中国杜仲胶产业化路在何方?

不久前,面对李保刚的创新,中国橡胶工业协会杜仲产业促委会王凤菊秘书长兴奋地表示:李宝刚老师的发明很让人振奋,如果实施成功,将成为世界橡胶资源发展的重大转折,是造福人类的革命。我们将请求国家将杜仲产业列入国家新兴战略产业,给予政策扶持。杜仲胶开创者、中科院严瑞芳教授也高兴地对李保刚说:杜仲的胶产业化就靠你了。



杜仲胶产业化路在何方?

--访第二天然橡胶杜仲胶产业化专利发明人李保刚

(中国改革报记者/陆天然 通讯员/黄世宏)去年6月,在第八届中国·海峡项目成果交易会期间,他曾带着第二橡胶--杜仲胶的产业化提取专利来到盛会,推介他花费十年苦心研发的成果。

今年3月1日,在北京中国杜仲产业技术创新战略联盟(筹)召开的杜仲综合利用座谈会上,面对全球天然橡胶价格狂涨,屡创历史新高,已破4万元大关,我国这一重要战略物资已严重受制于人的严峻局面,他在与记者长谈时再次疾声呼吁:中国已是多年世界最大的天然橡胶进口国和最大的轮胎出口国,每年消耗的天然胶80%以上依靠进口。而杜仲胶是公认的第二天然橡胶,世界上95%以上的杜仲生长于中国,我国科学家早在上世纪80年代就率先在世界上研发出杜仲胶。充分发挥我国杜仲资源与研发的优势,实现杜仲胶产业化、使之成为战略性新兴产业已迫在眉睫、箭在弦上,应把它摆上"十二五"的重要议程,采取行动,尽快结出硕果。

杜仲:神奇的"中国活化石"

"我之所以迷上杜仲胶,是从2001年在中央电视台上看到《神奇的杜仲胶》的短片开始的。从此,了解、研发杜仲胶的提取成为自己后半生最大的喜好。"李先生开门见山地说。

他介绍说,杜仲素有"中国活化石"之称,是因为它是我国特有的经济林资源,在全球具有明显的垄断优势。杜仲在晚第三纪以前,曾广泛分布于欧亚大陆。第四纪冰期来临,杜仲便在欧洲和其他地区相继消失,只有我国由于复杂地形对冰川的阻挡,成为世界上杜仲的主要幸存地。我国的杜仲树具有耐寒冷、抗干旱、适脊薄、生长迅速等特性,广泛分布在我国多数省区,全国适种土地达1000万公顷以上。目前,我国除海南、青海、黑龙江和西藏以外,其他27个省(区、市)均有种植杜仲作为药材,栽培面积约35万公顷,占世界杜仲种植总面积的95%以上。福建不少县也适合种植杜仲,南平市自上世纪七十年代引种杜仲成功以来,得到较快发展。2007年,福建省委、省政府在关于加快建设绿色海峡西岸的决定中就提出,要"重点开发厚朴、杜仲、雷公藤、太子参等森林药材"。

他继续介绍道:杜仲还被称为"神树",因为它浑身都是宝。杜仲是人所共知的名贵中药材,具有神奇的保健治病作用。早在2000多年前,我国传统中医就视杜仲为"药之上品"。我国第一部药学专著《神农本草经》就记载:"杜仲主腰脊痛,补中益精气,坚筋骨,强志,除阴下痒湿,小便余沥"。明代伟大的医药学家李时珍在其所著的"《本草纲目》也称:杜仲补肝肾、强筋骨,补中益精气,久服可轻身、耐老。上世纪50年代初,前苏联科研人员用杜仲皮提取液临床治疗证明:杜仲对医治"人类第一杀手"高血压病,具有效果好、作用时间长的神奇疗效,全球掀起一股"杜仲研究热"。科研人员在研究中发现:杜仲富含人类和动物健康十分有益的绿原酸、总黄酮等60多种天然活性物质,从杜仲果提取的杜仲油,高活性亚麻酸含量高达61.8%,为橄榄油、核桃油、茶油中所含量的8-60倍,具有显著的降血脂、降血压疗效;杜仲的雄花氨基酸含量达21.88%,为松花粉的2倍以上。这些活性成分具有明显的"二降六抗"(降血糖、降血脂,抗病、抗炎、抗病毒、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤)的功能,用来发展生物医药和生物保健品有着十分广阔的市场前景。日本人特别看重这些发现,他们在我国设立杜仲种植基地,引进杜仲树苗在日本栽种;每年还从我国购进大量的杜仲叶子,开发加工成各种保健食品,在日本市场广为销售。1994年,日本杜仲保健品的销售额就达500~700亿日元,成为日本重要的保健品之一。

他进一步指出,随着科技的进步,人类还发现:杜仲浸膏粉是是理想的饲料添加剂、在动物饲料中添加2~5%的杜仲叶粉,可增加喂养物肉中胶原蛋白1.6倍以上,增加瘦肉率,减少肉中的中性脂肪,增加生肉的弹性,烹制后肉质变得细嫩,其口感接近散养物的味道,明显提高了肉蛋奶的品质和食用的安全系数。喂养杜仲饲料添加剂的鸡,可提高产蛋率50%左右,延长产蛋高峰期一半左右,蛋中总胆固醇含量降低,卵磷脂增加,钙含量增加。杜仲还是保护生态、保护环境的良好树种,根系发达,涵水固土能力强,可利用荒山荒地种植,不与粮食争地,是山区优良的水土保持树种。据有关专家测算,每亩七年生杜仲林每年吸收二氧化碳约2.5 吨,是绿色氧吧,具有良好的生态改良作用,碳汇功能好。杜仲树干通直,树冠优美,也是理想的庭院观赏树种和城市绿化树种。杜仲有用成分被提取后剩余的废弃物,还可以加工成高效的有机肥替代化肥,减少化肥施用量,减少农业面源污染;杜仲条也可以制成高密度板,用于家庭装修和制造家具。

杜仲胶:人类天然胶源新发现

"杜仲再次引起世界震撼、吸引全球眼球,是我国科研人员1984年率先在世界上将杜仲胶转变为"弹性橡胶"。从而替代天然橡胶。"李先生回顾起这段曾经让中国人兴奋的历史:

由于天然橡胶在国家发展中的重要战略地位,早在上世纪三十年代,世界一些国家便开始寻找人类第二天然胶源。新中国成立不久,前苏联专家也向周总理建议:杜仲树的果实、叶子及树皮中的丝状物质,化学成分与天然橡胶近似,有望成为第二天然橡胶。中国最好能提前开展这方面的研究。我国接受这一建议,并组织专家在青岛展开研发。但直至上世纪八十年代初,试图将杜仲胶变成第二天然橡胶的攀登之梦,仍未能实现。

1984年,中科院研究员严瑞芳在德国工作期间,终于在全世界第一个将杜仲胶转变为"弹性体"。他通过定量控制硫化,首创"反式-聚异戊二烯硫化弹性橡胶制法",使杜仲胶有步骤地变成弹性体,并获德国发明专利。回国后,他带领专题组对杜仲胶进行了系统研究,发现了杜仲胶硫化过程的三阶段,可把杜仲胶加工成三大类不同用途的新型功能材料:低温可塑材料、热弹性材料、橡胶型弹性材料,并在世界上首次制造出了"杜仲胶/顺丁胶共混3.25-16型摩托车外胎",安全行驶两年,进而创立了"杜仲胶材料工程学"。这些成果,被美国《高分子材料百科全书》誉为"一系列新理论"。

严瑞芳教授研发杜仲胶的成功,不仅打破了杜仲胶不能作为橡胶材料使用的禁区,而且使其与塑料或橡胶共混后,形成多种不同功能的新材料,广泛应用于橡胶工业、航空航天、国防、船舶、化工、医疗、体育等国民经济各部门。我国其他科研人员在随后的研发中,又有更多的发现,如:发现由杜仲胶与丁苯橡胶、顺丁橡胶并用,能明显降低滚动阻力和发热,提高其耐疲劳寿命数倍。轿车和轻型载重子午胎在胎面胶中使用20-25质量份杜仲胶,即可节省汽车燃油消耗2.5%左右,行驶里程超过15万公里。据此测算,1吨杜仲胶用于轮胎,即可节油70-80吨,减少汽车尾气二氧化碳排放量200吨左右。杜仲胶成为节能环保轮胎的首选材料。

有关专家曾对杜仲胶的市场前景做过如下预测:亩产杜仲叶的提胶量,相当天然三叶橡胶树的亩产胶量,性能更优越的杜仲胶将逐步取代三叶橡胶。由于杜仲胶的广泛用途,未来新产品不断开发,今后杜仲胶年需求量将会猛增。由于产量有限,杜仲胶及其制品的价格逐步攀升,杜仲胶每吨已升至三十多万元。

严瑞芳教授研发杜仲胶的成功,对于受制于人的我国橡胶业,犹如久旱逢甘露。我国天然橡胶资源缺乏,我国适合橡胶生产的区域仅有海南岛、云南西双版纳等少数地方。多年来,天然橡胶已成为我国发展的"心头之疼"。天然橡胶--三叶橡胶,主要生产于南美巴西、秘鲁及东南亚等地。由于资源有限,需求骤增,世界主要产胶国成立了橡胶产业同盟,控制着全球天然胶的价格和产量。1994年至2007年间,国际市场生胶价格暴涨9倍以上。为了满足国内对天然橡胶的需要,国家在每年不得不花大量外汇从国外进口的同时,大力推动国内种胶业的发展,西双版纳由此几次掀起种胶热。这虽弥补了一点国内的需求,但却带来预想不到的生态问题。据中科院西双版纳热带植物园的报告,西双版纳全州橡胶林面积从1988年的116万亩增加到2001年的615万亩,许多村落几乎把能种橡胶的土地都种上了橡胶。可是,橡胶的宜林地正好是热带雨林的分布地,当地的天然热带雨林随着不断缩小。30年以前,70%的版纳由雨林和高山林覆盖,至2003年已缩减至不到50%。另一方面,随着全球石油资源的日益枯竭和价格不断上涨,利用石油生产合成橡胶的路也越走越窄。

李先生肯定地说,总之,中国科技人员在杜仲胶研发所取得的重大突破,宣告人类已找到理想的第二胶源--杜仲胶;一个从提取杜仲胶到制造多种橡胶制品的完整自主知识产权技术体系,已由中国科研人员创立,处于世界领先地位;世界重要的战略物资橡胶的格局有望发生重大改变,中国将从缺少橡胶的国家变为主要产胶国,结束受制于人的历史;我国橡胶产业面临科学可持续发展的新阶段。如果在全国发展杜仲高产胶果园300万公顷(4500万亩),每年便可生产杜仲胶120万吨,产值上千亿元,为目前全国同等面积土地所种油茶年总产值200亿元的八倍多。

产业化:为何千呼万唤出不来

稍微的停顿与沉默,李高工略带无奈地说:没料到好事多磨,近20年过去了。在这漫长的岁月里,尽管国家和社会对杜仲胶寄以厚望,有了不少的投入;尽管我国广大科技工作者也为其最后的成功,不屈不挠地攀登奋斗,但杜仲胶的产业化却千呼万唤出不来。

他回顾说:上世纪九十年代起,伴随着严瑞芳教授的重大突破,全国掀起种植、利用杜仲的热潮。1990年,杜仲胶的研制与开发正式获得国家专利权,并于同年天津举办的专利交易会上展示了杜仲胶样品。1993年,方毅部长对11位专家提交的发展杜仲胶项目书面建议作了批示,要求具体立项,组织实施。1996年,农业部扶持的第一条杜仲胶生产线在北京顺义建成。一批从杜仲叶提取杜仲胶的相关专利也陆续申报并获得批准。中国林科院牵头组织科研人员联合攻关,选育出4个高产胶杜仲良种,使单位面积综合产胶量提高4倍以上。西北工业大学的科研团队,也研发出在轮胎等橡胶制品中掺入40%杜仲胶,产品的柔韧性、耐磨度比普通橡胶均提高40%左右......

国际上,一场没有硝烟的战争也在激烈展开。不少国家相继引种我国杜仲,美、德、日、英、法等发达国家纷纷把开发杜仲胶定为未来高分子新材料的开发重点。尤其是日本,先后两次主动出资,在我国举办国际杜仲学术会议,抓紧收集杜仲产业发展现状与前景的信息;2008年,日本在我国投资、建立杜仲胶实验基地,成为日方对我国农林部门唯一的投资项目。

"遗憾的是,我国杜仲胶产业化却迟迟未能实现。"李先生严肃地说:经过对杜仲胶的市场性和商品性分析,他发现杜仲胶产业化之所以千呼万唤出不来,主要有以下两条原因:

一是这些技术一般处于实验室技术阶段,对环境保护和满足市需求的产能欠缺考虑,难以直接实施工业化生产。

二是没从杜仲胶的实际出发,走综合利用之路。杜仲浑身是宝,但杜仲含胶量有限、产量偏低,如果不考虑原材料的综合利用,产品单一,势必拉高生产成本,每吨杜仲胶的生产成本要高达十几二十万元,多数企业均难予接受和消化。所以,只能靠综合利用、综合效益取胜。而以往的专利技术,大多只是单一的从杜仲叶中提取杜仲胶,就象熬中药似的,一次一罐,提取一种产品,余下的当渣滓倒掉。杜仲胶生产出来了,价格高得令厂家"望价却步",产品难于形成有效的商品市场。

李先生指出,按照市场规则,要让杜仲胶成为商品进入市场,杜仲胶的价格一定要等同或略高于天然橡胶的市场价格,这样才能以其橡-塑两重性的优势为市场青睐,才能成为商品。同时,要想成为商品的杜仲胶能在市场上流通应用,杜仲胶还必须有相当的产能,满足市场的初期需要。这些年由于杜仲胶价高量少,势必制约了杜仲胶作为一种新型的高分子材料进入市场,导致杜仲胶长期没能产业化。

瓶颈消除:从产能和价格突破

"思路决定成败,而只有找到问题的症结,才能赢得正确的思路。经历上述的反思与总结,并对150多篇杜仲的基础研究资料进行分析后,我感到自己能在杜仲胶产业化上大有用武之地,并决定从产能和价格这两个‘瓶颈'加以突破,重点解决杜仲胶价高量少的难题。"李先生带着自信的微笑,娓娓道来:

其一,他对自己具备把植物分离、提纯的研发项目产业化的优势充满信心。他参加工作40余年来,主要从事化工、制药专业的技术、生产和企业的管理工作,特别是在进入90年代以来,陆续主持完成了10吨/年产天然辣椒红色素车间、20吨/年产茶多酚及2吨/年产咖啡因车间和20吨/年产银杏黄酮车间等多个项目的工程设计、施工、调试及工人培训工作,对从植物中分离和提纯有效成份的项目,有较丰富的实践经验和组织实施能力。

其二,他感到思路对头、目标明确,经过两年多的研究和工厂实践,终于在杜仲叶综合开发的工艺技术和设备创新上取得了突破,获得杜仲胶产业化的国家发明专利--用杜仲叶连续生产杜仲浸膏粉、杜仲胶、杜仲树脂和有机肥的生产方法。这一发明,首先在工艺技术上进行了创新,在一条的生产线上生产出杜仲的四个产品(杜仲胶、杜仲浸膏粉、杜仲树脂和有机肥料),有效地综合利用杜仲叶资源,大幅度地降低了生产成本,使杜仲胶价格具备与天然橡胶竞争的能力。按年产杜仲胶300吨规模生产线计算,每投入50吨杜仲干叶,就可产出1吨杜仲胶和其它三种产品,总价值超过了33万元,从财务评价指标看,项目税后内部投资收益率达到50.04%,有效地突破了杜仲胶发展的价格"瓶颈"。

其次是根据杜仲叶含胶量低的特点,改常规的间隙式生产为连续生产方式,在密闭的生产线上连续进料、连续提取、连续出渣,核心设备的日处理能力达到50吨杜仲干叶,年产杜仲胶300吨规模。这样,不仅完全突破了杜仲胶产能量少的"瓶颈",也让整个生产过程无污染,低耗能、低排放。

令人高兴的是:这一发明在从根本上解决杜仲胶产业化难题的同时,广大农民还能从加工企业、原料种植、农林废弃物中得到可观的报酬。如在国内建设一个年产300吨杜仲胶的示范工程项目,三年半左右收回全部投资,除了可以增加当地农民就业外,还可带动一个4300亩的杜仲林基地的种植。杜仲树叶按每公斤1.00元计算,一年每亩收入可达2000元左右;一个农民以可护理15亩杜仲林计算,一年最少有3万元的收入。此外,每年采收杜仲叶后数量可观的废弃枝条是理想的生物质资源,经深加工成为附加值高的产品,也可以带来一笔不小的收益。可见,这是一项利国利农的好项目。

李先生强调:当然,本项发明专利是一个集合创新,集合了众多学者专家的经验与研究成果,其亮点就在通过对杜仲叶的综合开发,产出了除核心产品杜仲胶以外的三个产品:杜仲浸膏粉、杜仲树脂和有机肥料。正是这三个产品创造的价值,使得核心产品杜仲胶的价格具备了与天然橡胶竞争的优势。所以开发好这三个产品的销售市场,是实现杜仲胶产业化工程的关键。特别是年生产300吨杜仲胶,就有1680吨浸膏粉产出量,市场开发任务最大。

他胸有成竹地说,杜仲浸膏粉主要可做饲料添加剂、中药原料药和保健品,它们均有较好的市场前景,做好市场开拓销路应不成问题。杜仲浸膏粉是最具替代抗生素的中草药饲料添加剂之一。我国是个养殖大国,也是饲料大国,2009年饲料产量为1.48亿吨,预计2020年中国饲料产量将达2.5亿吨。按抗生素添加剂千分之一的添加量估算,2020年以前中国饲料的抗生素添加剂每年需要量为15-25万吨,加上其他方面的需要,总需求量估计在20-30万吨。中药原料药方面:杜仲浸膏粉可以进入中药原料药市场,目前"中国药典"上就有杜仲降压片、杜仲双降袋泡茶等多个品种。杜仲胶产业化后,为采用二氧化碳超临界提取工艺从杜仲中提取绿原酸、桃叶珊瑚甙和京尼平甙等多种高附加值产品创造了条件。过去,提取工艺的主罐太小(目前国内大多采用1500L的主罐),投入量小、产量低,成本高,产业化后就会明显改观,完全可以从提取这些高附加值产品中创造喜人的效益。保健品方面:杜仲和杜仲叶是国家卫生部2002年颁布的既是药品又是食品的物品,将杜仲浸膏粉直接或间接加工成保健品,适用于男女老幼各个人群,它属绿色保健品,功能应该超过部份行销市场的安利保健品,而且价格低廉,会有相当大的市场需求。

期盼:首个示范点落户福建

采访进入最后一个问题:你想把第一个杜仲产业化示范点放在什么地方?李先生坦率地回答:我期盼能落户福建,希望福建成为世界上第一个杜仲胶产业化示范点所在地,希望杜仲胶产业化这道难题最终在福建破解。他分析说:

经过近20多年各方不懈的探索努力,目前,杜仲胶产业化的条件已趋成熟,去年国家科技部已将杜仲胶列入21世纪我国重点开发的4种新材料之一,今年全国"两会"期间,不少有识之士也纷纷建议把它作为新兴战略产业。福建也有许多发展杜仲胶得天独厚的条件和迫切需要。福建位于东经115度50'--120度40'北纬23度30'--28度22',山地丘陵约占陆地总面积的80%。多年的试种已证明:福建多数山麓--武夷山麓、杉岭山麓、太姥山麓、戴云山麓等的山地丘陵,都适合种植杜仲。福建还有多家在全国、甚至在全球有影响的轮胎制造企业,其中厦门正新轮胎厂被业界称为"全球轮胎业巨擘",企业经济效益和上缴税收位居全国同行业前列;福建佳通轮胎有限公司被誉为"中国最大的轮胎制造商";邵武市正兴武夷轮胎有限公司是"中国轮胎行业十大明星企业"、"中国轮胎十佳名优品牌"......这些企业每年都要从国外进口大量的橡胶,仅2010年上半年就花10多亿进口6万吨。还有福建人以"爱拼善赢"而著称,有一个全国闻名、提供创新成果对接的6·18平台,他去年慕名前来参加这一盛会,前来洽谈合作的不少,南平等地还邀他到实地考察。看来,杜仲胶产业化,福建有望后来居上。

他进一步分析:种植杜仲林也是建设福建生态省,走科学持续发展的有效途径。杜仲属阔叶林,根系发达,是广大山区丘陵地区理想的水土保持树种。去年福建各地山洪水灾频发告诉人们:植被好坏对水土保持关系重大,根系较深的阔叶林地带最不易产生滑坡。以武夷山市受灾的地带为例:发现的滑坡案例中,没有一处地表植被为阔叶林,其中针叶林(杉木林)占5%,杂草灌木林、菜园地为主占40%,以根系较浅的毛竹林为主的地带占55%。据了解,有人曾为财政刚破亿的福建泰宁县算过一笔账:去年该县县城两次被淹,损失十几个亿。为了恢复保护生态,县政府计划今年新增5.4万亩生态公益林。如果能将这些生态林树种改为杜仲叶用林,进行非木质利用,每年仅杜仲叶就可以增收10065.6万元,而保护生态作用不变。如果再对杜仲叶等原料进行深加工为杜仲胶,社会、经济效益就更可观。这样,便可以把绿化福建、建设福建生态省与大力发展杜仲胶产业有机地结合起来,实现一举几得,多方共赢。

"千里之行,始于足下。"李保刚最后指出,建起首个年产300吨杜仲胶的示范点,只是拉开杜仲胶产业化的序幕,远远不能满足我国每年200多万吨天然橡胶的进口需求,但这毕竟是可喜的第一步,是中国杜仲胶产业化进程所必经的一步。他的发明专利,早为核心设备产能达到日处理杜仲叶500-1000吨、甚至更多做好技术储备。只待示范项目一成功,就能迅速在全国有条件的地区建设多条标准化杜仲胶生产线,替代进口的天然橡胶,从根本上改变我国受制于人的局面。"我期盼这一天的早日到来,这也是我一生最大的期盼!"

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