生物基材料是指以可再生資源（如農(nóng)作物、竹木、其他植物及其殘?bào)w和內(nèi)含物等）為原料，通過生物加工、合成、煉制過程獲得的生物質(zhì)合成材料，生物質(zhì)再生材料和基礎(chǔ)化工原料。通俗來講，生物基材料可以理解為天然材料通過生化方法得到的一類材料。這類材料大部分是可降解，從來源到加工，再到材料使用、回收和降解，有望實(shí)現(xiàn)整個(gè)綠色循環(huán)，是未來低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一類重要材料。

目前，我國生物基材料產(chǎn)業(yè)科技取得了顯著的成效，形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、農(nóng)用地膜等一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。全國性的“木塑熱”正逐漸興起，木塑制品年產(chǎn)銷量已超過20萬噸，并以20%以上的年增長率高速增長。生物基材料作為石油基材料的升級(jí)替代產(chǎn)品，正朝著以綠色資源化利用為特征的高效、高附加值、定向轉(zhuǎn)化、功能化、綜合利用、環(huán)境友好化、標(biāo)準(zhǔn)化等方向發(fā)展。與國際先進(jìn)水平相比，在產(chǎn)品性能、制造成本、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化規(guī)模等方面還存在差距，必須加快突破生物基材料制造過程的生物合成、化學(xué)合成改性及樹脂化、復(fù)合成型等關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)重要生物基材料低成本規(guī)模化生產(chǎn)與示范，構(gòu)建生物基材料研發(fā)平臺(tái)，提升生物基材料企業(yè)科技創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)化石資源的有效替代，為生物基材料產(chǎn)業(yè)培育提供科技支撐。

許多化妝品，如脫皮、除臭劑或牙膏都含有細(xì)小的塑料顆粒，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)制成的微塑料，它們被用作“溫和磨料”。由于它們的耐化學(xué)性和缺乏顏色、氣味和味道，它們也經(jīng)常被用作穩(wěn)定劑和填料。聚乙烯和聚丙烯是不可生物降解的，由于顆粒較小，微塑料被引入到含化妝品的廢水中，無法充分去除。它進(jìn)入我們生活的環(huán)境和水域。因此，許多化妝品制造商宣布，他們將放棄使用微塑料，并在未來使用合適的替代品。

隨著最近在領(lǐng)先的集群生物經(jīng)濟(jì)的框架內(nèi)研究項(xiàng)目“kosligcel”得完成，德國Halle(Saale)的Fraunhofer材料和系統(tǒng)微觀結(jié)構(gòu)研究所一直在對(duì)此作出貢獻(xiàn)。該項(xiàng)目由聯(lián)邦教育和研究部資助，與德國蓋倫的一家纖維素加工機(jī)CFF GmbH和Halle(Saale)的皮組學(xué)有限公司合作，成功開發(fā)和測試了生物降解材料的替代品。Halle(Saale)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的泛酸和皮膚病檢查。

牙科和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的山毛櫸木纖維素顆粒的掃描電子顯微鏡圖像(? Fraunhofer IMWS)

山毛櫸木纖維素

從山毛櫸木材、燕麥、小麥和玉米中生產(chǎn)符合牙科和護(hù)膚品研磨性和清潔性能要求的可生物降解纖維素顆粒。具體來說，對(duì)人體脫皮和牙膏的替代品進(jìn)行了測試。我們面臨的挑戰(zhàn)是如何設(shè)計(jì)纖維素顆粒，使其尺寸、形狀、硬度和表面結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)品性能。對(duì)山毛櫸木纖維素進(jìn)行了特殊改性，并對(duì)優(yōu)化工藝進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)分析。

弗勞恩霍夫IMWS項(xiàng)目協(xié)調(diào)員 Dr. Sandra Sarembe說：“經(jīng)過兩年的研究工作，我們?nèi)〉昧撕芎玫男Ч河脙?yōu)化的山毛櫸木纖維素顆粒制成的牙膏，其磨損效果很低，但清潔性能卻很好。”牙膏中的可生物降解顆?？捎糜跈C(jī)械去除菌斑、牙齒變色和食品殘?jiān)粫?huì)對(duì)牙釉質(zhì)造成損害。Sarembe說：“在幾種纖維素類型的材料特征方面，我們一直收集積極的數(shù)據(jù)。這也適用于這些物質(zhì)在脫皮和其他皮膚化妝品的使用。研究小組能夠科學(xué)地證實(shí)纖維素顆粒在化妝品中作為聚乙烯替代品有著類似的效果。它們?cè)谒幸彩强缮锝到獾模⑶铱梢砸缘统杀旧a(chǎn)。纖維素顆粒也可以用作無鋁除臭劑的填料.

                          牙齒釉質(zhì)樣品的照片（初始狀態(tài)，變色后和清洗后）。樣品用含有纖維素的牙膏清洗。

其他應(yīng)用領(lǐng)域

弗勞恩霍夫IMWS公司的項(xiàng)目經(jīng)理Dr. Andreas Kiesow說：“纖維素用作生物填料，亦可應(yīng)用于其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如醫(yī)療產(chǎn)品。此外，不同的纖維素類型可以混合，這有廣泛的應(yīng)用前景。因此，微粒對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)具有很高的應(yīng)用前景，對(duì)于可持續(xù)的甚至是純素產(chǎn)品也有誘人的營銷機(jī)會(huì)。

所得結(jié)果也可應(yīng)用于其他化妝品領(lǐng)域，如睫毛膏、粉劑、口紅等。

我國在“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃中提到要顯著增強(qiáng)研究生物基材料產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新能力，突破一批生物基化學(xué)品和生物基材料制造過程中的生物與化學(xué)轉(zhuǎn)化共性關(guān)鍵技術(shù)，篩選出一批高效專用生物合成微生物，創(chuàng)制一批生物基新材料和化學(xué)品，性能達(dá)到或接近石油基產(chǎn)品。