1吨PLA要消耗2.5吨玉米，发展PLA真的糟蹋粮食吗？

生物降解材料研究院报道，在降解路线之争中，聚乳酸(PLA)可谓左右为难，一边是节约能源，一边是浪费粮食。

PLA的两难境地

关于能源，可查的报道称，目前全球石油探明储量为1.69亿桶，只可满足53.3年的全球生产需要。PLA属于完全生物降解塑料，是用可再生的生物基（例如玉米、木薯）作为原料制备而成，从而延缓目前石油资源困境，因此，发展原料可再生的PLA看起来前景十分美妙。

关于粮食，今年新冠肺炎疫情对全球粮食市场造成严重冲击，在10月16日的第40个世界粮食日前后，专家预计今年饥饿人口数或将超过欧洲总人口数（约7.4亿人）。联合国今年7月发布的《世界粮食安全和营养状况》报告预测，如果新冠肺炎疫情趋势持续，世界饥饿人口数量到2030年将超过8.4亿，占全球总人口的9.8%。

因为PLA可能消耗大量粮食，常常招致人道主义者批评，世界还有7亿多人忍饥挨饿，你们怎么就忍心糟蹋粮食去制造塑料袋呢？这种站在道德制高点去批判PLA的观点，当下似乎也颇有市场。

但现实的情况是，PLA颇受资本和专家的青睐，目前国内已有产能将近30万吨，还有大量企业上马PLA产能，一些企业的PLA产能去到5年1000万吨，10年2500万吨的宏大目标。

1吨PLA消耗2.5吨玉米

据业内人士透露 ，2.5吨玉米可以制造1吨PLA，6吨秸秆可以制造1吨PLA，不过，目前第三代秸秆工艺尚不成熟，算下来成本比玉米高。

照此测算，目前国内30万吨PLA产能，需要消耗75万吨玉米，未来10年如果真有企业上马1000万吨PLA项目，则需要消耗2500万吨玉米。

中国粮食安全问题无需担心

我国2019年粮食产量6.64亿吨，创历史最高纪录，现有1.5亿-2亿吨的储备粮，中储粮集团公司近年来每年粮食购销总量均超过2亿吨，库存水平比世界平均水平多一倍。

中国国家粮食和物资储备局粮食储备司司长秦玉云11月6日表示，今年中国秋粮丰收已成定局，预计全年粮食产量将再创历史新高，连续六年保持在1.3万亿斤以上。

秦玉云还表示，目前中国粮食库存处于历史高位，其中小麦、稻谷等口粮品种能够满足一年以上消费需求。

近日，袁隆平团队又‍‍创佳绩‍，实现水稻亩产3000斤！‍因此，中国的粮食安全问题根本无需担心。

陈化粮需要消化，可以造PLA

粮食一般分为新粮、陈粮和陈化粮三种。当年的大米属于新粮；第一次储存期限超过一年的是陈粮；储存后变质的粮食是陈化粮。

由于陈化粮黄曲霉超标已不能作为口粮，国家规定，陈化粮只能通过拍卖的方式向特定的饲料加工和酿造企业定向销售。

大米一级陈化粮在我国每年有大量的库存，不仅占用了国家大量的资金，严重影响新粮的接收进库。

据业内人士透露，当初吉林大力发展PLA项目，也是看中东北平原出产大量粮食，而当地的陈化粮去处也成为一个问题，就近消耗陈化粮，无论对粮储部门还是企业都是一个双赢的局面，后来该项目因为各方面原因最终停滞。

此外，使用陈化粮作为原料制作环保餐具，并不鲜见。来自江西的戴澄本就曾申请专利CN 201010137734，就是使用大米(一级陈化粮)制作淀粉环保餐具。

秸秆也可以造PLA，提升技术是关键

其实，PLA的制备原料并不仅限于玉米和小麦。

同济大学材料科学与工程学院任杰教授表示：“目前传统的一代工艺是玉米和小麦，二代工艺是木薯和甘蔗等，而第三代工艺则是秸秆等农业废弃物。”

要知道，中国每年都有10亿吨左右的农业废弃物，农民以前通过燃烧方式，造成雾霾天气，并产生大量有毒有害物质，对人与其他生物健康形成威胁，玉米秸秆和小麦秸秆正好可以作为PLA的原料。

任杰教授说，乳酸最理想的原料应该是非可食用的、可再生的。利用农业废弃物作为原料一举多得，可以降低以来玉米等粮食为原料，解决“与人争粮、与粮争地”的道德问题，同时降低乳酸成本，还解决稻草、秸秆等农业废弃物的出路问题。

任杰同时提出，目前用秸秆制造乳酸还不很成熟，需要研究与开发第三代乳酸原料的预处理、发酵和工程化放大技术。

PLA生产大户——安徽丰原在提及10年宏伟目标时，也提到公司准备利用秸秆纤维素生产聚乳酸的技术，约4吨秸秆生产1吨聚乳酸+1吨木塑材料。

补充阅读

01

PLA的原料来源

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提炼的淀粉原料制成。

淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸，其聚合链条如下。

淀粉---(提炼)--->葡萄糖---(发酵)--->乳酸---(环化)--->丙交酯---(聚合)--->PLA

至于葡萄糖的获得，传统的工艺：

一代工艺的原料是玉米、小麦等粮食农作物，其实还有南瓜、红薯、芋头、马铃薯、土豆等都是淀粉高含量的粮食农作物。

二代工艺的原料则为甘蔗、木薯、甜高粱等非粮农作物，对这些淀粉类植物进行提取和发酵，也可以制取乳酸。

三代工艺的原料是秸秆等农业废弃物，秸秆中含有大量淀粉， 玉米秸秆和小麦秸秆含糖量较高。

02

以淀粉、糖等为原料制备乳酸

乳酸的主要生产方法有：发酵法、化学合成法、酶法。

发酵制备乳酸是以淀粉、葡萄糖等糖类或牛乳为原料，经微生物(乳酸菌或霉菌)发酵而制得。按微生物发酵糖类的过程和生成产物的不同，可将乳酸发酵分为同型乳酸发酵、异型乳酸发酵、双歧发酵和混合酸发酵。

1）同型乳酸发酵

同型乳酸发酵乳酸是葡萄糖代谢的唯一产物，采用的是EMP途径，经过这种途径，1mol葡萄糖可生成2mol乳酸，理论转化率为100%，但由于发酵过程中微生物有其它生理活动存在，实际转化率不可能达到100%，一般转化率在80%以上的，即认为是同型乳酸发酵（见下图1-1）。

EMP途径（Embden-Meyerhof-Parnas pathway，糖酵解途径），是指在无氧条件下，葡萄糖被分解成丙酮酸，同时释放出少量ATP的过程。

2）异型乳酸发酵

异型乳酸发酵是某些乳酸细菌利用HMP途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶催化裂解反应，生成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。磷酸酮解酶是异型乳酸发酵的关键酶。

乙酰磷酸进一步还原为乙醇，同时放出磷酸。而3-磷酸甘油醛经EMP途径转化为乳酸，同时产生两分子ATP，扣除发酵时激活葡萄糖消耗的一分子ATP。因此，由葡萄糖进行异型乳酸发酵，其产能水平比同型乳酸发酵低一半。

异型乳酸发酵产物除乳酸外还有乙醇、二氧化碳和ATP，其发酵途径如下图1-2所示。

其反应总式为：

此过程1mol葡萄糖可生成1mol乳酸，1mo乙醇l和1mol二氧化碳，乳酸对糖的转化率只有50%。

3）双歧发酵

双歧发酵是两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产生乳酸的一条途径。此途径中有两种酮解酶参与反应，即6-磷酸果糖磷酸酮解酶和5-磷酸木酮糖磷酸酮解酶，分别催化6-磷酸果糖和5-磷酸木酮糖的裂解反应，产生乙酰磷酸、4-磷酸赤藓糖和3-磷酸甘油醛、乙酰磷酸（如图1-3）。

此途径中，2mol葡萄糖可生成2mol乳酸，理论转化率也只有50%。

4）混合酸发酵

混合酸发酵是同型乳酸发酵菌在某些特殊的情况下如葡萄糖浓度、pH值、温度等发生变化而采用的一种乳酸发酵机制，它是经由与同型乳酸发酵相同的途径即EMP途径，但丙酮酸的代谢途径发生了改变，从而除生成乳酸外，还生成了甲酸等副产物。

传统意义上的同型乳酸发酵或异型乳酸发酵是针对乳酸细菌而言，米根霉作为好氧真菌，是依靠呼吸产能并提供合成菌体的中间产物，就发酵产物而言，其发酵类型属混合酸发酵，它经由EMP途径生成丙酮酸，然后进入三羧酸循环，副产物有机酸是乳酸的前体物丙酮酸在某些酶的作用下生成的。

03

储备粮

储备粮的性质可以分为的中央储备和地方储备两大类。主要用途是应付紧急情况所需，比如水灾，地震等灾害。至于足够多少人吃，这个牵扯到数量问题，一直以来都属于机密。一般储备都以原粮如小麦，玉米为主，当然也有一些会储备成品粮。

在北方，粮食更新与轮换以小麦为例。一般小麦储备5～10年其食用品质将会下降，这个与储备条件有关系。

所以储备的小麦会储藏3～4年后进行轮换，相关部门会在那一年的三月左右下达轮换通知，粮库在接到通知后的规定时间内将原来储备粮出库完毕。并在6月份新小麦收获季节收取同样数量，然后申请验收。粮油食品在贮存的过程中极易发霉，尤其是被黄曲霉污染而导致黄曲霉毒素超过国家标准。人食用含黄曲霉毒素超标的食品，会导致肝脏损伤甚至发生癌变。

因此，采取有效措施防止粮油食品黄曲毒素的超标，是保证食品安全和减少经济损失的关键环节。同时，国家规定，陈化粮只能通过拍卖的方式向特定的饲料加工和酿造企业定向销售。

资料参考 | 

[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

编辑整理 | 小将

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中国生物降解树脂大会11月15~17日在海口召开

会议时间：

2020年11月15~17日（15日报到，16~17日开会）

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同一单位3人及更多人参会，在上述价格基础上打9折。

会议注册费用包括资料费、场地费、接送站费、餐费及会务费用等。住宿和往返交通费用自理。住宿费用直接交给酒店，由酒店开具住宿发票。

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