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生物可降解塑料:何时能拦住网购狂欢后的环境“买单”

来源:科技日报2021-12-01 09:42

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  我国可降解塑料产业已经历了多次技术革新,从光降解塑料到淀粉添加型降解塑料再到可全降解的生物可降解塑料。

  数据显示,过去5年我国生物可降解塑料消费量平均年增速在20%左右,2019年,我国生物降解塑料消费量约26万吨。

  “双11”已过,“双12”即将到来,在“买买买”以及海量快递包裹的背后,是塑料包装废弃物的持续增加,给生态环境保护带来巨大压力。随着各地“禁塑令”“限塑令”的实施,在快递和日常生活中推广使用可降解材料,特别是生物可降解塑料,不失为减少环境污染的一个有效途径。

  何为生物可降解塑料?推广和普及生物可降解塑料还面临哪些挑战?科技日报记者就这些问题对相关专家进行了采访。

  并非仅“生物”造但要靠微生物降解

  生物可降解塑料又称生物降解塑料、生物分解塑料,可在自然界中,或在堆肥、厌氧或水性培养液等特定条件下,依靠细菌、霉菌和藻类等微生物的作用,最终被完全降解成二氧化碳、甲烷、水等。

  生物可降解塑料,“生物”二字是指需要用微生物来降解,并不意味着必须用生物材料来生产。同济大学生态文明与循环经济研究所所长杜欢政教授解释说,生物可降解塑料可以用石油来生产,也可以用生物基材料来生产。比如聚乳酸(PLA)是目前全球范围内产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物可降解塑料。PLA是以乳酸为主要原料聚合而成的聚合物,可以用淀粉生产,也可以用石油生产。

  “根据生物降解塑料的原料来源,可将其分为生物基生物降解塑料、石化基生物降解塑料两类。”中国塑料加工工业协会降解塑料专业委员会副秘书长刁晓倩说,石化基生物降解塑料是指以化学合成的方法,将石化产品聚合制成的可生物降解的塑料,比如聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)。

  生物基生物降解塑料的原料来源非常广泛。根据来源,主要可分为四类:第一类为天然材料直接加工得到的塑料,天然材料来源有植物和动物两类,植物来源包括纤维素、木质素等,动物来源包括明胶、甲壳素、壳聚糖等;第二类为微生物发酵和化学合成共同参与得到的聚合物;第三类为由微生物直接合成的聚合物;第四类为以上这些材料共混加工得到的,或这些材料和其他化学合成的生物降解塑料共混加工得到的。

  可降解塑料产业经历多次技术革新

  在海口、三亚等地,记者发现,无论是去商超购物还是喝奶茶、咖啡等,使用的购物袋、吸管等都由生物可降解塑料制成。2020年12月1日起,海南已正式禁止一次性不可降解塑料制品的使用。

  不过,当消费者拿到可降解塑料制品时,可能想不到,可降解塑料产业已经历了多次技术革新、多次试错和纠偏。

  “光降解塑料”是我国生物降解塑料行业的发端。20世纪70年代早期,塑料薄膜技术进入我国,应用在农业领域,提高了作物单产。但随着越来越多的塑料薄膜累积在土壤中,带来了“白色污染”等问题。

  基于此,光降解塑料应运而生。光降解塑料烯烃聚合物被光照射后可从大分子变为小分子链段,但这仅仅是“崩解”而已,不能从根本上将聚合物降解成对环境无害的物质。崩解产生的小碎片依然残留在土壤中,无法回收,更影响植物根系的生长,甚至可能会经由食物链进入人体,危害人体健康。

  “光降解”之路不通,于是到20世纪90年代,可降解塑料进入淀粉添加型降解塑料阶段,产品研发主要集中于“填充型淀粉塑料”方向。填充型淀粉塑料主要是将淀粉作为填料填充于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等中,通常其填充量达10%—30%。

  “填充型淀粉塑料本质上仍含有PE、聚苯乙烯(PS)等聚烯烃聚合物,只能部分降解,仍存在环境危害。”杜欢政说,如今,可降解塑料到了全降解塑料阶段。全降解塑料包括PLA、PBAT、聚羟基脂肪酸酯(PHA)以及其他天然高分子材料类生物可降解塑料等。大多数都具有完全可生物降解、较好的机械性能和加工性等优点。

  数据显示,过去5年我国生物可降解塑料消费量平均年增速在20%左右,2019年,国内生物降解塑料消费量约26万吨。随着禁限塑政策密集出台和逐步落地,重点替代领域为一次性薄膜、快递包装、线上外卖等。据估算,到2025年,上述领域预计可实现生物可降解塑料的大幅替代,保守预估需求量约693万吨,而到了2030年则需约1386万吨。

  生物可降解塑料发展瓶颈正逐步打破

  生物可降解塑料除在一次性薄膜、快递包装等领域可替代传统塑料外,还可用于农用地膜、纺织纤维、耐用塑料餐具、汽车工业制品、泡沫制品、3D打印材料等领域。

  然而,前瞻产业研究院在《可降解塑料产业图谱:概况、发展历程、生产工艺趋势和瓶颈》一文中指出,生物可降解塑料发展还面临多重挑战。例如,目前市场上生物可降解塑料袋的价格是传统塑料袋的3倍以上,如无强制性法规,难以在市场上推广;缺少强制性标准,特别是各地对生物可降解塑料的标准参差不齐,导致政府监管部门监管困难。

  不过,生物可降解塑料发展瓶颈正在逐步突破。短期来看,随着生物可降解塑料产能逐渐释放,价格增速会逐渐放缓。长期来看,随着原料的多元化和技术的进步,生物可降解塑料产品价格总体将有所下降。

  此外,我国正在推动生物可降解塑料的标准制定工作。工信部表示,下一步,将会同有关部门继续在标准立项、批准发布等环节支持《生物降解材料与制品降解性能及标识要求》《全生物降解饮用吸管》等生物降解塑料领域国家标准制修订工作,为推动塑料污染治理提供技术支撑。

  杜欢政表示,要解决塑料的污染问题,首先是塑料使用减量,其次是加大循环利用力度,然后才是替代。替代包括纸替代、其他材料替代,也包括用可降解塑料替代不可降解塑料。在这样的背景下,生物可降解塑料产业或将得到更快速的发展。(李 禾)

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