“想放炮，不放没年味！”ehs.cn
“每年因燃放烟花爆竹引发的伤亡事件不少，多危险啊！”
“这东西味道大，呛得很，还污染环境！”
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岁末临近，是否解禁烟花爆竹燃放再次成为公众讨论的热门话题。近日，山西省废除烟花爆竹“禁放令”，再次将这一话题推上“风口浪尖”。
争论的背后，是长期困扰烟花爆竹行业的安全与环保隐忧。
黑火药作为烟花爆竹核心成分之一，敏感性强、易燃烧，破坏力极强，是引发事故的最大“元凶”。
黑火药（图源：吉林科普微窗）
近年来，国家和地方鼓励研发新型烟花、环保烟花，以技改破题，降低行业风险。在各方支持下，中国人民解放军国防科技大学（以下简称国防科大）邀请技术专家赵宏带领团队，历经多年，研发出一种新型生物含能弹胶药。其摒弃氯酸钾、硝酸钾、铝银粉、硫磺等传统烟花爆竹化工原料，探索生物合成路径，可在一定程度上取代黑火药，力求从根本上解决烟花爆竹燃放产生的安全风险和环境污染两大难题。
目前，生物含能弹胶药样品经湖南省烟花炮竹产品安全质量监督检验醴陵授权站检验，结果为热安定性无分解无爆炸无燃烧，摩擦感度为0%。
安全之痛，必须源头根治
“我与黑火药打了一辈子交道，比谁都知道这‘玩意儿’的习性。”赵宏告诉记者。
他22岁进入西北工业集团，33岁到下属铝粉厂当厂长。从事铝粉生产，让赵宏积累了大量化学药剂使用经验。也是从那时起，他知道了黑火药的威力。
有一年，厂里出了压药摩擦爆炸事故，3名装药工不幸遇难。“我永远不会忘记那一天。”赵宏说。
由于工作关系，赵宏与陕西、湖南、江西等地多家烟花爆竹企业有着密切的联系，亲眼见证了生产背后血淋淋的教训“。黑火药就像不定时炸弹，干这行的都是把命赌上了。但只要1人出事，全家都被毁了。”赵宏痛心疾首地说。
谈及烟花爆竹“禁放令”时，赵宏表示，政策出台肯定是有考量的“，安全风险和环境污染两大问题不解决，这个行业无法长久、健康地发展下去”。
湖南省应急管理厅烟花爆竹安全监督管理处处长姜洲对此持同样态度：“安全是烟花爆竹行业的生命线，更是不可逾越的红线，要把安全放在第一位，再去谈别的。”
姜洲坦言，越是讨论“放”与“不放”、“禁”与“不禁”，越说明烟花爆竹在国人心中的重要性。烟花爆竹作为我国传统文化的重要载体，一方面要满足国人的燃放需求；另一方面，要把住安全与环保关。在“既要”与“又要”之间，烟花爆竹行业亟须变革，要通过技术突破向安全、稳定、环保要“底气”。
赵宏认为，若只是对黑火药本身进行改进，不仅无法预测效果，风险还极大“。化学药剂的本性是复杂多变的，经不起折腾。”在他看来，修修补补的改良无法根除黑火药的固有风险，必须从源头上摒弃高氯酸钾等危险原料。
“根治方法就是找到一种能替代的全新材料，而不是反反复复搞防护措施。”抱着这样的初衷，赵宏走上了研发之路。
九转功成，寻求新型材料
还原剂、氧化剂相结合，产生光、热、声和气体等效果，释放大量能量，是火炸药的原理。而铝粉是当前烟花爆竹行业常用的一种还原剂。
从铝粉厂退休后，赵宏成立西安市鸿鹄化工有限公司，继续从事新型还原剂的研发和生产。
自有工厂给了赵宏开展化学试验的最大空间。“一硝二磺三木炭”是黑火药的基本配方，木炭作为还原剂，相对稳定。是否存在更安全、更环保的替代材料？从杉木到桔梗到棉花芯再到玉米芯，赵宏组建研究团队，不断摸索，反复尝试。
“我们花费了四五年时间，成功发现了玉米芯可作为替代材料。但过程之艰辛曲折，不是简单的‘四五年’可以衡量的。”赵宏表示，想要取代沿用了这么多年的黑火药，难度太大了。
研究团队初期尝试的天然植物纤维玉米芯在燃烧性能与稳定性上均不达标，但吸潮率能达70%。这让赵宏十分心动，总想“再试一把”。
转机出现在用特定微生物菌种（如枯草芽孢杆菌）对植物纤维进行生物改性后，从而成功分解木质素，生成高能量密度的生物聚合物，解决了玉米芯热值低、燃烧不充分的核心难题。
又经过4年打磨，赵宏和团队成员参考陕西农村盖房打土坯的原理，利用玉米芯纤维状、气孔状、吸湿力大的特点和织网功能，将高氯酸钾等氧化剂按湿法混合至玉米芯内，研发出一种新型生物含能药剂。该材料既实现了比传统黑火药更高的燃烧值，又摒弃了硫、硝等危险成分。
一炮而响、火光冲天，却没了刺鼻味道……试验品的顺利引燃，让寻找替代材料迎来曙光。
精益求精，完成技术突破
从最初的玉米芯到生物含能药剂、生物含能弹胶药，再到模拟、搭建生产线，赵宏逐步完成技术突破，并得到各方支持。
“若能将生物技术、材料科学与传统烟火技术进行深度融合，不仅有望消除安全与环保痛点，还将为整个含能材料领域开辟一条全新的技术路线，进而驱动生产方式变革。”得知赵宏正在进行烟花爆竹新型药剂研究后，国防科大前沿交叉学科学院原院长刘波少将很感兴趣，邀请赵宏团队来学校作进一步的技术研究。
“国防科大给了我们最好的研究环境。”赵宏表示，实验室里各类器材齐全，还能用到最好的材料。
刘波对新研发出的生物含能药剂提出更高要求，希望在药剂外层再增加一层自我保护膜，增强防潮、防撞击、防摩擦性能，使其更加稳定。
朝着这样的方向，赵宏团队继续钻研。在实验室里几天几夜不出来，成为他们的工作常态。
2023年底，包覆技术终于取得成功。
赵宏向记者展示了未经包覆的药剂和包覆完成的药剂：前者大小、形态不一，表面呈乌黑色；后者则更加圆润，成粒成形度良好，表面为红褐色。“更为关键的是，药剂的安全系数提升了。”赵宏表示。
紧接着，赵宏又开始在氧化剂上动心思：“既然我们采取湿法生产工艺取得一定效果，再往前一步，是否可以研发水溶氧化剂，在‘在水里做炸药’呢？”
研究团队又一头扎进技术研究中。从1.0版本到2.0、3.0、4.0、5.0版本，经反复调整，固体氧化剂彻底溶解，水溶氧化剂被研发出来。这在一定程度上改变了在用药剂比重不同、密度不匀、相排相吸且无法混比均匀的情况。
“水溶氧化剂、改良后的还原剂玉米芯，加以包覆技术，这样制作而成的生物含能弹胶药是名副其实的钝感炸药。”赵宏表示。
技术研究与应用研究同步进行。2020年至2023年，国防科大与浏阳、醴陵市多家烟花厂开展生物含能弹胶药合作测试。数据显示，新材料在色彩亮度、升空高度等燃放效果上高于传统烟花爆竹产品，且安全系数较高。与此同时，与药剂相对应的自动生产线也相继研发成功。
当前，生物含能弹胶药工艺和基于该工艺的自动生产线已申请多项发明专利，专利权人为国防科大。技术护城河逐步形成，新材料、新技术的落地应用也正加快推进。
