作伙伴共同开发半纤维素产品,半纤维素的特性特别适合生产生物塑料,以取代聚丙烯包装。这项研发适逢其时。欧盟最近刚通过了《循环经济行动计划》(Plan d'action sur l'économie circulaire),旨在消除浪费、使用可持续性塑料制成的包装及其他产品,以及强化生产者责任。雀巢(Nestlé)、达能(Danone)等大型食品公司已经宣布,希望采用植物材料制成的产品代替当前的包装,在几年之内实现碳中和。

香料和香水

但这家初创企业最关注的成分是木质素。Florent Héroguel说:“市场上的木质素在提取过程中会凝结,因此会降解并且变得暗淡。与之不同的是,我们的工艺能使之稳定,可有效防止凝结和降解。因此我们可以提取出非常纯净的浅色木质素,用其制造化妆品,或在相对温和的条件下将其解聚,以提取可用于食品和香料工业中的芳香成分。”

食品和香料工业也在研发源自植物的新材料来替代石油产品。几年来,Bloom Biorenewables公司的研究人员同这些领域的多家公司合作,进行了许多不同的应用实验,而这些公司在生产香草精、丁子香酚和熏味香料的分子方面具有丰富的经验。

Florent Héroguel,Bloom Biorenewables公司运营总监 swissinfo.ch

“2015年,我们在洛桑理工Jeremy Luterbacher教授的实验室中开始了研究,目的是找到更好利用生物质的解决方案。我们很快意识到,木质素拥有最大的潜力和最大的市场。目前还没人能生产出可用于香水等高附加值产品的木质素。”

从实验室到市场

2017年,这些来自洛桑理工的年轻研究人员为木质素的生产申请了第一项专利。由于科学界反响积极,两年之后Florent Héroguel、Jeremy Luterbacher和Remy Buser共同创立了Bloom Biorenewables公司,以将这一实验室技术产业化。这家初创企业已经获得了包括维吉耶基金会(Fondation de Vigier)大奖在内的多个奖项,并迅速获得了投资者的支持。今年8月,公司收到了逾300万瑞士法郎的投资,部分资金来自主要经营化学和能源业务的日本横河电机株式会社(Yokogawa)。

这笔资金将主要用于公司位于弗里堡附近马尔利(Marly)的新总部。由于公司与弗里堡工程与建筑大学(HEIA)展开了合作,研究人员可以使用更大的反应器(600升)来生产木质素及其他从生物质中提取的物质。有了这间实验室,他们可以继续与合作伙伴展开实验,以申请新的专利并启动商业化阶段。这家年轻的公司计划在2022年兴建一座工厂开始工业化生产,预计将耗资3000-5000万瑞郎。

“我们希望能够从1吨生物质中提取750-900公斤材料,用于生产纺织品、生物塑料和木质素,这是非常高的比例,”Florent Héroguel指出。这位年轻实干家坚信这项新技术不仅有助于保护环境,还可以改变化学给人的印象。“即使在今天,当我们说要搞化学时,许多人的目光仍带着敌意,质疑其清洁性。但事实上我们可以利用化学,为保护我们的星球做出巨大的贡献。”

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