生物可降解塑料发展现状研究

前言

从目前世界各国的研究现状来看, 对可降解塑料的开发虽然较为活跃并部分进入了工厂投放生产, 但是此技术仍有待更深入研究, 以便更多地降低成本、更好地提高性能、更广地扩展市场。

一、生物可降解塑料的分类

生物可降解塑料是指在自然环境下通过生物的生命活动能快速降解、较少或不会造成环境污染的高分子材料。按照降解环境分类可分为非 (或不完全) 生物降解塑料和全生物降解塑料。非 (或不完全) 生物降解是在普通塑料例如聚乙烯 (PE) 、聚丙烯 (PP) 中加入光敏剂、生物诱发剂或热氧化剂等, 加速塑料制品的降解, 用此种方式可以降解的塑料制品与普通的塑料制品价格相当, 具有较高的环保效益。全生物降解塑料包括聚乙烯醇、二氧化碳共聚物、聚乳酸及它们与淀粉共混物和塑料合金等, 其废弃物可以在较短的时间内完全生物降解, 具有巨大的发展潜力, 但是高昂的成本阻碍了规模化生产, 目前仍有待更进一步的研发。生物降解塑料按其降解特性可以分为生物破坏性塑料和完全生物降解塑料;按照其来源还可以分为化学合成材料、微生物合成材料、掺混型材料和天然高分子材料等。

二、世界各国生物可降解塑料研发现状

传统的聚烯烃塑料的合成会排出大量的CO2等污染物且很难降解, 造成严重的塑料污染, 但是与传统塑料不同的是生物可降解塑料的原料来源是可再生的农作物, 废弃后的制品可以在掩埋堆肥情况下完全降解成CO2和水, 没有污染物的产生。目前, 我国已成功研制出新型塑料——二氧化碳塑料, 它是以工业废弃CO2和烃共聚而成, 其CO2的含量为31%-50%, 这样可以将工业废弃CO2变废为宝, 从而减少了温室气体的排放, 缓解大气污染。此外, 随着世界范围内重组DNA技术的日益成熟, 这就为未来用转基因植物研发生物可降解塑料的规模化生产提供了支持, 节省了石油资源, 减轻了环境负担。总而言之, 生物可降解塑料的普及和推广, 其实就是减排CO2的过程, 这将更有利于经济的可持续健康发展。

从世界范围看, 虽然各国对于生物可降解塑料的研发不断取得新的成果, 但是由于生物可降解塑料某些性能指标不合使用标准、成本相对较高, 其市场接受度还不算太高, 尤其在国际油价相对较低、传统塑料价格优势明显的时候推广生物可降解塑料仍存在一定阻力。不可否认的是, 各国经济战略转型所需求的环境效益为生物可降解塑料的推广提供了一个有力的支撑条件。美国普立万 (Poly One) 公司研发推出了一款在100℃以上的温度下都能正常使用、抗冲击性强的生物可降解材料, 该材料采用了PolyOne公司开发的聚烃基丁酸戊酸共聚酯 (PHBV) 制作而成, 可以使家居生活用品在保留原有设计和质量标准的基础上更加环保健康。日本东丽 (Toray) 公司和昭和 (Showa) 公司合作研发的塑料的耐热温度可达150℃, 这种塑料以纤维素和PLA为主要成分, 可以用作电子仪器和电器设备的包装材料。

三、生物可降解塑料的开发动态

根据国际生物可降解聚合物协会 (IBAW) 的研究得知, 全球可生物降解的塑料的使用量已高达10万t/a, 总量增加了2倍以上。虽然这个数据中包括了以石油为原料的生物可降解塑料, 但是随着科技的发展, 越来越多的人将选择使用天然材料制作的可降解塑料, 并且当前用植物油和淀粉制作的生物可降解塑料已经打开了一片光明的市场。

生物聚酯PHA作为一种生物法合成的新型高分子材料已经在医药、电子等领域开展使用了, 它是通过微生物的大规模发酵制成的, 具有类似于传统塑料的特性并有可操作的生物降解性。但是该塑料的生产成品较高, 极大地限制了它的推广。其酯基在自然环境中易被酶或微生物分解的化学合成材料脂肪族聚酯已经被应用开发在了多种产品上, 比如聚丁烯琥珀酸酯 (PBS) 、聚己内酯 (PCL) 等。掺混型材料是指将2种或2种以上的高分子共混聚合而成, 其中至少有1种组分是生物可降解物质, 其组分多采用纤维素、淀粉等天然高分子物质, 尤以淀粉居多。意大利是世界上最早开始研发生物可降解塑料的国家之一, 在众多生产研究机构中最著名的是Novamont公司, 它主要生产淀粉类的生物可降解塑料, 已被应用于多个领域中, 年产量约4万t/a。

在2006年美国谷物培育者协会年会上, 用谷物生产聚合物的制造商Cereplast公司发言, 生物聚合物的价格已经可以与以石油为原料制作的塑料价格相竞争, 而美国先进的纳米技术更为其提供了强有力的技术支撑, 我们相信, 未来的塑料市场将是生物可降解塑料独占鳌头, 国家的社会效益、经济效益和环境效益也将逐渐达到和谐共赢。

摘要：生物可降解塑料在“白色塑料”造成严重环境问题的现今显得益发重要, 世界各国为致力于生物可降解塑料的研发投入了大量的人力、物力和财力, 并取得了显著的成果, 生物可降解塑料在塑料市场上显示出了巨大的发展潜力。

关键词：生物可降解塑料,发展现状,研究动态

参考文献

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