新农膜材料迈向世界先进

“我们领衔研发的农膜新材料在开发和产品应用方面取得令人振奋的突破。开发出国际先进的超薄高强高韧生物降解地膜新材料，完成生产放大，地膜田间应用效果非常好，使水稻等作物增产20%;多功能棚膜使用寿命长，可帮助农民节约支出，提升作物产量。该技术被评为国家重点研发计划基础材料专项2017年标志性成果。”10月24日，中国石化上海石油化工研究院首席专家王洪学博士向媒体介绍了他们在高端农膜材料研发国家项目上取得的进展。

2017年中国农膜总产量达到290万吨，世界第一，但中低端产品市场占有率高达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。以此为契机，王洪学作为项目负责人组建了以上海院为牵头单位，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共同参与的项目团队，承担了这一国家级农膜项目。

“不可降解地膜的使用造成土地污染，生物降解地膜是解决这一问题的有效途径，但其产业化及推广进展缓慢。我们分析了其中的原因，一是成本过高，二是性能不足，在田间应用时降解速度太快，使用寿命不能根据作物生长周期进行调控，且地膜强度和韧性都较低，难以满足机械铺膜的要求。”王洪学说。

要解决成本高的难题，制造低成本的生物降解原料是关键。自然界中有许多微生物都能合成一种生物降解材料——聚羟基脂肪酸酯。这种材料降解快，但成本高。清华大学陈国强教授团队利用嗜盐微生物，通过先进的基因工程技术，开发出聚羟基脂肪酸酯低成本生产新技术。

“但将这种降解原料真正做成地膜却非常困难。其加工温度窗口窄、热稳定性差，无法加工成地膜，且力学强度低，达不到地膜的使用要求。”王洪学表示。面对材料本身的巨大挑战，研究团队通过高分子改性技术创新，开发出先进的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，地膜强度提升实现了机械铺膜，同时通过降低膜厚度可减少农民开支，有助于解决因价格高而用不起的问题。未来，按30%替代比例估算，使用新型生物降解地膜可减少近亿亩耕地的污染，节省地膜回收费用百亿元，年减少碳排放20多万吨。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。

在生物降解地膜研发的同时，上海院带领项目团队开展了高功能、长寿命棚膜的开发，在棚膜多项功能“永久”化上取得突破，开发出多种新型高功能棚膜专用料，同时还降低了棚膜的生产能耗和空气污染。新型棚膜不仅帮助农户一次投入就能获得加倍的使用期，还可节省中途换膜的人工成本，并提升作物产量，实现作物提前上市，增加农民收入。

“上海院牵头的农膜项目帮助喜丰公司提升技术实现了提质增效。”项目合作单位喜丰塑业技术负责人表示，新型生物降解地膜专用料加工性良好，无须改造设备即可在公司多条生产线上直接放大生产;“永久性”功能聚烯烃专用料在多层共挤生产线上一次试车即顺利产出合格的长效多功能复合棚膜，其防雾滴、防尘持效期较原产品增加一倍以上，达到国际先进水平。