大麻造飛機,蒲公英變輪胎,如何抓住神奇的生物經濟?

用大麻造飛機並不是譁眾取眾的創新故事,其背後的技術邏輯,就是近幾年一直熱議不斷的工業大麻。

工業大麻早已不是新概念,這幾年在中國市場也越來越火。這種合法種植的新經濟作物,不僅在紡織、服裝、造紙、化工、新型建材等領域有廣泛的市場前景,由於其製成的材料比鋼鐵的強度高,重量輕,比金屬更容易塑型,如今也正在進入航天、汽車製造等過去無法想象的領域。

第一架用大麻製造、以大麻為燃料的飛機

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隨著環保和碳排放的要求越來越高,就連傳統飛機制造行業一直在尋找最新,用最具創新性的方法來改進產品,節省生產成本,並變得更加環保。

2019年加拿大公司Hempearth,提出要建造世界上第一架以大麻為材料的飛機。

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這架飛機的主體部件完全由大麻材料製造:座椅、機翼、飛機機身甚至枕頭等,並可以使用100%大麻燃料推動,飛機翼展11米,可以容納一名飛行員和四名乘客。

Hempearth公司成立於2012年,公司產品還包括銷售100%大麻製成的衝浪板、油料、大麻製作的板材、大麻塑料、世界上第一款大麻纖維電話和各種有機產品。

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100%大麻製成的衝浪板

傳統塑料危害環境,但人們又離不開塑料帶來的便利,尋找塑料的替代品已經成為了人們的共識。

該公司生產的100%大麻纖維板是一種中密度纖維板,由大麻植物的木質纖維製成。通常用於代替木板、刨花板或中密度纖維板,具有特殊的裝飾表面和精細均勻的邊緣。利用工業大麻製作可降解的生物塑料,已經成為塑料的可能替代品。

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Hempearth的大麻塑料產品

Hempearth的大麻塑料是含有30%大麻纖維的生物基產品。大麻塑料從工業大麻植物的莖中提取纖維素,用於完成聚合物鏈並與催化劑結合以加速聚合物複製。然後,與添加劑混合並加熱使其更柔韌。在冷卻後,所得的大麻塑料通常被切成粒料並運往製造廠。傳統塑料能夠使用的領域,大麻塑料幾乎都能夠使用。

更輕更快的大麻汽車和遊艇

2019年,保時捷發佈了汽車Cayman GT4 Clubsport,別出心裁的使用大麻纖維作為車身材料。

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車身與尾翼採用有機纖維混料,主要來源於亞麻及大麻纖維,這些材料的重量以及硬度都可以與碳纖維媲美,可以減輕車身重量,提升操控性。

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由於工業大麻的材料特性,新西蘭的高科技複合船隻建造商Calibre Boats在2006年,就製造出了大麻複合材料的環保快艇 Earthrace,該快艇長度78英尺,耗資240萬美元。

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而且這艘船完全由生物燃料提供動力,來自動物脂肪、大豆或其他形式的生物柴油。船身有三層外殼保護,內有兩個先進發動機,最高時速可達每小時約74公里,即使航行在巨浪中,速度也不會減慢。

用蒲公英替代橡膠製造輪胎

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2007年,美國固鉑公司和日本的普利司通公司在美國俄亥俄州開展了第一個蒲公英提取橡膠的試驗項目。

2012年,日本普利司通與美國俄亥俄州立大學合作,用自主開發的提膠技術,成功地從哈薩克斯坦等地原產的蒲公英根部提取出製作輪胎用的天然橡膠。

2014年,日本普利司通完成蒲公英橡膠輪胎的試生產。同年,在德國漢諾威舉辦的國際汽車展(IAA)上,德國大陸集團展示了由蒲公英橡膠成功製成的第一批試驗輪胎。

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德國大陸集團(馬牌輪胎)的蒲公英橡膠輪胎正在試驗性生產階段。有望在不久的將來可以量產。研究數據表明,蒲公英橡膠的凝聚態結構、分子量及其分佈、物理化學性質是最接近三葉橡膠的一種物質,適用於三葉天然橡膠的各種應用領域,並且生長週期較短,適種範圍廣泛。

蒲公英橡膠草容易實現機械化種植收穫,一年生植物生長期短,需求響應快。 這個特點可以讓蒲公英橡膠,在國家天然橡膠資源受到限制後,作為緊急啟動備用資源。

生物能源的豐富場景

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用玉米生產乙醇的工廠

生物能源,既是可再生能源,又是綠色能源。主要產品有燃料乙醇、生物柴油和生物氫能。美國、歐盟成員國、阿根廷、馬來西亞、南聯盟、印度、日本等十幾個國家和地區已生產、銷售生物柴油,顯示出巨大的環境和社會效益。

美國已經建有200多座生物燃料乙醇工廠,特別是2004年美國政府出臺政策對生物燃料乙醇給予直接補貼之後,美國生物燃料乙醇經歷了爆發式增長。最近幾年,美國玉米年產量的40%多都會被加工為乙醇,然後在交通工具中“燒掉”。如今,美國已成為全球最大的生物燃料乙醇生產國、消費國和出口國。

乙醇汽油在中國也已經很長時間了,早在2001年頒佈了《變性燃料乙醇》和《車用乙醇汽油》兩個國家標準,並在河南、吉林、黑龍江、安徽等省開展使用車用乙醇汽油試點,燃用在汽油中添加10%無水乙醇的混合燃料。

2017年9月,中國的玉米深加工領域迎來了一個大新聞,國家發展改革委、國家能源局、財政部等十五部門聯合印發了《關於擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》。

世界各國加快生物經濟佈局


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生物經濟時代的到來——《中國人口•資源與環境》

當代經濟社會面臨的食品安全、營養與健康、環境及氣候變化、資源與生態等全球性重大問題,與農業及其他生物質產業直接或間接相關。生物經濟,將成為人類經濟社會發展的第四次浪潮,有望成為未來十年經濟增長和產業機遇的重要組成部分。

生物經濟顛覆了“用化石資源生產產品”的觀念,轉而替代利用可再生生物資源,正在開啟新的“生物範式”。針對生命科學與生物技術對經濟社會的根本性影響,許多國家和國際組織提出了生物經濟發展戰略。

美國的戰略計劃提出得最早,2000年12月,美國提出“促進生物經濟革命:基於生物的產品和生物能源”的戰略性計劃。到2016年,美國生物經濟約佔GDP的5.1%,帶來9592億美元的產出。

2020年1月14日,美國國家科學院、工程院與醫學院發佈了一份名為《護航生物經濟》(Safeguarding the Bioeconomy)的重要報告。報告著眼於生命科學的研究和創新如何推動農業、生物醫學科學、信息科學和計算、能源以及美國經濟的其他領域的快速增長。

中國在生物經濟領域也積極佈局,2007年中國科技部提出了生物經濟“三步走”戰略與推進生物經濟發展的十大科技行動,2009年國家出臺《促進生物產業加快發展的若干政策》,2011年科技部發布“十二五”生物技術發展規劃。

據科技部中國科學技術發展戰略研究院教授王宏廣分析,到2020 年,中國有望形成10萬億元的大生物產業,到2030年有望達到30萬億元。

同時,在全球範圍內,印度、韓國、日本、德國、加拿大等國家都陸續發佈了國家生物經濟戰略,著眼於促進生命科學和生物技術的創新推動國家經濟的快速增長。

生物經濟的快速發展,也會為醫療、衛生、生物製藥產業帶來新的變革!如果你希望瞭解更多生物經濟的機會,歡迎和我們一起看全球生物技術的前沿發展。


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