成长中的塑料新星:可降解生物塑料

2019-09-09 13:32   1次浏览

塑料,拥有短暂的使用生涯与漫长的降解时间。随着人类使用塑料的时间越来越长,来不及降解的塑料也越来越多。高至稀薄的大气和雨云,低至海底最深的裂谷深渊,塑料无处不在。世界陷入“白色阴影”的笼罩之下,人类开启“自救”模式,垃圾分类如火如荼,塑料转化技术层出不穷,在这此间,可降解生物塑料进入人们视线。

为了摆脱对石油资源的依赖性,以及寻找可持续生产塑料的原料,生物塑料在科学家的研究之下面世。生物塑料中可降解生物塑料在市场份额中虽占比较少,但从长远来看,这种可以在自然循环中无害化的塑料有很大的应用空间。

可降解生物塑料种类

聚乳酸(PLA):可从玉米、秸秆等可再生植物资源中获得,经提炼而出的淀粉是这种生物塑料的生产原料。它有着良好的生物可降解性,在自然界中被微生物分解为二氧化碳和水,是公认的环境友好材料。据悉,在可降解生物塑料中,聚乳酸塑料占比可达45.1%,也是3D打印中常见的使用材料。

聚己内酯(PCL):可分解聚己内酯的微生物分布广泛,在需氧和厌氧的环境中都可以被微生物分解,因而其具有良好的生物降解性。常与淀粉、纤维素类的材料混在一起使用,也常与乳酸聚合使用。

聚羟基烷酸酯(PHA):是由微生物通过与各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯,这种塑料被广泛用来生产盛装垃圾的垃圾袋。

聚羟基丁酸酯(PHB):其中聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)较为常见。聚羟基丁酸酯可用于注塑产品、薄板制品以及泡沫塑料的生产,与植物纤维混合后还可以使产品具有特殊特性。据悉,国外有团队使用碱性天然菌种使糖发酵以及利用城市污水中的细菌进行PHB的生产,从世界范围看,PHB及PHBV是公认的最有希望的生物降解塑料之一。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物:以丁二醇、丁二酸为主要生产原料。可以通过石化生产获得,也可以通过自然界农作物经发酵生产。具有耐热性、易保存、耐水解、易加工等优点,在餐具、一次性医疗用品、农膜、包装等领域较受欢迎。

聚乙烯醇(PVA):经过一定改性后聚乙烯醇类材料可具有良好的生物降解性能。如意大利NOVMANT曾在淀粉中加入PVA,使之能够加工产品和吹膜。水溶性PVA薄膜利用了PVA的成膜性、水和生物降解的特性,能够分解为无害的二氧化碳和水,是一种新型降解材料。

脂肪族芳香族共聚酯:由巴斯夫所制造的脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex),其单体为:己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇。目前生产能力在14万吨/年。同时开发了以聚酯和淀粉为主的生物降解塑料制品。

二氧化碳共聚物:尚未得到大范围的工业化生产,目前我国已有成年产3000吨二氧化碳/环氧化合物共聚物树脂的装置,产品主要应用在包装和医用材料上;低分子量二氧化碳共聚物技术也已投产,产品主要应用在生产聚氨酯发泡材料上。除此之外,如聚酰胺、纤维素、甲壳素、聚糖等尚在研发当中。

可降解生物塑料市场情况

目前聚乳酸、聚羟基烷酸酯是可生物降解的生物塑料领域增长的主要驱动力。高性能的聚乳酸可以很好地替代聚苯乙烯以及聚丙烯的使用。经过数十年研发,聚乳酸已经具有进入市场的商业规模,根据相关机构数据分析,与2018年相比,到2023年其产量或增长60%。

发展环保塑料产业被纳入我国发展循环经济产业的重要内容,在国际上,我国生物降解塑料的的产能约占全球的20%。随着近几年我国对可降解生物塑料的重视、企业的崛起和扩张,未来还有进一步发展的潜力。

结语:人类对塑料可谓是又爱又恨,随着环境压力和对资源枯竭的担忧,生物塑料近年来的成长速度有目共睹,其中关于可降解塑料的研发更值得人期待。就目前而言,距离替代石化塑料的愿景还尚遥远,但是可以看出在可降解生物塑料已有的市场上有很大的发展潜力。持续开发可降解塑料,注重应用拓展,对塑料产业和人类的生存环境都大有裨益。

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