植物秸秆纤维与秸秆降解环保餐具的应用及案例

关键词：秸秆 环境污染 综合利用 秸秆餐具

1.秸秆加工环保餐具的背景。

1.1不可降解的白色垃圾加剧了环境的恶化。

石油资源日益紧缺、白色垃圾危机全球环境，面对日益恶化的环境和紧缺的不可再生资源，美国35个州、欧共体以及日本、韩国、新加坡等发达国家相继制定了法规；台湾从2002年起实施禁用购物用塑料袋及塑料类免洗餐具，欧盟各国从2006年5月1日开始对含塑料类包装货物征收货物总值的7％环保税。

中国政府早在“八五”重点科技攻关规划中就把光生物双降解塑料地膜列入了专题攻关研究，铁道部也于1991年将其列入铁道部科技发展计划。

1995年4月7～8日，在中国工程塑料学会降解塑料研究会的主持下，在北京成立了降解餐具技术协作组。

1995年10月30日第八届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,首次以国家法律的形式规定了“产品应当采用易回收、易处置或者在环境中易消纳的包装物”。

1995年12月11日,国家环境保护局司发文“关于下达环境标志产品技术要求制订项目计划的通知”，将可降解塑料包装材料和可降解快餐盒类产品列入环境标志产品的发展计划，为可环境降解产品的推广和应用奠定了强有力的技术基础。

1.2秸秆焚烧加剧了空气的污染。

每年秋收时节，农民就会在每天的傍晚时分进行大面积的秸秆焚烧。浓烟四起，遮天蔽日，大气被污染，公路能见度下降，就是天上的卫星也发现了异常，这便便是秸秆焚烧问题!因此秸秆焚烧具有很大的危害，主要表现在以下几个方面：一是污染空气环境，危害人体健康。焚烧秸秆时会释放大量的二氧化碳，此外还会导致大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物3项污染指数明显升高。秸秆焚烧产生的滚滚浓烟中二氧化硫的浓度比正常大气高出一倍，二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度则要高出三倍，当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时，会对人的眼睛、鼻子和咽喉等具有黏膜的器官产生较大刺激，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，严重时可能导致支气管炎发生。二是引发火灾，威胁群众的生命财产安全。秸秆焚烧，极易引燃周围的易燃物，尤其是在村庄、山林、电线杆附近。三是引发交通事故，影响道路交通和航空安全。焚烧秸秆形成的烟雾，造成空气能见度下降，可见范围降低，直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营，容易引发交通事故，影响人身安全。”四是破坏土壤结构，造成耕地质量下降。焚烧秸秆使地面温度急剧升高，驱散水分，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业收益。五是焚烧秸秆所形成的滚滚烟雾、片片焦土，对一个地区的环境形象是很大的破坏。六是浪费大量的宝贵资源。我国每年产生8亿吨秸秆，相当于300多万吨氮肥、700多万吨钾肥，70多万吨磷肥，严重的浪费了这些可利用的资源。

1.3秸秆加工制造环保餐具应运而生。

面临复杂的环境局势，世界环保组织呼吁各国寻改变，世界各国人民也在积极的寻找一种发泡的替代品，终于在1983年华夏大地上第一家秸秆纤维加工环保餐具的企业应运而生，在这个劳动力廉价的国度，这个行业的诞生改变了世界！如今经过近30年的发展，秸秆餐具的生产企业发展到35家左右，如今每月中国出口的秸秆餐具产品（HS代码：48237000）就有近6000吨，大约6亿只，但是远远远没有满足日益增长的社会需求，自2013年开始一些新的秸秆餐具项目在积极申请立项，并有些企业已经开始运营，因此中国正悄然的在改变着全球人们的生活！

2.秸秆生产环保餐具的技术模式

2.1技术体系。

农作物秸秆机械法制纤维是采用物理方法制造秸秆纤维，在无任何化学物质参与的情况下，采用机械设备将秸秆分解，并以分解秸秆的专用设备为核心，开发出与之配套的水循环系统和粉尘收集加工系统，形成了一个完整的清洁制作纤维的生产系统。

本技术的要点是采用机械方法制作纤维，理论上是不改变木素的分子结构，采用纯机械的方法完成秸秆纤维的处理，使纤维撕裂、压溃、帚化、润涨，具备成浆的条件，利用木素在80-130℃的温度条件下会由硬而脆的玻璃态转化为偏软的橡胶态特性，与纤维间横向固结力减弱的特性，使秸秆中的木素形态发生一些变化，木素大部分依然保持原结构存在于纤维中。所以该方法不同于化学制浆方法，不用蒸煮，不产生污染严重的废水，按照GB2678.3-81中规定的方法检测该技术制做的麦秸纤维，麦秸木质素约为22%，经机械制纤维后，测定纤维中的木质素含量为29.64%，说明大部分（94%）的木质素还得以保留，正由于此，机械法制作纤维的得率远远大于化学法制浆，可达85%，远高于传统化学草浆42%左右的纸浆得率；秸秆机械纤维较传统化学草浆的偏硬（主要是因木质素未溶出所致），用于本色板纸类的配抄，可以有效的提高纸的环压强度，具有较大的优势。

秸秆纤维餐具制品工艺技术是将植物秸秆纤维打碎成浆，通过真空吸附，用模具模塑成制品的过程。在以微晶膨化秸秆纤维原料为主体不添加任何有害化学助剂和增白剂的同时，经过常温真空脱水成型、冷压脱水、热压定型、脱模、切边、检验、消毒、包装等工序制成成品。

2.2循环经济模式

3.秸秆生产环保餐具的意义

3.1经济意义。

秸秆就是具有非常大的利用价值和经济效益，再利用过程中可以设立农业合作社或秸秆利用协会的形式进行定期收购农民手中的秸秆，把为农民创收放在首位，形成了企业和专业收储户连种粮农户的利益共同体。在此以秸秆生产环保餐具为例，按照每年利用2亿吨秸秆来看，每吨500元计算，直接给农民带来的经济效益大约在1000亿元，可以直接或间接带动农民就业350万人，创造社会价值1.8万亿元。

3.2环保意义。

秸秆加工环保餐具的意义不仅仅为社会创造了实实在在的经济效益，而且可以促进解决秸秆焚烧，减少大气污染，改良土壤结构，因此解决秸秆问题意义重大！同时白色垃圾遍地横生，全球各国开始立法限塑和禁塑，因此秸秆纤维环保餐具的生产对于解决白色垃圾的污染也具有十分重要的意义。

3.2.1国际社会对不可降解塑料使用的政策。

2014年国家商务部公布欧洲各国禁塑、限塑时间表，文中指出到2019年年底欧盟各国对不可降解的塑料餐具以及塑料袋减少使用量在70%，2018年以来欧盟国投票通过了减少使用一次性塑料的提案，同年新西兰、法国、智力、澳大利亚、印度、加拿大、韩国等国家开始立法，颁布法令限制和禁止部分塑料的使用；2019年欧洲决议：到2025年年底塑料购物袋减少80%的使用量；2020年泰国公布限制和禁止使用不可降解一次性塑料用品。同年中国国家发改委分别在1月和4月公布《禁止、限制生产、销售和使用的塑料制品目录(征求意见稿)》，此后海南、上海、广西、天津等各省市开始陆续出台具体限塑政策。国际社会陆续对不可降解塑料制品政策的出台，说明了白色垃圾污染的治理和塑料制品的替代已经形成了国际社会的共识，如何选择解决不可降解一次性用品的方案成为了当前各国面临的一个重要课题。在此类情况下，秸秆纤维制品，尤其是秸秆纤维环保餐具的生产使用，无疑是对当前国际社会的一个重要贡献，它不仅可以有效减少对石油资源的依赖，减少不可再生石油资源的使用，最为关键的是可以达到非木纤维的完全降解，从而实现了真正意义上的环保！

3.2.2不可降解塑料制品对海洋生物以及人类健康的影响。

据联合国估计，迄今为止已有1亿吨塑料垃圾倾倒进全球海洋。而这些塑料垃圾严重污染了海洋水域，对海洋生物的生命构成了致命的威胁。实验表明，微塑料会损害水生生物、海龟和鸟类：它们会阻塞消化系统、减少食欲、改变它们的进食行为，所有以上这些都会降低生长和繁殖能力。它们的胃里塞满了塑料，一些物种因此饥饿而死。

除了物理效应外，微塑料还具有化学影响，因为从陆地流入海洋的漂浮污染物，如多氯联苯（polychlorinated biphenyls, PCBs）、多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）和重金属都容易附着在这些塑料表面。

多伦多大学的生态学教授Chelsea Rochman将磨碎的聚乙烯（polyethylene）浸泡在圣地亚哥湾达3个月，聚乙烯是用来做塑料袋的材料。她将这种受污染的塑料，连同实验室饲料，持续2个月喂食给日本青鳉鱼（medakas），青鳉鱼是一种常用于研究的小鱼类。那些摄入了经处理过塑料的鱼类比那些摄取普通原始塑料的鱼类受到的肝损伤更大（肝脏受损的鱼很难代谢药物、杀虫剂和其他污染物）。另一项实验表明，牡蛎暴露在碎小的聚苯乙烯（polystyrene）下将产生更少卵和活跃精子，而聚苯乙烯即是用于制作外卖食品容器的材料。

如果塑料对海洋生物的影响不是致命的，那么对人类的影响将是长期的。今年来一些环保组织通过解剖海洋生物发现，这些鱼虾蟹将吃掉的塑料正在慢慢的还给人类，我们经常使用的海鲜几乎每一只里面都会有塑料成份的残留，而我们没有任何的意识和处理就吃到了自己的身体里，长此以往，我们人类将成为了塑料最后的集聚地！

3.3实际使用秸秆生产环保餐具案例。

山东蓝沃环保餐具有限公司是一家一利用小麦、芦苇、稻草等秸秆纤维生产加工全降解环保餐具的生产企业，该企业拥有秸秆纤维餐具生产线4条，年产能5000吨，产值9000万元，每年可消化秸秆纤维近1.5万吨，直接和间接带动就业2000余人，为当地农民创收600万元。该企业所生产的秸秆纤维环保餐具具有防水防油，可冷冻、冷藏，无毒无害、原料无任何木材纤维、全部可降解可堆肥等特点，是真正意义上的环保。而且所生产的产品通过了FDA、LFGB等欧美国家的相关检测和认证，达到各项食品包装要求。

3.3.1山东蓝沃环保餐具有限公司生产工艺。

该企业产品主要是根据客户要求由麦草、芦苇、甘蔗等秸秆纤维按照比例混合所成，一般芦苇占浆板比例的20%，麦草浆占浆板比例的50%，甘蔗浆浆板比例的30%不，同客户对产品的要求不同，秸秆的混合比例也有所不同。首先将各类秸秆纤维浆按照不同的比例，放入水力碎浆机浸泡，浸泡5分钟左右，起动水力碎浆机进行碎解，碎接好的浆液放入配浆池中稀释，在稀释过程中添加防油剂和防水剂，配浆池搅拌器将浆液搅拌均匀，接着将稀释后的浆液用浆泵抽入供浆池中，持续搅拌，这样制浆过程完成。

将供浆池内的浆液用浆泵通过供浆管道输送到到一次性环保纸模自动生产线的成型机台，在成型机台上经过真空吸滤去掉浆液中的水分，使浆液中的纤维吸附在成型用的丝网上，形成湿胚，通过人工将湿胚和丝网一起转移到热压定型机，在230左右温度和15吨左右压力下，用热压模具将湿胚中水分挤掉，并将湿胚烘干，形成半成品。

将定型后的半成品转移到切边岗位，通过切边机用切刀将多余边料去除。

切边后产品转移到检验工序，检验工按照客户的标准进行检验，将不符合客户要求的产品挑拣出来，符合要求的产品转移到消毒包装工序，利用紫外线消毒机进行消毒，经过消毒的产品在封闭的无菌包装间包装后入库存放。

3.2.2产品的领域及类型。

产品涉及食品包装、工业包装、农业包装、医疗包装、娱乐玩具、建筑材料等多个领域。

4.利用过程中存在的问题

4.1利用程度不高。

当前对秸秆生产加工环保餐具还存在于初级阶段，一种类型属于物理机械纤维的提取，一种类型属于秸秆化学纸浆，但是总体来说在秸秆纤维的特点上没有做出大的改变，特别是木质素、纤维素的作用没有发生本质的变化，秸秆纤维本身具有很大的局限性。因此要提高秸秆纤维的技术研发，深度开发秸秆纤维的利用，改变原有秸秆纤维特性，使得纤维在挺度、韧度、滤水性更加合理。

4.2秸秆回收还存在困难。

秸秆的回收和利用是同样重要的问题，虽然目前当地一些农业合作社、农业协会以及个体经营户也在做一些秸秆回收，但是还存在收割打包效率低、土地不集中无法使用机械作业、利润空间低、储存安全隐患等情况，因此秸秆回收过程还存在一些困难。

4.3机械化程度低。

不管是在前期的回收还是纤维的提取以及纤维加工环保餐具的过程，所使用的机械和设备都还不够先进，人力成本浪费较高，特别是在环保餐具加工过程中设备水平还停留在90年代，设备改进和技术研发十分缓慢，即便是近年来新出现的自动机模塑生产设备也只是刚刚开始投入使用，使用过程十分不稳定，维修率高。有的设备为了节省人工，减少了一些环节（如切边工序），但是市场认可程度较低，不能满足目前市场的需求，因此提高机械化作业的程度对于该领域具有十分重大的意义！

从整体来看，秸秆纤维生产加工环保餐具具有其合理性、前瞻性和社会性，对于经济、环保、民生都具有重要的意义，但是生产加工的过程、技术的研发、设备的自动化程度都还需要很大的提高和发展，我们期待有更多的科研院校、实体企业一起加入到这项利国利民的工程上来，把秸秆纤维生产加工环保餐具的产业做的更大更强！

参考文献：

[1]农业部科技教育司.《全国农作物秸秆资源调查与评价报告》[R]. 2010.

[2]林毅夫. 《制度、技术与中国农业发展》[M]. 2005.

[3]刘旭凡. 《农业秸秆处理行为研究综述》 [J]. 2013,23

[4]毕于运. 《秸秆资源评价与利用研究》 [D] 中国农业科学院，2010.

[5]谢爱华. 《秸秆焚烧对农田土壤动物群落结构的影响》[J].山东农业科学，2006

作者简介：

王建民，男，中共党员，本科学历，中国石油大学工商管理专业。

2016年以来创办山东蓝沃环保餐具有限公司、山东沃克环保科技有限公司、山东智沃机械设备有限公司、中秸（山东）秸秆综合利用有限公司，并担任技术负责人和董事长。被中国管理科学研究院学术委员会聘为特约研究员。

2019年至今担任北京创源基业自动化控制技术研究所副所长（兼）主要负责生物基秸秆纤维的提取及应用技术的共同研发。

高级职业经理人、高级碳核查能源管理师、会计师、制浆造纸工程师、生产经营师、营销师、ISO和BRC内审员、二手车鉴定评估师，多次获得先进个人、劳动模范、优秀管理者等荣誉称号。

2014年曾荣获广饶县劳动模范荣誉称号；

2015年曾获得广饶十大杰出青年荣誉称号。

2016年荣获吉林市外引人才——优秀人才奖。

2019年获得滨州市组织部、人社局高端人才高新创业大赛二等奖；

2020年获得沾化区组织部、人社局举办的智汇沾化2020高端人才创业大赛二等奖；

2020年获得沾化区组织部沾化枣乡英才高端人才奖（乡村之星）。

2021年获得山东省滨州市青年创新创业大赛30强项目奖。

中国可降解产业协会副会长、理事；

个人研发生物基秸秆纤维提取工艺、设备等申报发明专利4项，实用新型专利9项，软件著作2项，特殊餐具外观专利几十项。

2020年研发一种热熔干湿压混合餐具及工业内衬制品的制备工艺，该工艺技术完全颠覆传统纸浆模塑生产工艺，生产效率比传统工艺可以提高5倍以上，生产成本仅为传统工艺的3/5，生产过程中大大的减少了人工的使用，每条生产线仅1人即可操作，该工艺技术在国际上属于尖端技术，目前已申请发明专利。

先后成功主持了亚洲沙滩运动会、第十二、十三届全国运动会、青年奥林匹克运动会、世界体育休闲大会等多个大型国际体育活动中的餐饮环保餐具项目供应工作，项目运营经验丰富。

2021年主持并成功合作日本奥运会餐具项目供应。

《植物秸秆纤维在纸浆模塑产品中的应用》、《立体造纸——纸浆模塑秸秆纤维环保餐具的投资分析》、《秸秆纤维生产加工环保餐具的意义》、《浅析纸浆模塑产品的发展背景和市场前景》、《浅谈当前中国营销发展的变化和趋势》等多篇行业论文发表。