废纸基可生物降解农用纸地膜生产关键技术

一、成果基本信息

二、成果简介

开发全生物降解地膜是有效解决农用塑料地膜铺施带来的“白色污染”与农作物增产增收矛盾的有效途径。纤维素基地膜能自动调节土壤内外压差、氧气含量、温度以及湿度，改善土壤微生物活性提高植株的存活率、生长速率以增加作物产量等，且其原料具有可再生性、生物降解性、环境无毒，已成为可降解地膜的研究热点。

废纸纤维含有纤维素61%、木素16%、半纤维素12%，其纤维素含量远高于禾草类、木材类植物纤维 (～42%)，而木素、半纤维素的含量又远低于植物纤维原料(木素：～22%；半纤维素：～28%)，是所有以植物纤维为原料制备可生物降解纸地膜能耗较低、技术路线较短的理想原料。

本技术借鉴天然高分子纤维素氢键的断开机制，采用碱/尿溶液对废纸纤维角质化进行修复，修复纸浆采用湿法操造工艺制备所得裸纸地膜的撕裂、抗张、耐破指数分别提高277%、394%和98%；当施用1.5%湿强剂聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE)时，采用该工艺制备的纸地膜的撕裂、抗张和耐破指数分别为9.61 mN.m2.g?1、35.03 N.m.g?1和1.57 kPa；在实验周期内(35天)，最高可提升土壤温度2.5 ℃，土埋降解率为11.94 %，生物降解周期为90～100天。

三、成果转化预期：

社会效益：

(1) 废纸目前的主要资源化途径为回收造纸，但由于植物纤维反复经历润湿-干燥操作发生角质化现象，导致纤维回用造纸价值低，理论上纤维回用次数为6次，而实际仅为2.4次，使得废纸最终仍将成为市政固废；

(2) 废纸占全球市政固废的25-40%，该技术可解决废纸的最终去向，实现废纸 的真正“变废为宝”。

(3) 从“限塑”到“禁塑”的国际大环境的要求；

(4) 废纸基植物纤维地膜使用后可翻入土壤，通过土壤微生物的作用降解为土壤肥料，既提高土壤肥力又节省人工回收处理成本，且不会对环境产生二次污染。

(5) 塑料地膜新标准GB/T13735-2017 要求地膜最小厚度不得小于10μm，而实际地膜合格率2021年大概是40%，2020年大概是20%，实际使用的主要是7-8μm为主，使得地膜回收困难。

(6) 国家一直在开展生物降解地膜的研发、推广和应用：2018年7月1日，《全生物降解农用地面覆盖薄膜》GB/T35795-2017国家标准发布实施；2019年5月，农业农村部&国家发展改革委&工业和信息化部&财政部&生态环境部&国家市场监督管理总局六部门联合发文《关于加快推进农用地膜污染防治的意见》明确：完善可降解地膜评价认证和降解产物检测评估体系，加强可降解地膜产品操作性、功能性、可控性等的农田适宜性评价，在符合标准基础上开展可降解地膜示范推广；2020年4月，农业农村部&工业和信息化部&生态环境部&市场监管总局四部门联合发文《农用薄膜管理办法》鼓励和支持生产、使用全生物降解农用薄膜；

2021年2月，中央一号文件《中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》特别提出要“加强可降解农膜研发推广”；2022年2月，生态环境部&农业农村部&住房和城乡建设部 &水利部 &国家乡村振兴局五部门联合印发《农业农村污染治理攻坚战行动方案（2021—2025年）》：推进全生物可降解地膜有序替代，在不同类型区域建设试验示范基地。

经济效益：

(1)目前，植物纤维地膜国内成品单位及价格：中国农业科学院麻类研究所的无纺布技术制备的麻地膜价格是塑料地膜的33000元/吨，浙江金昌特种纸股份有限公司生产的植物纤维纸地膜官网报价28000元/吨，塑料地膜22600元/吨(其中，新地膜13000元/吨 回收&清理费用：9600元/吨)，本技术的废纸基纸地膜的价格约为12000-16000元/吨。

(2) 贵州甚至西南片区，暂无可生物降解植物纤维地膜生产企业。

(3) 目前，植物纤维地膜国内研发比较成熟且产品推广应用单位：中国农业科学院麻类研究所、东北农业大学工程学院、中国国际科技促进会研制的 CXW-1草纤维农用地膜、湖北枝城第一造纸厂、新疆和田地区农科中心等；

特别声明

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