【力美新材料】你了解生物基材料吗？

生物基材料是指以可再生资源（如农作物、竹木、其他植物及其残体和内含物等）为原料，通过生物加工、合成、炼制过程获得的生物质合成材料，生物质再生材料和基础化工原料。通俗来讲，生物基材料可以理解为天然材料通过生化方法得到的一类材料。这类材料大部分是可降解，从来源到加工，再到材料使用、回收和降解，有望实现整个绿色循环，是未来低碳经济发展的一类重要材料。

目前，我国生物基材料产业科技取得了显著的成效，形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、农用地膜等一大批具有自主知识产权的技术。全国性的“木塑热”正逐渐兴起，木塑制品年产销量已超过20万吨，并以20%以上的年增长率高速增长。生物基材料作为石油基材料的升级替代产品，正朝着以绿色资源化利用为特征的高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展。与国际先进水平相比，在产品性能、制造成本、关键技术、技术集成与产业化规模等方面还存在差距，必须加快突破生物基材料制造过程的生物合成、化学合成改性及树脂化、复合成型等关键技术，促进重要生物基材料低成本规模化生产与示范，构建生物基材料研发平台，提升生物基材料企业科技创新能力，实现化石资源的有效替代，为生物基材料产业培育提供科技支撑。

许多化妆品，如脱皮、除臭剂或牙膏都含有细小的塑料颗粒，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)制成的微塑料，它们被用作“温和磨料”。由于它们的耐化学性和缺乏颜色、气味和味道，它们也经常被用作稳定剂和填料。聚乙烯和聚丙烯是不可生物降解的，由于颗粒较小，微塑料被引入到含化妆品的废水中，无法充分去除。它进入我们生活的环境和水域。因此，许多化妆品制造商宣布，他们将放弃使用微塑料，并在未来使用合适的替代品。

随着最近在领先的集群生物经济的框架内研究项目“kosligcel”得完成，德国Halle(Saale)的Fraunhofer材料和系统微观结构研究所一直在对此作出贡献。该项目由联邦教育和研究部资助，与德国盖伦的一家纤维素加工机CFF GmbH和Halle(Saale)的皮组学有限公司合作，成功开发和测试了生物降解材料的替代品。Halle(Saale)主要负责产品的泛酸和皮肤病检查。

牙科和个人护理产品的山毛榉木纤维素颗粒的扫描电子显微镜图像(© Fraunhofer IMWS)

山毛榉木纤维素

从山毛榉木材、燕麦、小麦和玉米中生产符合牙科和护肤品研磨性和清洁性能要求的可生物降解纤维素颗粒。具体来说，对人体脱皮和牙膏的替代品进行了测试。我们面临的挑战是如何设计纤维素颗粒，使其尺寸、形状、硬度和表面结构达到预期的产品性能。对山毛榉木纤维素进行了特殊改性，并对优化工艺进行了微观结构分析。

弗劳恩霍夫IMWS项目协调员 Dr. Sandra Sarembe说：“经过两年的研究工作，我们取得了很好的效果：用优化的山毛榉木纤维素颗粒制成的牙膏，其磨损效果很低，但清洁性能却很好。”牙膏中的可生物降解颗粒可用于机械去除菌斑、牙齿变色和食品残渣，但不会对牙釉质造成损害。Sarembe说：“在几种纤维素类型的材料特征方面，我们一直收集积极的数据。这也适用于这些物质在脱皮和其他皮肤化妆品的使用。研究小组能够科学地证实纤维素颗粒在化妆品中作为聚乙烯替代品有着类似的效果。它们在水中也是可生物降解的，并且可以以低成本生产。纤维素颗粒也可以用作无铝除臭剂的填料.

                          牙齿釉质样品的照片（初始状态，变色后和清洗后）。样品用含有纤维素的牙膏清洗。

其他应用领域

弗劳恩霍夫IMWS公司的项目经理Dr. Andreas Kiesow说：“纤维素用作生物填料，亦可应用于其他应用领域，例如医疗产品。此外，不同的纤维素类型可以混合，这有广泛的应用前景。因此，微粒对新产品的开发具有很高的应用前景，对于可持续的甚至是纯素产品也有诱人的营销机会。

所得结果也可应用于其他化妆品领域，如睫毛膏、粉剂、口红等。

我国在“十二五”专项规划中提到要显著增强研究生物基材料产业原始创新能力，突破一批生物基化学品和生物基材料制造过程中的生物与化学转化共性关键技术，筛选出一批高效专用生物合成微生物，创制一批生物基新材料和化学品，性能达到或接近石油基产品。