[基礎(chǔ)科學(xué)]中國(guó)降解塑料行業(yè)分析

1、.淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料，是淀粉經(jīng)過(guò)改性、接枝反應(yīng)后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產(chǎn)品，在工業(yè)上可以代替一般通用塑料等，可以用作包裝材料，防震材料，地膜，食品容器，玩具等。淀粉基生物降解塑料已有30年的研發(fā)歷史，是研發(fā)歷史最久、技術(shù)最成熟、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大、市場(chǎng)占有率最高的一種生物降解塑料。淀粉與PE、PP、PVA、PCL、PLA等聚合物共混粒料已批量生產(chǎn)。國(guó)外淀粉基塑料產(chǎn)品生產(chǎn)商主要有意大利的Novamont公司、美國(guó)的Warner-Lambert公司和德國(guó)的Biotec公司。我國(guó)積極研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化的單位主要有中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、江西科學(xué)院、

2、北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、天津大學(xué)比澳格(南京)環(huán)保材料有限公司、廣東上九生物降解塑料有限公司、廣州優(yōu)寶生物科技有限公司、浙江天示生態(tài)科技有限公司、中京科林新材料(深圳)有限公司、武漢華麗科技有限公司、哈爾濱綠環(huán)降解塑料有限公司、黑龍江綏化綠環(huán)降解塑料有限公司、煙臺(tái)萬(wàn)利達(dá)環(huán)保材料有限公司等。國(guó)內(nèi)最大的生產(chǎn)廠家是武漢華麗和比澳格(南京)。武漢華麗預(yù)計(jì)產(chǎn)銷規(guī)模10萬(wàn)噸，比澳格(南京)現(xiàn)已形成數(shù)萬(wàn)噸淀粉基塑料規(guī)模。其他幾個(gè)大型企業(yè)均達(dá)到年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)規(guī)模，總產(chǎn)量占到我國(guó)生物降解塑料產(chǎn)量的60%以上，并出口日本、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、澳大利亞、美國(guó)歐盟等國(guó)家。聚乳酸生物塑料（PLA）PLA是以乳酸為原料聚

3、合生成的高分子材料，具有無(wú)毒、無(wú)刺激性、強(qiáng)度高、易加工成型和優(yōu)良的生物相容性等特點(diǎn)，制品在使用后可完全降解，因此，PLA是一種能真正達(dá)到生態(tài)和經(jīng)濟(jì)雙重效應(yīng)的生物環(huán)保材料，是近年來(lái)開(kāi)發(fā)研究最活躍、發(fā)展最快的生物降解塑料。PLA可用于一次性飯盒以及其他各種食品、飲料外包裝材料；適合加工成高附加值薄膜，取代目前易破碎的農(nóng)用地膜；在生物醫(yī)用材料中可用于醫(yī)用縫合線、藥物控釋載體、骨科內(nèi)固定材料、組織工程支架等。目前世界PLA生產(chǎn)商有近20家，主要集中在美國(guó)、德國(guó)、日本和中國(guó)。美國(guó)NatureWorks公司是目前世界上最大的PLA生產(chǎn)廠家，年產(chǎn)能達(dá)到14萬(wàn)噸，其以玉米等谷物為原料，通過(guò)發(fā)酵得到乳酸，再聚合

4、生產(chǎn)生物降解塑料聚乳酸。該公司計(jì)劃在亞洲建設(shè)其第二個(gè)PLA生產(chǎn)基地，規(guī)模同樣為14萬(wàn)噸/年，目前正在對(duì)泰國(guó)、馬來(lái)西亞、中國(guó)3個(gè)國(guó)家的PLA原料來(lái)源及市場(chǎng)增長(zhǎng)前景進(jìn)行評(píng)估。在聚乳酸產(chǎn)能和消耗量都不斷擴(kuò)張的同時(shí)，聚乳酸的應(yīng)用日益走向成熟。2010年，全球PLA總生產(chǎn)能力約為18萬(wàn)噸/年，與2009年的15.7萬(wàn)噸/年相比，凈增加2.3萬(wàn)噸，提高了14.6%。2010年全球PLA消費(fèi)量約12萬(wàn)噸（純樹(shù)脂），需求以西歐、北美為主，亞洲的消費(fèi)量正在不斷增長(zhǎng)。目前，PLA的主要消費(fèi)領(lǐng)域是包裝材料，占總消費(fèi)量的65%左右；其次為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，約占總消費(fèi)量的26%。2007年開(kāi)始，我國(guó)聚乳酸貿(mào)易頻繁。在產(chǎn)業(yè)化

5、初期，由于國(guó)外聚乳酸下游應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展成熟且應(yīng)用范圍廣泛、市場(chǎng)消費(fèi)大，我國(guó)聚乳酸大部分出口到國(guó)外，其價(jià)格也受國(guó)外聚乳酸行業(yè)價(jià)格的制約。但近幾年隨著國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大及需求量快速提升，我國(guó)聚乳酸的進(jìn)口量逐年遞增，同時(shí)出口量快速下降。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)掀起了PLA項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)熱潮，2010年，我國(guó)很多玉米深加工企業(yè)或生物化工企業(yè)都計(jì)劃步入聚乳酸的行列。截至2011年3月，國(guó)內(nèi)PLA年產(chǎn)能達(dá)到1.2萬(wàn)噸左右，規(guī)劃產(chǎn)能約為14萬(wàn)噸/年。國(guó)內(nèi)最大的生產(chǎn)企業(yè)是浙江海正生物材料股份有限公司，產(chǎn)能5000噸。從2007年開(kāi)始，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)級(jí)聚乳酸生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)聚乳酸產(chǎn)品逐漸投放市場(chǎng)，市場(chǎng)價(jià)格逐步下降，目前平

6、均售價(jià)約在2.1萬(wàn)元/噸左右。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）聚丁二酸丁二醇酯由丁二酸和丁二醇經(jīng)縮聚而得，是目前世界公認(rèn)的綜合性能最好的生物降解塑料。由于PBS綜合性能優(yōu)異，性價(jià)比合理，用途極為廣泛，可用于包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料、生物醫(yī)用高分子材料等領(lǐng)域。目前，全球能夠產(chǎn)業(yè)化并且已經(jīng)市場(chǎng)化生產(chǎn)PBS的國(guó)家只有美國(guó)和日本，日本昭和高分子公司和美國(guó)Eastman公司建有規(guī)模分別為5000噸/年和15000噸/年的生產(chǎn)裝置。我國(guó)PBS產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在積極推進(jìn)中。2007年，杭州鑫富藥業(yè)公司建成2萬(wàn)噸/年P(guān)BS生產(chǎn)線。2008年，邗江格雷絲高分子材料有限公司建

7、成2萬(wàn)噸/年的PBS生產(chǎn)線。海爾工程塑料中心、上海申花集團(tuán)、福建恒安集團(tuán)等企業(yè)對(duì)PBS在一次性包裝用品、衛(wèi)生用品、餐具等領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣進(jìn)行了有效開(kāi)拓。上海申花集團(tuán)PBS制品已經(jīng)面市，改性材料、擠出片材已經(jīng)小批量出口韓國(guó)。廣東金發(fā)公司已建成年產(chǎn)1000噸/年生產(chǎn)線，安徽安慶和興化工和清華大學(xué)合作也已籌建5000噸/年規(guī)模生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)PBS的工業(yè)化生產(chǎn)仍然采用石油基丁二酸和丁二醇，其合成工藝有待改進(jìn)。需要通過(guò)微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丁二酸單體，改善PBS產(chǎn)品性能，降低對(duì)石化資源的依賴。但是微生物發(fā)酵法制備PBS單體需具有經(jīng)濟(jì)可行性，才能推進(jìn)生物基丁二酸單體生產(chǎn)PBS的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。微生物合成聚羥基脂肪酸酯

8、聚羥基脂肪酸酯屬于天然高分子聚酯，是很多細(xì)菌在特定條件下合成的一種細(xì)胞內(nèi)聚酯。已有超過(guò)90個(gè)屬的細(xì)菌被發(fā)現(xiàn)可以合成超過(guò)150種以上不同結(jié)構(gòu)的PHA。目前已經(jīng)商品化的PHA產(chǎn)品主要有聚羥基丁酸（PHB）、羥基丁酸與羥基戊酸的共聚物（PHBV）和羥基丁酸與羥基己酸的共聚物（PHBHHx）。目前國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的PHA只有PHB以及PHBV，分別由奧地利林茨化學(xué)公司和英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司在上世紀(jì)80年代實(shí)施。美國(guó)從事生物塑料研發(fā)的Metabolix公司和農(nóng)產(chǎn)品巨頭阿徹丹尼爾米德蘭（ADM）公司將建成產(chǎn)能為5萬(wàn)噸/年的PHA生產(chǎn)裝置。意大利Bio-On公司在生物塑料研發(fā)領(lǐng)域還與糖類生產(chǎn)商Co.P

9、ro.B公司合作開(kāi)發(fā)甜菜制備生物塑料聚羥基烷基酸酯的生產(chǎn)技術(shù)，并計(jì)劃建設(shè)1萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)裝置。Telles公司在美國(guó)愛(ài)荷華州的Clinton擁有5萬(wàn)噸/年Mire PHA樹(shù)脂生產(chǎn)裝置。我國(guó)PHA研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)處于世界的前沿，其中有清華大學(xué)、中科院微生物所、長(zhǎng)春應(yīng)化所、汕頭大學(xué)、天津國(guó)韻生物科技公司、寧波天安生物材料公司、廣東聯(lián)億生物工程公司和江蘇南天集團(tuán)等多家從事PHA生產(chǎn)和研發(fā)的單位，預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)將成為世界上生產(chǎn)PHA品種最全，產(chǎn)量最多的國(guó)家。美國(guó)NOVON公司為世界上最大的降解塑料公司，企業(yè)總投資1億美元，很快生產(chǎn)出取代傳統(tǒng)產(chǎn)品的可降解塑料農(nóng)地膜、包裝袋、垃圾袋及可降解的一次性快餐盒、飲

10、料杯、礦泉水瓶等，用途十分廣泛。其產(chǎn)品除覆蓋美國(guó)大部分地區(qū)外，還外銷加拿大、南美及歐洲各國(guó)。目前世界上只有美國(guó)、英國(guó)、意大利和日本能生產(chǎn)完全降解塑料，但產(chǎn)品售價(jià)是普通塑料產(chǎn)品的6倍到8倍，無(wú)法進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用。目前，國(guó)際上生物可降解塑料的發(fā)展較為迅速。美國(guó)已有40多家公司生產(chǎn)可降解塑料，其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域，如將乳酸進(jìn)一步聚合制成生物可降解塑料；意大利利用玉米淀粉生產(chǎn)生物可降鷦塑料，年生產(chǎn)能力達(dá)3萬(wàn)噸。美、法、意等國(guó)已壟斷數(shù)十億美元的國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)外再生塑料制品中使用量較大的有PE牛奶包裝容器ET瓶以及其它各種塑料包裝容器。 在英國(guó)舉辦的生物降解塑料展會(huì)上，生產(chǎn)公司要求制定包裝材料

11、和農(nóng)膜有關(guān)政策和稅制優(yōu)惠措施。今后生物降解塑料(已二酸三醇對(duì)苯二甲酸)，商品名“Ecoflex”，生產(chǎn)能力將不斷擴(kuò)大。Eastmao公司生產(chǎn)共聚酯系生物降解塑料，商品名“FasterBio”，用于Roquefl公司的淀粉基食品用托盤，制品正在德國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)中。 此外，英國(guó)一公司已成功地用玉米合成了生物降解塑料，作為天然高分子有植物和動(dòng)物兩種來(lái)源。屬于前者的如各種纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等；屬于后者的如明膠、甲殼素、朊乙?；讱に睾蜌ぞ厶堑?。目前的重點(diǎn)是把天然高分子接枝在合成高分子上，如可把直鏈淀粉、纖維素與聚氨酯相接枝，明膠與丙烯酰乙酯的共聚、淀粉與聚乙烯的接枝等。另外，美國(guó)NATICK

12、研究所用殼聚糖和殼多糖為主要原料，加入第三組份進(jìn)行共聚，加工所得的半透明薄膜具有一般塑料的強(qiáng)度，在土壤中經(jīng)幾周時(shí)問(wèn)，即可分解。 德國(guó)巴斯夫公司“Eeoflex”的生物降解塑料，年產(chǎn)業(yè)化能力為3萬(wàn)噸；荷蘭Rodenburg Biopolymers公司正成為歐洲生物降解塑料市場(chǎng)的新龍頭，其年生產(chǎn)能力已達(dá)到4萬(wàn)噸；Ga呼一Dow公司是目前世界生物降解塑料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模最大的公司，主要生產(chǎn)聚乳酸系列的生物降解塑料，現(xiàn)已建成年產(chǎn)14萬(wàn)噸的生產(chǎn)規(guī)模。 意大利Noramont公司生產(chǎn)淀粉基生物降解塑料，商品名稱“MaterBi”，2003年年產(chǎn)能力為20噸，生物降解塑料市場(chǎng)規(guī)模為12萬(wàn)噸。主要用途為包裝材料

13、、堆肥袋、衛(wèi)生用品、一次性餐具、農(nóng)用地膜等，市場(chǎng)規(guī)模到2004年為120噸。 美國(guó)Cargill Dow公司開(kāi)發(fā)出聚乳酸系生物降解塑料，商品名為“Nature Worke”。在2005年底建成了年產(chǎn)140噸規(guī)模的能力，成為世界生物降解塑料工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模較大的公司。Frathshell公司生產(chǎn)的復(fù)合涂層體系的生物降解塑料，原料為淀粉、再生纖維素、生物降解聚合物等。Dupeont公司生產(chǎn)聚酯系生物降解塑料，商品名“Biomax”。Frsthshell公司和McDonald公司擬采用Biomax作為容器的表面涂層，正在共同開(kāi)發(fā)中。Enrironmental Prodnct公司開(kāi)發(fā)PVA水溶性降解塑料

14、，用于薄膜、注塑品、堆肥袋等包裝材料。澳大利亞Constatial公司開(kāi)發(fā)淀粉低分子量PVA系生物降解甥料，目前處于中間試驗(yàn)中。 美國(guó)WiUow Ridge Plastics公司和CE Biofilms公司宣稱已開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量、低成本降解母料，可使聚乙烯(PE)聚丙烯烴(PO)載體中加入專用添加劑母料即可使聚烯烴產(chǎn)品9個(gè)月至5年內(nèi)完全生物降解，制品成本價(jià)格與普通LDPE和PP相當(dāng)。 ECM公司出售擁有專利的生物降解添加劑，這一添加劑利用LDPE作為載體制成母料，在制品生產(chǎn)中添加量為1，根據(jù)降解的環(huán)境不同，PE和PP產(chǎn)品在9個(gè)月至5年內(nèi)即可完全生物降解。ECM母料的活性成份引發(fā)一系列的類似作用，使

15、聚烯烴混料掩埋或像垃圾一樣處理后，在一定的時(shí)間內(nèi)降解。 日本三洋Mavic媒體公司成功開(kāi)發(fā)了一種光盤，這是世界上首次采用商品化聚乳酸生物降解塑料生產(chǎn)的光盤，在通常使用條件下，其耐用性與當(dāng)前使用的聚碳酸酯光盤在同一水平上。三洋已經(jīng)為這種光盤開(kāi)發(fā)了新型壓制和精確成型技術(shù)，一根玉米棒可制成1O張光盤，計(jì)劃最初支持三種類型的光碟：音樂(lè)CD，CDROM和VCD。 日本玉米淀粉公司同美國(guó)合資建立淀粉系列生物降解塑料工廠，年生產(chǎn)規(guī)模2萬(wàn)噸。日本化學(xué)品公司“Iacea”的生物降解樹(shù)脂，在2002年已達(dá)到3萬(wàn)噸規(guī)模，昭和高分子公司的化學(xué)合成脂肪族聚酯產(chǎn)業(yè)，年規(guī)模將達(dá)到1O萬(wàn)噸。 光降解塑料在美國(guó)主要用于制備光降

16、解農(nóng)用塑料、垃圾袋、塑料包裝袋、一次性購(gòu)物袋以及提拉環(huán)等；在西歐，光降解塑料主要用于生產(chǎn)垃圾袋、一次性購(gòu)物袋、農(nóng)用薄膜以及光降解型工業(yè)包裝材料等。生物降解塑料在美國(guó)主要用于生產(chǎn)垃圾袋、購(gòu)物袋以及一些農(nóng)用薄膜等；在西歐，生物可降解塑料主要用于洗發(fā)液瓶、垃圾袋以及一些一次性商品購(gòu)物包裝袋等。但就目前技術(shù)水平而言，似嫌過(guò)分夸張宣傳，認(rèn)為采用這些可降解材料就可以解決“白色污染”顯然是不恰當(dāng)?shù)?，因?yàn)檫@些產(chǎn)品的應(yīng)用性能并不理想，還存在很多問(wèn)題。目前中國(guó)從事降解塑料有一百多家，已初步形成產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的開(kāi)發(fā)體系。已建成的雙螺桿降解母料生產(chǎn)線近100條，生產(chǎn)能力約100kt，已有部分企業(yè)如天津丹海股份有限公

17、司、吉林金鷹實(shí)業(yè)（降解塑料）有限公司、南京蘇石降解樹(shù)脂有限公司、深圳綠維塑膠公司、深圳德實(shí)利（中國(guó)）集團(tuán)公司、海口天人降解塑料有限公司、惠州環(huán)美降解樹(shù)脂有限公司、寧夏華西降解樹(shù)脂制品有限公司等已正式投產(chǎn)或批量投產(chǎn)，產(chǎn)量約2030kt。其中具有代表性的產(chǎn)品是天津丹海公司開(kāi)發(fā)的淀粉基生物降解技術(shù)和生態(tài)利用系列產(chǎn)品，具有獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，用其制得的薄膜、變性淀粉等可生物降解成分含量可高達(dá)51以上，育苗缽和注塑制品可高達(dá)6080。這意味著產(chǎn)品不僅具有良好的生物降解性能，而且可以節(jié)約有限的石油資源，并可大大減少塑料垃圾產(chǎn)生量，符合省資源化和從源頭抓起及減量化的原則。另外由于加入了大量淀粉和促降解助劑，

18、其廢棄物有利于堆肥化處理，是回收利用的一種獨(dú)特方式，符合再生資源化的治理措施，受到國(guó)內(nèi)外極大關(guān)注，產(chǎn)品正穩(wěn)步進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)；吉林金鷹實(shí)業(yè)（降解塑料）有限公司、寧夏華西降解樹(shù)脂制品有限公司具備了生產(chǎn)光鈣降解塑料膜制品中超細(xì)碳酸鈣的含量達(dá)51以上的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)；福州師范大學(xué)環(huán)境材料研究所開(kāi)發(fā)的可降解、可焚燒塑料材料，通過(guò)添加30以上經(jīng)表面生物活化處理的超細(xì)碳酸鈣，不僅可促進(jìn)生物降解，而且可減少光敏劑的用量，降低成本，有利于實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒及掩埋綜合處理的方式，并可達(dá)到減量化、省資源化的目的。我國(guó)完全生物降解塑料近年來(lái)取得了可喜的進(jìn)展，其中清華大學(xué)、寧波生物技術(shù)有限公司、湖南中玉環(huán)保材料實(shí)業(yè)有限公司、汕頭華逸生物工程有限公司等正在進(jìn)行中試生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用試驗(yàn)。 中國(guó)降解塑料目前開(kāi)拓的應(yīng)用領(lǐng)域主要有農(nóng)用、包裝和日用一次性消費(fèi)品，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品主要有地膜、育苗缽、肥料袋、堆肥袋、包裝膜（袋）、食品袋、超市購(gòu)物袋、垃圾袋、快餐餐具、飲料杯、臺(tái)布、手套、高爾夫球座等等。目前降解塑料地膜處于示范應(yīng)用階段，一次性包裝材料及日用雜品正有序地推向市場(chǎng)，并有部分母料和產(chǎn)品已進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)。完全生物降解塑料處于中試階段，其產(chǎn)品在醫(yī)用材料、高檔包裝材料、涂敷料方面正在積極開(kāi)拓市場(chǎng)。對(duì)于降解塑料的市場(chǎng)空間，專家認(rèn)為，降解塑料應(yīng)用于垃圾袋、地膜、購(gòu)物袋等領(lǐng)域的前景比較看好，保守估計(jì)，未來(lái)中國(guó)有300萬(wàn)噸