广东院士团队多年攻关研发高强度全回收增产地膜 用科技向农田 “白色污染”说不
中国工程院院士瞿金平在农田开展实验。受访者供图
“30多年来，我始终围绕高分子材料加工技术与装备开展研究，今后，我将带领团队在高分子材料绿色制造方面继续开展攻关。”64岁的中国工程院院士、华南理工大学教授瞿金平说。5月20日，在全省科技创新大会上，瞿金平牵头完成的“高强度全回收增产地膜先进制造与循环利用”项目获2020年度广东省技术发明奖一等奖。
专家表示，高强度地膜保温保墒压草效果好，可促进农作物增产和农民增收，使用后能机械化全回收并高值化再利用，可彻底解决残留地膜污染问题。
从“石磨磨细”到“擀面和面”
瞿金平最初关注地膜问题，源于2013年参加“新疆院士行”考察活动。
“在干旱少雨的新疆，地膜可是必不可少的农业生产保障。地膜覆盖种植能有效地保持土壤水分，增加土壤温度，可使作物大幅增产。”瞿金平说。不过，由于过去使用的农用地膜极易破碎，使用后难以回收，残膜在田地里日积月累，造成土壤“白色污染”，使作物减产，农业生产的“功臣”变成了破坏耕地的“祸首”。
“土地就是农民的饭碗，如果土地都被污染，饭碗也就保不住了。”瞿金平感到，地膜残留污染必须要得到有效遏制。从新疆回广东后，结合长年从事的高分子产品制造技术研究，他立刻带领团队投入攻关。
针对地膜污染防治难题以及迫在眉睫的防治形势，瞿金平团队提出了“高强度全回收地膜”的创新概念，力图研制出一种高性能地膜，“让它在服役期间保持不破，并能够全部回收，之后将其高值化地再利用起来。”
使这一设想成为现实的是加工技术的创新。团队通过自主创新，将高分子产品制造机械的共性核心装置——螺杆挤压系统换成偏心转子挤压系统，原本高分子材料拖曳剪切流变加工的原理变为体积拉伸流变加工原理。
“剪切流变就像石磨磨细物料，会使塑料大分子链断裂；而拉伸流变就像擀面和面，塑料大分子链断裂很少，更适用于超高分子量聚乙烯等极端流变塑料的加工成型。”瞿金平形象地介绍，这项名为“体积拉伸流变塑化输运技术”的国际首创新成果，彻底颠覆了传统高分子材料加工原理，相较传统技术，能耗降低30%左右，对物料适应性广，加工制品的性能大幅提高，利于节约资源和保护环境。
2014年底，研究团队与企业合作，在拉伸流变加工技术的基础上开发出多层复合薄膜制造过程自增强技术，从而制造出了一种厚度与普通地膜相当、服役完成后可全回收的高性能环保地膜。
为了将研究成果从“试验车间”转移到“田间大地”，团队及相关企业积极推动。同时，在广东省科技厅、省援疆指挥部和佛山市南海区政府的支持下，从2016年春播开始，新型地膜在新疆石河子、喀什、阿克苏等地区进行了棉花、玉米覆盖种植，覆盖面积以每年10倍的速度增长，并取得了很好的效果。
不赞同简单将塑料“妖魔化”
除了农业领域，日常生活中塑料产品造成的污染问题也引发关注。“塑料工业发展必然要向绿色低碳化、环境友好化转变，塑料产品要向可回收、可降解、无害化转变。”瞿金平说。
他介绍，石油基资源替代与非石油基高分子材料应用是两条创新路径。目前，我国在生物质/石油基高分子复合材料的研究方面取得不少成果，聚乙烯等石油基高分子材料与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等植物纤维混合生产出的板材或型材，已应用于建材、家具、物流包装等行业。
瞿金平坦言，他一生从事高分子材料加工技术与装备研究，做了“三件事”：一是高分子材料动态剪切流变加工原理和技术研究；二是高分子材料体积拉伸流变加工原理和技术研究；三是与拉伸流变塑化加工原理和技术相匹配的一系列制品短流程成型制造技术创新研发，包括此次获奖的“高强度全回收增产地膜先进制造与循环利用”技术成果。
在瞿金平看来，简单地将塑料“妖魔化”也是不正确的。“我们团队有责任在塑料绿色制造方面继续开展攻关。”瞿金平透露，接下来，他们将致力于用创新加工技术实现高分子材料的高值化循环再利用，同时，利用可再生的天然高分子材料如淀粉、甲壳素、纤维素等，用创新加工技术实现石油基合成高分子材料的替代，彻底实现高分子材料尤其是塑料的环境可消纳性。
南方日报记者卞德龙通讯员粤科宣
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