1噸PLA要消耗2.5噸玉米,發展PLA真的糟蹋糧食嗎?

2021-01-17 生物降解材料研究院

生物降解材料研究院報導,在降解路線之爭中,聚乳酸(PLA)可謂左右為難,一邊是節約能源,一邊是浪費糧食。

關於能源,可查的報導稱,目前全球石油探明儲量為1.69億桶,只可滿足53.3年的全球生產需要。PLA屬於完全生物降解塑料,是用可再生的生物基(例如玉米、木薯)作為原料製備而成,從而延緩目前石油資源困境,因此,發展原料可再生的PLA看起來前景十分美妙。

關於糧食,今年新冠肺炎疫情對全球糧食市場造成嚴重衝擊,在10月16日的第40個世界糧食日前後,專家預計今年飢餓人口數或將超過歐洲總人口數(約7.4億人)。聯合國今年7月發布的《世界糧食安全和營養狀況》報告預測,如果新冠肺炎疫情趨勢持續,世界飢餓人口數量到2030年將超過8.4億,佔全球總人口的9.8%。

因為PLA可能消耗大量糧食,常常招致人道主義者批評,世界還有7億多人忍飢挨餓,你們怎麼就忍心糟蹋糧食去製造塑膠袋呢?這種站在道德制高點去批判PLA的觀點,當下似乎也頗有市場。

但現實的情況是,PLA頗受資本和專家的青睞,目前國內已有產能將近30萬噸,還有大量企業上馬PLA產能,一些企業的PLA產能去到5年1000萬噸,10年2500萬噸的宏大目標。

據業內人士透露 ,2.5噸玉米可以製造1噸PLA,6噸秸稈可以製造1噸PLA,不過,目前第三代秸稈工藝尚不成熟,算下來成本比玉米高。

照此測算,目前國內30萬噸PLA產能,需要消耗75萬噸玉米,未來10年如果真有企業上馬1000萬噸PLA項目,則需要消耗2500萬噸玉米。

我國2019年糧食產量6.64億噸,創歷史最高紀錄,現有1.5億-2億噸的儲備糧,中儲糧集團公司近年來每年糧食購銷總量均超過2億噸,庫存水平比世界平均水平多一倍。

中國國家糧食和物資儲備局糧食儲備司司長秦玉雲11月6日表示,今年中國秋糧豐收已成定局,預計全年糧食產量將再創歷史新高,連續六年保持在1.3萬億斤以上。

秦玉雲還表示,目前中國糧食庫存處於歷史高位,其中小麥、稻穀等口糧品種能夠滿足一年以上消費需求。

近日,袁隆平團隊又‍‍創佳績‍,實現水稻畝產3000斤!‍因此,中國的糧食安全問題根本無需擔心。

糧食一般分為新糧、陳糧和陳化糧三種。當年的大米屬於新糧;第一次儲存期限超過一年的是陳糧;儲存後變質的糧食是陳化糧。

由於陳化糧黃麴黴超標已不能作為口糧,國家規定,陳化糧只能通過拍賣的方式向特定的飼料加工和釀造企業定向銷售。

大米一級陳化糧在我國每年有大量的庫存,不僅佔用了國家大量的資金,嚴重影響新糧的接收進庫。

據業內人士透露,當初吉林大力發展PLA項目,也是看中東北平原出產大量糧食,而當地的陳化糧去處也成為一個問題,就近消耗陳化糧,無論對糧儲部門還是企業都是一個雙贏的局面,後來該項目因為各方面原因最終停滯。

此外,使用陳化糧作為原料製作環保餐具,並不鮮見。來自江西的戴澄本就曾申請專利CN 201010137734,就是使用大米(一級陳化糧)製作澱粉環保餐具。

其實,PLA的製備原料並不僅限於玉米和小麥。

同濟大學材料科學與工程學院任傑教授表示:「目前傳統的一代工藝是玉米和小麥,二代工藝是木薯和甘蔗等,而第三代工藝則是秸稈等農業廢棄物。」

要知道,中國每年都有10億噸左右的農業廢棄物,農民以前通過燃燒方式,造成霧霾天氣,並產生大量有毒有害物質,對人與其他生物健康形成威脅,玉米秸稈和小麥秸稈正好可以作為PLA的原料。

任傑教授說,乳酸最理想的原料應該是非可食用的、可再生的。利用農業廢棄物作為原料一舉多得,可以降低以來玉米等糧食為原料,解決「與人爭糧、與糧爭地」的道德問題,同時降低乳酸成本,還解決稻草、秸稈等農業廢棄物的出路問題。

任傑同時提出,目前用秸稈製造乳酸還不很成熟,需要研究與開發第三代乳酸原料的預處理、發酵和工程化放大技術。

PLA生產大戶——安徽豐原在提及10年宏偉目標時,也提到公司準備利用秸稈纖維素生產聚乳酸的技術,約4噸秸稈生產1噸聚乳酸+1噸木塑材料。


聚乳酸(PLA)是一種新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物資源(如玉米、木薯等)所提煉的澱粉原料製成。澱粉原料經由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌種發酵製成高純度的乳酸,再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸,其聚合鏈條如下。澱粉---(提煉)--->葡萄糖---(發酵)--->乳酸---(環化)--->丙交酯---(聚合)--->PLA一代工藝的原料是玉米、小麥等糧食農作物,其實還有南瓜、紅薯、芋頭、馬鈴薯、土豆等都是澱粉高含量的糧食農作物。二代工藝的原料則為甘蔗、木薯、甜高粱等非糧農作物,對這些澱粉類植物進行提取和發酵,也可以製取乳酸。三代工藝的原料是秸稈等農業廢棄物,秸稈中含有大量澱粉, 玉米秸稈和小麥秸稈含糖量較高。發酵製備乳酸是以澱粉、葡萄糖等糖類或牛乳為原料,經微生物(乳酸菌或黴菌)發酵而製得。按微生物發酵糖類的過程和生成產物的不同,可將乳酸發酵分為同型乳酸發酵、異型乳酸發酵、雙歧發酵和混合酸發酵。

同型乳酸發酵乳酸是葡萄糖代謝的唯一產物,採用的是EMP途徑,經過這種途徑,1mol葡萄糖可生成2mol乳酸,理論轉化率為100%,但由於發酵過程中微生物有其它生理活動存在,實際轉化率不可能達到100%,一般轉化率在80%以上的,即認為是同型乳酸發酵(見下圖1-1)。

EMP途徑(Embden-Meyerhof-Parnas pathway,糖酵解途徑),是指在無氧條件下,葡萄糖被分解成丙酮酸,同時釋放出少量ATP的過程。

異型乳酸發酵是某些乳酸細菌利用HMP途徑,分解葡萄糖為5-磷酸核酮糖,再經差向異構酶作用變成5-磷酸木酮糖,然後經磷酸酮解酶催化裂解反應,生成3-磷酸甘油醛和乙醯磷酸。磷酸酮解酶是異型乳酸發酵的關鍵酶。

乙醯磷酸進一步還原為乙醇,同時放出磷酸。而3-磷酸甘油醛經EMP途徑轉化為乳酸,同時產生兩分子ATP,扣除發酵時激活葡萄糖消耗的一分子ATP。因此,由葡萄糖進行異型乳酸發酵,其產能水平比同型乳酸發酵低一半。

異型乳酸發酵產物除乳酸外還有乙醇、二氧化碳和ATP,其發酵途徑如下圖1-2所示。

其反應總式為:

此過程1mol葡萄糖可生成1mol乳酸,1mo乙醇l和1mol二氧化碳,乳酸對糖的轉化率只有50%。

雙歧發酵是兩歧雙歧桿菌發酵葡萄糖產生乳酸的一條途徑。此途徑中有兩種酮解酶參與反應,即6-磷酸果糖磷酸酮解酶和5-磷酸木酮糖磷酸酮解酶,分別催化6-磷酸果糖和5-磷酸木酮糖的裂解反應,產生乙醯磷酸、4-磷酸赤蘚糖和3-磷酸甘油醛、乙醯磷酸(如圖1-3)。

此途徑中,2mol葡萄糖可生成2mol乳酸,理論轉化率也只有50%。

混合酸發酵是同型乳酸發酵菌在某些特殊的情況下如葡萄糖濃度、pH值、溫度等發生變化而採用的一種乳酸發酵機制,它是經由與同型乳酸發酵相同的途徑即EMP途徑,但丙酮酸的代謝途徑發生了改變,從而除生成乳酸外,還生成了甲酸等副產物。

傳統意義上的同型乳酸發酵或異型乳酸發酵是針對乳酸細菌而言,米根黴作為好氧真菌,是依靠呼吸產能並提供合成菌體的中間產物,就發酵產物而言,其發酵類型屬混合酸發酵,它經由EMP途徑生成丙酮酸,然後進入三羧酸循環,副產物有機酸是乳酸的前體物丙酮酸在某些酶的作用下生成的。

儲備糧的性質可以分為的中央儲備和地方儲備兩大類。主要用途是應付緊急情況所需,比如水災,地震等災害。至於足夠多少人吃,這個牽扯到數量問題,一直以來都屬於機密。一般儲備都以原糧如小麥,玉米為主,當然也有一些會儲備成品糧。

在北方,糧食更新與輪換以小麥為例。一般小麥儲備5~10年其食用品質將會下降,這個與儲備條件有關係。

所以儲備的小麥會儲藏3~4年後進行輪換,相關部門會在那一年的三月左右下達輪換通知,糧庫在接到通知後的規定時間內將原來儲備糧出庫完畢。並在6月份新小麥收穫季節收取同樣數量,然後申請驗收。糧油食品在貯存的過程中極易發黴,尤其是被黃麴黴汙染而導致黃麴黴毒素超過國家標準。人食用含黃麴黴毒素超標的食品,會導致肝臟損傷甚至發生癌變。

因此,採取有效措施防止糧油食品黃麴毒素的超標,是保證食品安全和減少經濟損失的關鍵環節。同時,國家規定,陳化糧只能通過拍賣的方式向特定的飼料加工和釀造企業定向銷售。


[1]https://www.docin.com/p-904948164.html
[2]https://wenda.so.com/q/1366701461066186?src=140
[3]https://www.wenku365.com/p-12787466.html[4]http://www.sinograin.com.cn/article1.html?navId=161&artId=14741&arindex=4



2020年11月15~17日(15日報到,16~17日開會)


指導單位:

中國石油和化學工業聯合會

主辦單位:

中國合成樹脂協會

承辦單位:

西安遠大會議服務有限公司、海南惠嘉圓會展服務有限公司

協辦單位:

海南省塑料行業協會、廣東省塑料工業協會、深圳市高分子行業協會



3000元/人

收款單位:中國合成樹脂協會


同一單位3人及更多人參會,在上述價格基礎上打9折。

會議註冊費用包括資料費、場地費、接送站費、餐費及會務費用等。住宿和往返交通費用自理。住宿費用直接交給酒店,由酒店開具住宿發票。

會場設有展覽區域並按國際標準展位規格搭建展位,供參會企業設置展覽空間。展位費1萬元/ 3m×2m。預定展位可免一人參會費。



掃碼添加或致電:

180 2628 8283



因本次會議參加人數較多,協會每個月的發票數量有限,為了保證大家及時領到發票,請參會代表通過銀行匯款的形式提前支付。







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