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“叫好不叫座”的生物可降解塑料,未来是否有出路?
日期:2019-1-4 江苏化工网
      塑料工业是随石油化工的发展而快速发展起来的,以取材容易、价格低廉、加工方便轻质耐用等优点,广泛应用于社会的各个领域,给人们生活带来了极大的方便。但同时,由于大量的废弃塑料制品难于分解,构成了日益严重的“白色污染”,制备环境友好的可降解塑料来代替传统塑料近年来受到了普遍关注。

目前可降解塑料发展状况如何,社会各界对可降解塑料所能发挥的环保效应又持怎样的态度?

可降解塑料都有哪些种类

可降解塑料主要包括生物降解塑料、光降解塑料、光和生物降解塑料、水降解塑料四大类,其中以生物降解塑料的研究最为深入,应用也最为广泛。下图为生物可降解塑料的主要分类。

    

聚羟基脂肪酸酯是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯。其中最为常见的有聚3-羟基乙酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHBPHV的共聚物(PHBV),在生物医学材料、电学材料以及包装材料等方面讲发挥其重要作用。通过共聚(PHBV)可以改善PHB因其洁净度高、较脆的弱点,提高了其机械性能,另外耐热性、耐水性也好。由于价格高目前主要还是应用在医学和其他要求高的领域。  

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源如玉米所提取的淀粉原料制成,淀粉原料经发酵过程制成乳酸,再通过化学合唱转换成聚乳酸,其具有良好的生物可降解性,使用后被自然界中的微生物完全降解,最终生成CO2和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。  

有氧无氧条件下,PCL都可以被微生物完全分解。PCL具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单,成本较低。PCL的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。同时PCL和多种聚合物具有很好的相容性,如PEPPPVAABS、橡胶、纤维素及淀粉等,通过共混,以及共聚可得到性能优良的材料。尤其是其与淀粉的共混或共聚,既可保持其生物降解性,又可降低成本,因而深受注目。  

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是典型的聚酯生物分降塑料,可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。PBS以脂肪族丁二酸、丁二醇为主要生产原料,既可以通过石油化工产品满足需求,也可以通过淀粉、纤维素、葡萄糖等自然界可再生农作物产物,经生物发酵途径生产,从而实现来自自然、回归自然的绿色循环生产。而且采用生物发酵工艺生产的原料,还可以大幅降低原料成本,从而进一步降低PBS成本。  

我国生物可降解塑料产品种类最全

从全球范围内来看,生物降解塑料最主要的需求来自欧洲,主要原因是欧洲国家对完全生物降解塑料的使用具备最强大的政策支持。目前全球宣布投资建设完全生物降解塑料的企业很多,但是真正能够大批量供货的企业很少。主要的厂商有BASF,已有14万吨产能,应用于膜级产品;北美的Natureworks,具备14万吨PLA产能,同时在泰国新建15万吨产能预计2015年投产;与之形成直接竞争的只有BASF,但是由于行业仍处于垄断供应,全球市场供不应求,因此暂时仍不存在竞争压力。

我国是全球目前唯一可以生产所有生物可降解塑料产品种类的国家,各个品种的产品研究也处于世界前列,而且近年来产能扩张迅速,近几年中国生物降解塑料产能年复合增长率超过21%。据统计我国主要的生物降解塑料生产企业有金发科技股份有限公司、武汉华丽环保科技有限公司、安庆和兴化工有限责任公司、浙江杭州鑫富药业有限公司等。但是,现阶段我国生物可降解塑料市场还没有打开,需求量相对较少,国内大量生物可降解塑料产量用于出口,内销规模相对较小。在国家政策利好以及应用范围不断拓展等刺激下,可降解塑料市场持续走强。

各国对生物可降解塑料的政策与研究

根据美国咨询公司弗若斯特沙利文发布研究报告预测,未来几年,生物降解塑料的市场需求将快速增长,预计到2020年全球生物降解塑料需求总量将达到322万吨左右,年均需求增长速度超过16%。根据欧洲生物塑料协会的调查,当前全球生物塑料总年产能占据塑料总年产能(3.35亿吨)的大约1%。预计至2023年,全球生物塑料生产产能将由2018年的211万吨上升至262万吨。欧盟、英国均已出手资助生物塑料项目。

美国

美国Freedonia集团于发布预测报告,认为在今后几年内美国对生物可降解塑料的需求将以年率15%的速度增长。据称,不断上涨的原油价格也使生物可降解塑料的应用不断升温,生物可降解塑料来自于可再生资源如谷物,与石油基常规树脂相比,成本更具竞争性。美国业已提出新的能源和环境法案预计将包括排放交易法规或碳税,这使人们更加重视环境。与传统的塑料相比,生物可降解塑料将更受青睐。

日本

近年来,日本政府大力推广生物塑料,这类外观和普通塑料差别不大却有益环境的塑料有望成为解决白色污染的途径之一。日本政府为推进生物塑料等可再生资源的使用出台了《生物技术战略大纲》和《生物质日本综合战略》,其中提到,扩大生物塑料的使用是一项重要课题。

欧洲

西欧严格的立法环境是该地区生物可降解塑料发展的主要动力,包括包装废弃物的回收与再生法令、禁用塑料袋、以及其他关于废弃物处理的法律,倡导避免固体废弃物的填埋处理。在西欧,由于高昂的填埋处理费用和收税,垃圾填埋成本要比欧洲其他地区和北美地区高;同时,西欧的堆肥设施相对发达,公众环保意识较高,这些都促进了生物可降解塑料在西欧市场的发展。

    生物可降解塑料在中国仍呈现“叫好不叫座”的状况,主要在于与传统石油基塑料相比,生物可降解塑料产品价格较高,是其参与市场竞争的致命弱点,在市场推广方面必然会困难重重。国家虽然已经出台了《生物产业发展规划》,但在国家政策方面还需进一步加强强制推动力。显而易见,在当前节能减排的严峻形势下,发展生物可降解塑料具有重要的战略意义。尽管生物可降解塑料的应用仍存在许多问题,但巨大的发展潜能使其成为解决环保与发展矛盾、实现社会可持续发展的必然趋势。
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