点赞！中石化这一研发成果解决国家和农民的大问题

走进庄稼地，想必对于下图这种薄膜都不陌生，农膜，又称薄膜塑料，包括地膜(也叫农用地膜)，主要成分是聚乙烯。主要用于覆盖农田，起到提高地温、保质土壤湿度、促进种子发芽和幼苗快速增长的作用，还有抑制杂草生长的作用。

据统计，2017年全国地膜用量约160万吨，覆盖土地3.9亿亩，并且以不可降解的聚乙烯为主。地膜使用后回收成本高且回收困难，使得很多地膜用后没有回收，在土壤里的残余量逐年增高，有的省份每亩耕地中地膜已超过10公斤，土壤质量下降，导致作物减产，危及国家18亿亩耕地红线和粮食安全。图片来自网络

土壤中残留的地膜成为风一刮就漫天飞舞的白色污染，回收后的不降解地膜也因无法有效利用通常被焚烧，造成大气二次污染。但是，农业生产离不开农膜的保驾护航，这一问题亟待解决。

难题要如何解决？

上海石油化工研究院（以下简称上海院）发挥产学研用综合优势，努力通过技术创新和产品升级帮助农民增产增收，开发出高端生物降解农膜材料，为告别白色污染，加快现代农业生态文明建设奉献力量。生物降解高分子材料的出现，成为解决白色污染的一道曙光，引起全世界关注。

上海院王洪学博士（右四）和他的科研团队

王洪学

集团公司高级专家、上海石油化工研究院首席专家

民以食为天，农业乃国民经济之根本。千百年来，中华民族能够延绵繁衍至今，能够克服众多自然灾害生产出人民生活必需的粮食是关键。农业、农村、农民即“三农”问题是关系经济发展、社会稳定和全面实现小康社会的大事。新时代的农业建设需要高技术支撑的发展新模式，提高农业生产力和农产品质量，为实现“两个一百年”目标添砖加瓦。在人民对美好生活需要日益增长的今天，现代设施农业通过农膜技术，可以保证瓜果蔬菜一年四季生产以及粮食稳产。

农膜的新功能需求对合成树脂产业转型升级提出新的技术挑战，我看到了其中新的创新机遇，决心利用几十年高分子材料研发方面的技术积累，担当起为国家解决这一技术难题的使命，以国家重点研发计划作为契机介入新型高端农膜材料的开发。虽然此前从未涉及农膜材料，但经过分析，我们的研发团队确定采用化学与结构驱动新材料战略，通过原始创新合成制造国际市场上没有的功能新材料，集中经历解决农膜领域的重大共性技术问题。

作为项目负责人，在集团公司党组的领导下，在上海院一流平台的大力支持下，我们快速组建以上海院为牵头单位，联合清华大学、中国科技大学、中科院长春应化所、白山喜丰塑业、上海弘睿生物和浙江海正生物的项目团队。目前已申报并成功获得科技部立项。

2017年以来，团队凭着一股顽强拼搏的精神开展研发，在农膜新材料开发和产品应用方面取得令人兴奋的突破。项目被评为国家重点研发计划基础材料专项2017年标志性成果及2017-2018十大成果之一，得到农业农村部领导重视。

高端生物降解农膜材料让生活更美好

农膜是用于覆盖农田的一种塑料薄膜，能起到保持土壤水分、提高地温促进作物快速生长的作用，按种类可分为地膜和棚膜。农膜与种子、农药和化肥一样，已成为现代化农业实现稳产、高产不可缺少的重要生产资料。

2017年中国农膜总产量达到290万吨，位居世界第一，但中国的农膜产业大而不强，中低端产品市场占比高达90%，高端农膜产量低，性能还处于国际跟跑水平。为提高重点基础材料的技术水平，科技部2016年首批国家重点研发计划专门设置了农膜新材料项目。上海石油化工研究院科研攻关团队在高端农膜材料的研发中迈出坚实一步。

生物降解地膜材料的发展之路并不平坦。世界上生物降解地膜的发展究竟如何？它是概念炒作还是新材料革命？

近年来，全球生物降解地膜材料开发在技术层面取得很大进展，在产业化及推广应用进展上却比较缓慢。为解决生物降解地膜成本高难题，制造出低成本的生物降解原料是关键。自然界中有许多微生物能合成一种生物降解材料——聚羟基脂肪酸酯。虽然这种材料降解快，但成本高是其工业化应用的主要障碍。清华大学研发团队利用嗜盐微生物，通过先进的基因工程技术，开发了节能节水工艺生产聚羟基脂肪酸酯的低成本技术。然而，把这种生物降解材料真正做成地膜非常困难。

面对材料本身弱点带来的巨大挑战，上海院研发团队从材料结构—性能理论出发，通过高分子改性技术创新，经过数百次试验，克服多种技术难题，成功开发出国际先进的超薄高强高韧生物降解地膜新材料，其使用寿命可根据作物生长需求调节。由于地膜强度提高，实现了机械铺膜，进一步提高了种植效率，通过降低地膜厚度还可减少农民开支，有助于解决因价格高而用不起的问题。

上海院目前开发的新型生物降解地膜已应用于水稻、玉米、花生、蓝莓和蔬菜等作物，使用生物降解地膜使水稻增产达20%。未来，全国生物降解地膜使用量可减少近亿亩耕地的污染，能为农民节省地膜回收费用超过百亿元。按地膜中生物基含量50%计，未来每年可减少碳排放超过20多万吨，将产生显著的生态效益和经济效益。

今年7月，农业农村部把全生物降解地膜替代技术列为十项重大引领性农业技术。

吃得好，一直是我们不断追求的美好生活目标之一。在今天，吃到新鲜的蔬果已不是难事，这主要归功于棚膜。棚膜可为作物提供一个良好温度、湿度及光质量的小气候环境，防止病虫害及减少自然灾害的影响，提高作物的产量及品质，这对地理气候差异大的我国提供作物错季供应极为重要。

经过多年发展，棚膜已发展到第四代——涂覆型聚烯烃功能性膜。特殊的纳米材料涂覆工艺使涂覆型聚烯烃功能性膜功能与寿命同步。然而，国内这种高端棚膜的性能与国际领先产品仍有较大差距，目前还存在防雾滴、防尘功能有效期不足、棚内外光强比和光合作用效率偏低等问题，且性能随使用时间增加而下降。农户使用同一棚膜的时间大多未超过两年即重新换膜。

通过新材料合成技术开发和关键科学问题研究，上海院聚焦功能棚膜专用料开发，使得棚膜功能永久化，已取得突破性成果。在不到一年时间内，上海院就开发出市场上没有的多种新型高功能棚膜专用料。长寿命、长有效期、多功能复合棚膜可帮助农户一次投入就能获得加倍的使用期，节省中途换膜的时间和人工成本，切实助力农民节约支出、提升作物产量和品质。

生物降解地膜用于水稻机械铺膜

经豆角、西红柿、草莓和西瓜等作物的应用示范，新型高功能棚膜专用料目前应用效果良好，特别适合高效越冬日光温室水果、蔬菜等作物种植。作物的产量、品质较普通棚膜有显著提高，其中豆角产量提高20%，草莓增产8%，且平均可提前上市5天，产生显著的经济效益。

合作伙伴的赞赏

喜丰塑业有限公司 蒋瑞萍：

“

作为合作单位，喜丰塑业目前年产农膜能力超10万吨，产销量连续多年居全国第一。然而与我国农膜行业整体情况类似，公司的高端农膜产品占比较低，整体附加值不高。上海石油化工研究院牵头的农膜国家项目，为公司带来从理论到实践的全面技术提升，有力支撑公司产品提质增效。

在生物降解地膜方面，公司之前多选用进口地膜专用料，其性能难以完全满足地膜使用要求，而且价格太高，使农户对其又爱又恨。通过农膜国家项目，上海石油化工研究院开发出新型生物降解地膜专用料，该专用料加工性良好，无须改造设备即在公司多条生产线上实现直接放大制造，得到超薄高强高韧的新型生物降解地膜，在多个方面性能超过高端进口降解地膜专用料。

这种新型地膜目前已应用于水稻、花生、玉米、蓝莓和蔬菜等作物。在有机水稻领域，这种地膜的使用效果尤其突出，不仅省去大量人工除草工作，节约除草成本600元/亩，并且膜用完后自然降解，不影响下一季栽种，还能提高产量，是许多优质有机东北大米种植户的得力创收工具。后续该地膜将扩大至年产千吨级规模。

在聚烯烃棚膜方面，功能性多靠内添加助剂得以实现，但这些助剂不仅难以均匀分散，而且容易析出，导致功能寿命较短，农户需经常更换棚膜，增加负担。采用上海石油化工研究院开发的“永久性”功能聚烯烃专用料、防尘专用料后，其加工性良好，在多层共挤生产线上一次试车即顺利生产出合格长效多功能复合棚膜。据实验结果测算，该棚膜的流滴期和防尘期较原先产品增加一倍以上，达到国际先进水平。

目前采用专用料生产出的棚膜深受农户好评，功能寿命长，显著缩短了农户的换膜频率，节约人工和成本；长期透光性好，使棚内光照足、温度高，实现作物增产和提前上市，帮助农民增产增收。

”

目前生物降解新材料已经在

合作企业大型生产吹膜设备上成功吹制

完全可以满足生物降解地膜用户需求！

而这些，离不开科研工作者们

夜以继日的研发与创新

为他们点赞！

来自： 中国石化上海石化院

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