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降解塑料开发应用及前景

一、方兴未艾

1.生产发展概况

目前，生产降解塑料的主要国家有美国、意大利、德国、加拿大、日本、中国等，生产的品种包括光降解、光／生物降解、光／氧／生物降解、崩坏性生物降解、完全生物降解塑许多应用计算机技能的装备并没有挑选PC料等。其中光降解塑料技术较为成熟，但由于其降解作用受地理、气候、环境制约很大，因此用途受到一定限制。近年上面有4个内6角螺丝来，在发达国家中如美国、日本、德国、意大利等以完全生物降解塑料的开发研究最为活跃，而为了降低成本，完全生物降解塑料与天然材料如淀粉、纤维素等共混又成为热点中的热点。上述材料在一定环境条件下，可在较短时间内降解成二氧化碳和水，但价格高昂，约为普通塑料的倍。目前，除医用及高附加值包装材料外，对环境负荷较大的一次性包装膜(袋)、垃圾袋、餐饮具以及地膜、育苗钵等大宗产品市场难以涉足，因此产量不大。

据ECN报告，1998年全世界完全生物降解塑料年产量约3万t。到2001年，美国、西欧、日本等国的产量将增加到7万t，其中美国约占1／2，西欧占1／3。而在发展中国家，由于国情不同，降解塑料的发展必须根据本国技术、经济实力以及塑料垃圾的成份和处理情况综合考虑，因此目前以崩坏性生物降解、光／生物降解、光／氧／生物降解、光／钙降解塑料为研究开发重点，其中具代表性的是天津丹海公司开发的高淀粉填充PE的生态系列产品，不仅具有良好的生物降解性能，而且可以节约有限的石油资源、减少垃圾产量，其废弃物又有利于堆肥化处理，符合减量化、再资源化和无害化的环境治理对策，受到国内外的极大关注。

2．降解塑料试验评价方法和标准进步建立和完善

降解塑料的试验方法和标准对降解塑料的降解性能评价和推向市场至关重要。近年来，美国(也是淄博市主城区南部区域产业优化升级的重要起步区ASTM)、欧洲(CEN)、德国(DIN)、日本(JIS)和国际标准组织(ISO)正在制订或已经制订了一系列生物降解塑料试验方法标准，以评估不同环境／处理条件下塑料的降解性能。

二、任重道远

国内外降解塑料的研究开发虽已取得了长足进步，但在发展中也存在不少问题。

1．缺乏统一的标准和评价方法

目前世界上仅有完全生物降解塑料的统一定义和国际统一的评价试验方法和标准，但对崩坏性生物降解塑料、环境降解塑料尚没有统一的定义和试验评价方法，从而对其在环保中的作用缺乏正确统一的认识和确切的评价，以致引起一些争议和造成技术市场和产品市场比较混乱的现象。有关专家提出，关于EDPs的定义不能脱离垃圾生产和相关管理的全球框架，应在目前发展水平上分析EDPs的地位，并从未来发展加以考虑制定一个企业家、科学家、政府官员共同认可的综合定义以及科学合理、可操作的试验评价方法和标准。

2.科研开发力度有待加强

近年来，国外投入了大量人力和财力研究开发完全生物降解塑料，虽已成功开发了不少品种，如PHB、PHBV、PHAs、PLA、PCL、PBS和热塑性淀粉等等，但在物理性能、加工性能、成本等方面还存在不少问题，如由微生物生产的生物降解塑料还存在成本高、耐热性差和机械强度面窄等问题。许多科研机构正在通过菌株育种改良、培养方法改良及聚合物生产菌的探索等途径进行改善；由天然高分子生产生物降解塑料还存在缺乏热可塑性、不易加工和湿强低等问题，正在加强研究开发新的加工方法，改善耐水性、耐热性，并研究与其他物质如纤维素、多壳质等混用来改进性能；利用合成高分子开发的生物降解塑料存在的主要问题是要达到完全降解必须严格控制共聚合反应，因此开发共聚合反应的控制手段、探明物理化学性质和生物降解性的关系以及在PE、PP通用高分子中引入酯基和氢氧基等方法成为当前的热门研究课题。

3．对降解塑料的要求提高

光／生物、崩坏性降解塑料的自身技术，如更合理的工艺配方、准确的时控性，用后快速降解性和完全降解性以及边角料回收利用技术还有待进一步完善和提高。特别是准确时控性，因受制约因素很多，至今仍是一个难点。另外，要求降解塑料使用前和使用过程中性能要稳定，而在用后又要求快速降解，稳定与降解是一对矛盾，要在同一产品不同周期实现，难度也是很大的。

因此，当前的任务是根据不同用途要求及环境条件，进一步深化研究，并通过分子设计，改进配方。同时，积极研究开发高效价廉的光敏剂、氧化剂、生物诱发剂、降解促进剂、稳定剂、加工助剂等，开发符合环境要求的EDPs。

4．价格因素的制约作用

当前降解塑料价格一般较普通塑料高一些，由于它既具有同类普通塑料的性能，又具有用后易降解的环保功能，从按质论价而言，这是合理的。但当前是商品经济社会，价格起杠杆作用，再加上人们环保意识淡薄，力值分辨率几近都能到达10万分之1因此价高一些就难以推广，特别是完全生物降解塑料，其高昂的价格音响IC，更成为推广应用的壁垒。国外虽已有多家公司建成工业化生产装置，但其产品仍很难进入消费品市场。

当前，正在加速研制开发生物降解塑料与天然有机材料或无机材料填充共混或合金化技术以及完全生物降解塑料与天然材料涂层复合技术，以期进一步降低降解塑料成本。

三、前景看好

降解塑料的发展尽管存在种种问题和争议，但通过10多年的研究与应用实践，充分证明了无论从地球环境保护的实际角度，或从开发取之不尽的可再生资源，还是从合成功能性高分子和医用生物高分子的高科技产品视角来看，发展降解塑料都挖泥机具有重要意义。符合可持续发展战略的要求，因此其前景看好。

1．从环境保护角度分析

当前世界塑料产量已超过1.5亿t，发达国家人均塑料消费量超过100kg，而发展中国家仅kg。进入21世纪，随着全球经济一体化的进展，发展中国家的经济水平将会大大提高，塑料人均消费水平也势必进一步增加。据预测，2010年全世界塑料需求量将达到2亿t，如按其中难以收集的一次性塑料材料和制品占20%计算，则每年产生的塑料垃圾将达到4000万t，由于其质轻、体积大，在城市固体垃圾中所占体积与重量比为3:1，增加了收集和处理的难度。面对如此沉重的环境负荷，如何把它的影响降到最低点，已成为全球范围关注的热点。

过去塑料垃圾的处理与城市固体废弃物处理方法一样，即采用填埋、焚烧、回收利用，美国主要为填埋，日本和德国则以焚烧回收热量为主。20世纪90年代加强了回收利用，但由于近年来填埋场地严重不足，焚烧处理又遇到二口恶英排放量控制的问题，因此也日益受到限制。回收利用是保证国民经济持续发展，经济、资源、环境相互协调的有效办法，但现实生活中，有许多一次性塑料废弃物是难以收集或不宜收集成从经济角度考虑没有收集价值的，因此采用降解塑料被认为是明智的选择。特别是近年来许多农田土壤受环境及化肥的影响，严重缺乏有机质，土质逐年下降。因此欧美国家垃圾堆肥化处理发展很快，盛装厨余废弃物和庭院落叶必须采用降解塑料袋。实践证明，降解塑料和堆肥化相结合是治理环境污染的一种好办法。

2．从合理利用费源分析

20世纪塑料材料的迅猛发展是建立在原料来源于丰富的石油化工产品基础上的。据有关资料显示，世界石油在21世纪中叶将面临枯竭。因此从可持续发展的观点出发，节约有限资源、合理利用资源和开发新的原料，成为21世纪初全球性的重要发展战略和焦点。

目前开发的高淀粉、高碳酸钙填充的崩坏性降解塑料，减少了有限资源的利用，达到了减量化的目的，而且经实验室和实地应用检测证明，在一定环境条件下，经一定周期可以崩碎成易被环境消纳的无害化小碎片甚至粉末，从而可以使垃圾减容减量，达到减轻或抑制环境污染的目的。完全生物降解塑料主要采用可年年再生的天然材料为原料来源，不仅节约了石油资源，而且又可在较短时间内回归自然循环。

3．从合成新型材料的角度分析

开发生物降解塑料，它的重要意义不仅仅在于环保的需要，而更重要的是它是一种新型功能性材料和医用生物高分子材料，如生物体内分解吸收材料，手术缝线，医药农药缓解材料，保水、吸水性材料，阻氧性材料等等。这些塑料作为高科技材料，在满足社会特殊需要和造福人类方面将展示巨大的发展前景。

4．从需尼龙滑块求分析

塑料是一种新型材料，它的发展不可能受人们的意志制约。因此，随着塑料的广泛应用，由此产生的塑料垃圾对环境的污染不可忽视，对此积极的态度是采用科技进步的办法，多法并举，防治结合。目前，联合科学和高科技国际中心把环境降解塑料子项目作为重点，并且提出塑料垃圾的治理要与塑料制品开发有机结合，这些问题对发展中国家及其逐步繁荣的经济尤为重要。因此，降解塑料应有自己的定位，有需要就会有市场。

据国外资料预测，21世纪降解塑料在塑料材料总需求量中将占3%-10%。如果按2010年世界塑料总需求量达2亿t、降解塑料保守估计占3%计算的话，其需求量将达到600万t，市场潜力是很大的，前景看好。