【中國夢‧踐行者】成功研製全球首例“澱粉塑料” 他帶領團隊攻克世界環保難題

2018-07-12 18:05 來源﹕大洋網 
2018-07-12 18:05:55來源﹕大洋網作者﹕責任編輯﹕劉洋

  大洋網訊糖果“塑料盒”可以降解﹐五彩繽紛的快遞“泡沫塑料”可以吃進口中﹐藥物膠囊有了成本低且安全無害的替代品……專注于天然高分子材料研究的余龍教授﹐在世界上首次成功研製並產業化了全澱粉可生物降解材料﹐在業界獲得“starchman”(澱粉人)的美譽。37年前﹐他本科畢業於華南理工大學。3年前﹐他從澳大利亞以廣東省創新團隊帶頭人回到母校﹐繼續拓展生物可降解材料的應用﹐並擔任“中新國際聯合研究院”院長﹐在華南理工大學的大力支持下﹐不斷夯實研發平臺﹐積極拓展國際合作的新空間。

  觸類旁通﹕首次成功研製出“澱粉塑料”

  余龍1977年就讀于華南理工大學高分子化工專業。畢業工作幾年後赴澳大利亞留學﹐成為當地第一批獲得該國國家獎學金的海外留學生。不到3年時間﹐他便獲得了莫納什大學的博士學位﹐博士畢業後﹐他將研究方向定位在天然高分子改性加工領域﹐在用澱粉替代塑料方面取得重要突破﹐被業界譽為“澱粉人”。

  “搞科學思路一定要廣﹐要善於引而申之﹐觸類旁通”等理念﹐一直貫穿了余龍的職業生涯。在澳大利亞科學院工作期間﹐他主攻生物降解包裝材料的研製。

  初期﹐余龍對澱粉的結構﹑流變性能﹑熱性能做了大量研究﹐但一直未找到對澱粉分子進行改性以防止變脆的有效方法。而與其合作的一位研究員無意中提供了一條有益線索。原來﹐番茄醬在製作過程中同樣遇到類似問題﹕如果番茄醬黏稠度不夠﹐就會與水分離﹐番茄醬會沉澱在調味瓶底部﹔假如番茄醬裡的澱粉太黏稠就會結晶變成膠體﹐這樣番茄醬又難從瓶子中倒出。在食品行業﹐這一難題已通過特殊化學手段解決了。余龍聽說後﹐立即參考番茄醬的加工工藝和改性方法﹐研製出了降解包裝材料中穩定澱粉屬性的新方法。2006年﹐他在世界上首次成功研製並產業化全澱粉可生物降解塑料包裝材料。在這項創新成果的技術支持下﹐一家生產可降解包裝材料的企業誕生了﹐該企業生產糖果﹑餅乾和巧克力等食品的內包裝﹐如今已在倫敦上市。

  專注研發﹕新材料能“吃”能“玩”還能用

  從澳大利亞科學院回到華南理工大學工作後﹐余龍又陸續開發出全澱粉可生物降解的快遞緩沖(泡沫型)包裝材料﹑藥品膠囊﹑環保型保水緩釋化肥包裹物等國際新型產品。

  在余教授的實驗室裡﹐放著十多個透明袋子﹐裡面裝著一顆顆五顏六色的小圓柱體。這些材料既能吃﹐又能玩﹐還能用。近幾年﹐中國的快遞業發展迅猛﹐在運送快遞的過程中﹐不可避免地需要大量使用緩沖(泡沫型)包裝材料。以石油基塑料泡沫為主的緩沖包裝﹐為環境保護帶來了極大負擔。余龍利用其獨創的“全澱粉可生物降解塑料”生產工藝﹐和自主研發的加工裝備──反應型擠出加工體系﹐製造出全澱粉﹑可降解的環保緩沖包裝材料﹐同時對傳統發泡裝備進行小型化和智能化設計﹐極大地降低了運輸和貯存成本。

  余龍解釋﹐普通的泡沫塑料中98%是空氣﹐運輸時佔據的空間大﹑成本高﹐一個大貨車運輸過程中裝的絕大多數是空氣。而研究團隊將原來的巨型發泡裝備重新設計成售價只需要6萬多元的小機器﹐提供發泡前的顆粒原料﹐這樣生產商可以根據需求﹐隨時隨地發泡使用﹐同時可以利用互聯網技術建立一定範圍的送貨半徑。他進一步說明﹕“由於這種材料完全由澱粉製成﹐可以用作動物飼料。同時﹐還可製成兒童玩具﹐用一個個的小圓柱體拼出各種造型﹐既安全又能激發孩子們的創造力。”

  環保型保水緩釋化肥包裹物是余龍的研發團隊正在攻關的另一項產品。團隊即將研製出新的“澱粉膠體”外殼﹐它一方面有保水性﹐可以吸收自身重量幾百倍的水分﹐保證化肥施用過程中的最大效益。另一方面“外殼”本身又是可徹底生物降解的材料﹐杜絕了土壤的二次污染。

  國際合作﹕擔任中新國際聯合研究院院長

  2015年底﹐“中新國際聯合研究院”落戶在“中新廣州知識城”﹐成為中國與新加坡在科技成果產業化﹑人才交流等方面的重要平臺。華南理工大學和新加坡南洋理工大學是研究院的主要建設主體﹐余龍被委任為研究院院長。

  余龍介紹﹐研究院定位為產業化平臺﹐提倡與工業界合作﹐產業化的成效是項目成果評估的重要標準。目前研究院大多數立項的項目已得到工業界認可和合作夥伴的直接資金支持。

  圍繞廣州市重點發展的產業﹐研究院一期建設包括了污染控制與環境修復﹑新能源﹑生物醫用材料﹑食品營養與安全﹑人工智能﹑綠色建築和智慧城市等6個研發平臺﹐首批啟動了23個產業化項目﹐其中16個是中新兩國科技合作項目。

  余龍說﹐中新國際聯合研究院的一個重要工作就是要建立引進國外高校和科研單位應用型技術模式。“研究院正在尋找一個新模式﹐使得國外高校和科研單位的高新技術通過這個平臺獲得經濟利益﹐同時提高中國高新企業的科技水平。第一是要打造孵化平臺﹐共同孵化項目﹔第二是要通過成果產業化產生經濟效益﹐建立互利模式。”余龍表示。

  余龍

  現任中新國際聯合研究院院長﹐華南理工大學教授﹐博士生導師﹐澳大利亞MONASH大學名譽高級研究員。

  本科畢業於華南理工大學。曾任澳大利亞科學與工業研究院材料研究所首席科學家﹐2002年被選為澳大利亞皇家化學學會Fellow。

  2015年回國任廣東省海外引進創新團隊負責人。現擔任6個SCI國際學術期刊的編委。

  研究方向

  余龍近年來主要從事可再生資源高分子材料方面的研究﹐已經發表SCI收錄學術論文160多篇﹐論文累計引用超過7800次(h-index 47)。目前產業化8項科研成果﹐包括全澱粉包裝材料和全澱粉藥用膠囊等。

  創新感言

  “創新”應該指的是應用科學﹐應用科學和技術才是創新和發明的主力。而隨著工業尤其是現代工業的發展﹐很多應用型科研就變得有明確的目標和清晰的目的性。所謂“創新”﹐需要具備非常規思維﹐能夠“天馬行空”﹐不走別人的老路。技術上投機取巧絕對不行﹐但在思路上要盡量廣闊﹑多元﹐善於將各領域的知識點連接起來為科研所用。

  文/廣報全媒體記者羅樺琳

  圖/廣報全媒體記者李波

  專題統籌﹕劉文亮﹑湯新穎﹑羅樺琳

[責任編輯:劉洋]

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