桑涛：用秸秆和芒草改善地球家园

高歌

“从在柳林种芒草开始，这十年来，您觉得哪个阶段最艰难？”

“哪个阶段都很艰难。”山西生物质新材料产业研究院院长桑涛苦涩地笑了，“新产业的发展，新技术、新产品的诞生，都要经历无数次失败才有可能取得成功，这就是风险。同时还需要大量的资金，谁能容忍这么多的失败，又能够给予你支持呢？”

2011年，桑涛决定辞去美国密西根州立大学的教职，正式回国工作。此前，他的研究领域主要集中在植物学。这一次，他想再进一步，把植物及其加工剩余物变成环保新材料。生物质的转化一直是科研热点，之前已经有将秸秆转化为清洁能源燃料乙醇的先例。桑涛想做的，是建立完整的新材料产业链。

“我认为这种物质性原料应该更多地用在材料方面，这样解决了好几个问题，一个是原料是可再生的，二是做成新材料能产生经济效益让产业可持续发展。”桑涛介绍到。

打造产业链的第一步是种草，解决原料问题。2012年，桑涛来到山西柳林尝试种植芒草。芒草原本是生长在南方的植物。发达的根系和高大的地面植株让它成为了修复荒山的优质品种。“吸引我到山西来的，是这里广袤的黄土高原，适合大量种植生物质作物。”荒漠和废弃矿山这样的边际土地不适合种粮食，种植高大的芒草既可以防止水土流失，改良土壤，又能固碳减排。桑涛更希望看到的是，长出的植株又可以回收作为生物炼制的原料，也给当地农民带来一份收入。

植物可以做成什么材料呢？这是桑涛必须回答的问题，2014年，他开始创业，从产业的角度进行研发。经过团队的日夜奋战，在较短的时间内建成了首条生物质炼制中试线，研发出低能耗、无污染的处理方法，成功从秸秆等农作物废弃物中提炼出乳酸和木质素等原料产品，并且在2017年建立了第一个新材料生物炼制示范工厂。2018年，桑涛又组建了山西生物质新材料产业研究院，要解决的核心问题是如何将植物中提取出的原料制作成新材料产品。

在研究院的样品展示区里，放着一瓶褐色的固体，这就是从秸秆中提取的木质素。顺着这瓶木质素往后看，陈列着羽毛球拍、氧气瓶、汽车零件、无人机等样品，这些都是用木质素合成的生物树脂生产的产品。

这种生物树脂韧性强，可与碳纤维结合形成碳纤维复合材料，这种材料的硬度是钢铁的4到5倍，重量却只有钢铁的五分之一。解决了目前市面上常用的环氧树脂韧性差的“卡脖子”技术问题。

时间来到2021年，太原市轨道交通发展有限公司联系到桑涛，希望将环保的生物基碳纤维复合材料用在地铁的建设上。“如果把车厢里1/4的材料用碳纤维复合材料来取代的话，整个车辆就从16吨减轻到12.8吨，效果还是蛮显著的。”桑涛说。减轻重量也意味着更节能。农田里的秸秆变成了制造地铁的材料，这极大地拓展了生物质材料的想象空间。

我国每年的秸秆产量为8亿多吨，大部分未被有效利用。除了做成生物树脂。今年桑涛和团队做出的新产品，让这些农业废料变成“丰收神器”回到农田里，这就是地膜。

我國是世界上地膜使用量最多、覆盖面积最大的国家，每年要用掉大约145万吨地膜，占全球总量的75%。薄薄的一层塑料膜，能够增温、保湿、保土、保肥、防虫，使得作物产量增加30%以上，由此带来的直接经济效益，每年高达1400亿元。农用塑料地膜大多为聚乙烯烃类高分子化合物，在自然环境条件下不能降解，有统计数据显示，我国农田每年会新增20万至30万吨不能降解的残留地膜，使土地板结、农作物减产，破坏农田生态环境。

“从成立这个研究院开始，我们的一个重点研究方向，是如何把秸秆里面提取出来的乳酸做成聚乳酸生物塑料。”桑涛带领团队从秸秆制得的第二件宝贝就是聚乳酸，聚乳酸做成的生物塑料在6至9个月的时间里可以降解成二氧化碳和水。做成地膜使用，可以解决了石化塑料地膜带来的白色污染问题。秸杆变地膜，这也是世界上首创的生物质产品。

在创业的第八年，桑涛把一个曾经主要存在于学术论文中的概念，落地为实验室、研究院、原料、产品和工厂。打造了他当初规划的生物质材料产业链。

走到这里，可以回答之前的疑问。支持桑涛在无数次失败中走下去的，是对产业前景的信心，也是不断钻研的科学家精神。作为长期研究植物学的学者，他早就意识到用生物质材料替代不可再生资源的重要性，和解决环境污染问题的紧迫性，并且持续关注着相关领域的发展。

“我相信能做的出来。”回想十年前回国的情况，他说道，“现在我有一半以上的时间，在山西带着我们研究院的年轻人做研发，大家一起看文献，寻找思路，讨论如何解决我们所面临的问题。我们做的很多事情都是没人做过的，这对年轻的研发人员是很大的考验，他们没有经历过这么多失败。”

取经路上，一定得有师父。在山西研究院办公室的墙上，年轻的工程师们画上《西游记》里的师徒四人，并在旁边写上项目的目标，鼓励大家一起前进。

“你别看桑老师是重庆人，现在他最爱的就是一碗刀削面。”桑涛团队的同事说。

目前，全世界首个生物质新材料加工厂在太原综改区落地，将在数月内建成投产。

就像桑涛当年带到黄土高原来的南方芒草一样，他已经在这片土地上扎根，长出高大的枝叶。