生物可降解塑料的應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向匯總

1、生物可降解塑料的應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向關(guān)鍵詞：可降解塑料，光降解塑料，光和生物降解塑料,水降解塑料, 生物降解塑料緒論半個(gè)多世紀(jì)以來,隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,當(dāng)前世界塑料總產(chǎn)量已超過117×108t,其用途已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域并與鋼鐵、木材、水泥并列成為國民經(jīng)濟(jì)的四大支柱材料。但塑料大量使用后隨之也帶來了大量的固體廢棄物,尤其是一次性使用塑料制品如食品包裝袋、飲料瓶、農(nóng)用薄膜等的廣泛使用,使大量的固體廢棄物留在公共場所和海洋中,或殘留在耕地的土層中,嚴(yán)重污染人類的生存環(huán)境,成為世界性的公害1-3。有資料表明,城市固體廢棄物中塑料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)10%以上,體積

2、分?jǐn)?shù)則在30%左右,而其中大部分是一次性塑料包裝及日用品廢棄物,它們對環(huán)境的污染、對生態(tài)平衡的破壞已引起了社會(huì)極大的關(guān)注4。因此,解決這個(gè)問題已成為環(huán)境保護(hù)方面的當(dāng)務(wù)之急。一般來講,塑料除了熱降解以外,在自然環(huán)境中的光降解和生物降解的速度都比較慢,用C14同位素跟蹤考察塑料在土壤中的降解,結(jié)果表明,塑料的降解速度隨著環(huán)境條件(降雨量、透氣性、溫度等)不同而有所差異,但總的而言,降解速度是非常緩慢的,通常認(rèn)為需要200-400年5。為了解決這個(gè)問題,工業(yè)發(fā)達(dá)國家采用過掩埋、焚燒和回收利用等方法來處理廢棄塑料,但是,這幾種方法都存在無法克服的缺陷。進(jìn)行填埋處理時(shí)占地多,且使填埋地不穩(wěn)定;又因其發(fā)出

3、熱量大,當(dāng)進(jìn)行焚燒處理時(shí),易損壞焚燒爐,并排出二惡英,有時(shí)還可能排放出有害氣體，而對于回收利用,往往難以收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用，經(jīng)濟(jì)效益甚差甚至無經(jīng)濟(jì)效益6。不可降解的大眾塑料塑料對地球的危害:（1）兩百年才能腐爛。塑料袋埋在地下要經(jīng)過大約兩百年的時(shí)間才能腐爛，會(huì)嚴(yán)重污染土壤；如果采取焚燒處理方式，則會(huì)產(chǎn)生有害煙塵和有毒氣體，長期污染環(huán)境。（2）降解塑料難降解。市場上常見的“降解塑料袋”，實(shí)際上只是在塑料原料中添加了淀粉，填埋后因?yàn)榈矸鄣陌l(fā)酵、細(xì)菌的分解，大塊塑料袋會(huì)分解成細(xì)小甚至肉眼看不見的碎片。這是一種物理降解，并沒有從根本上改變塑料產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì)。（3）影響土壤的正常呼吸。塑料袋

4、本身不是土壤和水體的基本物質(zhì)之一，強(qiáng)行進(jìn)入到土壤之后，由于它自身的不透氣性，會(huì)影響到土壤內(nèi)部熱的傳遞和微生物的生長，從而改變土壤的特質(zhì)。這些塑料袋經(jīng)過長時(shí)間的累積，還會(huì)影響到農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。（4）易造成動(dòng)物誤食。廢棄在地面上和水面上的塑料袋，容易被動(dòng)物當(dāng)做食物吞入，塑料袋在動(dòng)物腸胃里消化不了，易導(dǎo)致動(dòng)物肌體損傷和死亡因而越來越多的學(xué)者提倡開發(fā)和應(yīng)用降解塑料,并將它看作是解決這一世界難題的理想途徑。目前,世界發(fā)達(dá)國家積極發(fā)展降解塑料,美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法規(guī)。7 可降解塑料的出現(xiàn)，不僅擴(kuò)大了塑料功能，而且在一定程度上可緩解和抑制環(huán)境矛

5、盾，對石油資源是一個(gè)補(bǔ)充，而且從合成技術(shù)上展示了生物技術(shù)和合金化技術(shù)在塑料材料領(lǐng)域中的威力和前景，它的發(fā)展已經(jīng)成為世界研究開發(fā)的熱點(diǎn)。 隨著降解技術(shù)的完善，降解性能在不斷提高而成本在不斷降低，可降解塑料正在逐步進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化，在治理塑料廢棄物對環(huán)境的污染中起著積極的作用。我們有理由希望，在不久的將來，曾經(jīng)讓我們憂慮的“白色污染”會(huì)逐漸從環(huán)境中消失，更多環(huán)境友好的產(chǎn)品將涌入我們的生活。我們相信，這些綠色化學(xué)技術(shù)將為人與自然的真正和諧作出巨大的貢獻(xiàn)。一、可降解塑料1.1可降解塑料定義降解塑料是指一類其制品的各項(xiàng)性能可滿足使用要求,在保存期內(nèi)性能不變,而使用后在自然環(huán)境條件下,能降解成

6、對環(huán)境無害的物質(zhì)的塑料。因此,它也被稱為環(huán)境降解塑料,也將是21世紀(jì)應(yīng)用極其廣泛的一類“功能聚合材料”。21世紀(jì)是保護(hù)地球環(huán)境的時(shí)代,是資源、能源更趨緊張的年代,為治理那些量大、分散、臟亂、難以收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用,經(jīng)濟(jì)效益甚差或無效益的一次性塑料廢棄物不僅對生態(tài)環(huán)境造成的污染,同時(shí)也是對資源、能源一種極大的浪費(fèi)。降解塑料能減少白色污染,有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,為此高效的降解塑料的研究開發(fā)已成為塑料工業(yè)界、包裝工業(yè)界以及環(huán)保界的重要發(fā)展戰(zhàn)略,而且成為全球矚目的研究開發(fā)熱點(diǎn)。同時(shí)隨著人們對這類材料的認(rèn)識(shí),以及環(huán)保意識(shí)的不斷提高,此類材料將有極其廣闊的前景。1.2可降解塑料的分類可降

7、解塑料一般分為四大類：光降解塑料：在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解掉。它屬于較早的一代降解塑料，其缺點(diǎn)是降解時(shí)間因日照和氣候變化難以預(yù)測，因而無法控制降解時(shí)間生物降解塑料：指在自然界微生物(如細(xì)菌、霉菌和藻類)的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。其特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域。光生物降解塑料：光降解和微生物降解相結(jié)合的一類塑料，它同時(shí)具有光和微生物降解塑料的特點(diǎn)。水降解塑料:在塑料中添加吸水性物質(zhì)，用完后棄于水中即能溶解掉，主要用于醫(yī)藥衛(wèi)生用具方面(如醫(yī)用手套等)，便于銷毀和消毒處理。在四種降解塑料中

8、，生物降解塑料隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展越來越受到重視，成為研究開發(fā)的新一代熱點(diǎn)，故下面對生物降解材料做詳細(xì)研究。1.3降解機(jī)理的研究由于塑料質(zhì)輕,強(qiáng)度高,耐化學(xué)腐蝕性好,綜合性能高,而得到了廣泛的利用。而正是這些優(yōu)良的性質(zhì)同時(shí)給垃圾的處理造成很大的問題,一般來說將塑料埋藏在地下經(jīng)過20年其變化是很小的。這樣就給環(huán)境保護(hù)帶來了一個(gè)難題。為了解決這個(gè)難題,深入研究塑料的降解機(jī)理以及利用塑料的降解機(jī)理來開發(fā)各種可降解塑料,具有重大意義。在大多數(shù)情況下,聚合物的降解主要是高分子中主化學(xué)鍵斷裂反應(yīng)所引起的。在不同的環(huán)境條件下聚合物降解的方式和程度都不同8。二、生物降解材料2.1定義生物可降解塑料至今世界上

9、還沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)化定義，但通常對可降解塑料所下的定義是：在特定環(huán)境條件下，其化學(xué)機(jī)構(gòu)發(fā)生明顯變化，并用標(biāo)準(zhǔn)的測試方法能測定物質(zhì)性能變化的塑料，生物可降解塑料的分子鏈可在垃圾處理系統(tǒng)或自然環(huán)境中，有微生物對其進(jìn)行生物降解，最終變成二氧化碳（或甲烷）和水，進(jìn)入生物聯(lián)合循環(huán)過程，完全為環(huán)境所消納，不留任何聚合物的碎片。目前在我國國際GB/T19277-2003中已明確使用這一概念，2007年1月1日，降解塑料的定義、分類、標(biāo)識(shí)和降解性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施9。22降解機(jī)理多數(shù)合成的純聚合物均具有抗微生物侵蝕的能力。但添加劑(如增塑劑、潤滑劑、色素和抗氧劑等)則降低這種能力。增塑劑殘余脂肪酸如硬脂

10、酸酯可被微生物降解并導(dǎo)致聚合物表面和性能甚至基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的破壞。已經(jīng)知道,微生物對天然聚合物的降解作用,是通過生物合成所產(chǎn)生的酶蛋白質(zhì)來完成的。這些酶蛋白可以著落在細(xì)胞壁上,或存在于細(xì)胞的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)中。有些酶能潛入周圍的環(huán)境中,有些酶則留在細(xì)胞內(nèi),只有在細(xì)胞被溶解或機(jī)械破碎時(shí)才釋放出來。酶對生化反應(yīng),只有高度專一的催化能力,在適宜的生理?xiàng)l件下迅速進(jìn)行10。生物降解其可以分為:(1)生物物理降解法:當(dāng)微生物攻擊侵蝕高聚物材料后,由于生物細(xì)胞的增長使聚合物組分水解、電離或質(zhì)子化而分裂成低聚物碎片,聚合物分子結(jié)構(gòu)不變,這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過程。(2)生物化學(xué)降解法:由于微生物或酶的直接作用

11、,使聚合物分解或氧化降解成小分子,直至最終分解成為二氧化碳和水,這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式3。但是由于微生物降解具有高度的專一性,對許多聚合物機(jī)理,至今也不完全清楚,這里僅對已知的一些容易發(fā)生生物降解的聚合物機(jī)理作初步討論。2.3生物可降解塑料的分類（1）生物降解塑料可分”完全生物降解塑料”和”破壞性生物降解塑料”兩種10 。完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)）或農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵或合成具有生物降解性的高分子制得。如熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。破壞性生物降解塑料當(dāng)前主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、

12、聚氯乙烯pvc、聚苯乙烯PS等。以淀粉等天然物質(zhì)為基礎(chǔ)的生物降解塑料目前主要包括以下幾種產(chǎn)品：聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烴和聚氯乙烯)。（2）從原材料上分類，生物降解塑料至少有以下幾種：聚己內(nèi)酯（PCL）這種塑料具有良好的生物降解性，熔點(diǎn)是62。分解它的微生物廣泛地分布在喜氣或厭氣條件下。作為可生物降解材料可把它與淀粉、纖維素類的材料混合在一起，或與乳酸聚合使用。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物以PBS（熔點(diǎn)為114）為基礎(chǔ)材料制造各種高分子量聚酯的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)水平。日本三菱化學(xué)和昭和高分子公司已經(jīng)開始工業(yè)化生產(chǎn)，規(guī)模在千

13、噸左右。中科院理化研究所也在進(jìn)行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。中科院理化研究所已經(jīng)和山東匯盈公司合作建成了年產(chǎn)25000噸的PBS及其聚合物的生產(chǎn)線、廣東金發(fā)公司建成了年產(chǎn)1000噸規(guī)模的生產(chǎn)線等。清華大學(xué)在安慶和興化工有限公司建成了年產(chǎn)10000噸PBS及其共聚物的生產(chǎn)線。聚乳酸美國公司在完善聚乳酸生產(chǎn)工藝方面做了積極有效的工作，開發(fā)了將玉米中的葡萄糖發(fā)酵制取聚乳酸，年生產(chǎn)能力已達(dá)1.4萬噸。日本UNITIKA公司，研發(fā)和生產(chǎn)了許多種制品，其中帆布、托盤、餐具等在日本愛知世博會(huì)被廣泛使用。我國產(chǎn)業(yè)化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（規(guī)模5000千噸/年生產(chǎn)線），正在中試的單位有上海同

14、杰良生物材料有限公司、江蘇九鼎集團(tuán)等。聚羥基烷酸酯(PHA)國外實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要為美國和巴西等國。國內(nèi)生產(chǎn)單位有寧波天安生物材料有限公司（規(guī)模2千噸/年），正在中試的單位有江蘇南天集團(tuán)股份有限公司、天津國韻生物科技有限公司等。利用可再生資源得到的生物降解塑料，把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起，生產(chǎn)可降解性塑料的技術(shù)也已經(jīng)研究成功。在歐美國家，淀粉和脂肪族聚酯的共混物被廣泛用來生產(chǎn)垃圾袋等產(chǎn)品。國際上規(guī)模最大、銷售最好的是意大利的Novamont公司，其商品名為Mater-bi，公司的產(chǎn)品在歐洲和美國有較大量的應(yīng)用。國內(nèi)研究和生產(chǎn)的單位很多，其中產(chǎn)業(yè)化的單位有武漢華麗科技有限公司（規(guī)模4萬噸/年

15、）、浙江華發(fā)生態(tài)科技有限公司（8千噸/年）、浙江天禾生態(tài)科技有限公司（5千噸/年）、福建百事達(dá)生物材料有限公司（規(guī)模2千噸/年）、肇慶華芳降解塑料有限公司（規(guī)模5千噸/年）等。脂肪族芳香族共聚酯德國BASF公司所制造的脂肪族芳香族無規(guī)共聚酯（Ecoflex），其單體為：己二酸、對苯二甲酸、1,4-丁二醇。生產(chǎn)能力在14萬噸/年。同時(shí)開發(fā)了以聚酯和淀粉為主的生物降解塑料制品。聚乙烯醇（PVA）類生物降解塑料如意大利NOVMANT的MaterBi產(chǎn)品在上世紀(jì)90年代主要是在淀粉中加入PVA，它能吹膜，也能加工其它產(chǎn)品。聚乙烯醇類材料，需要經(jīng)過一定的改性后方具有良好的生物降解性能，北京工商大學(xué)輕工業(yè)

16、塑料加工應(yīng)用研究所在這方面取得了一定成果。二氧化碳共聚物國外，最早研究二氧化碳共聚物的國家主要為日本和美國，但一直沒有工業(yè)化生產(chǎn)。聚-羥基丁酸酯(PHB)從世界范圍看，PHB及PHBV是公認(rèn)的最有希望的生物降解塑料之一，也是正在開發(fā)的新產(chǎn)品。技術(shù)方的中試生產(chǎn)成本約40元人民幣/公斤，工業(yè)化投產(chǎn)后產(chǎn)品的成本將會(huì)進(jìn)一步降低，價(jià)格優(yōu)勢明顯，尤其是技術(shù)方的生產(chǎn)工藝簡單和設(shè)備簡易，便于推廣并進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。2.4生物降解塑料的優(yōu)勢生物塑料可以不同程度地進(jìn)行生物降解，而且具有良好的環(huán)保性能、原料可再生等市場優(yōu)勢。生物降解塑料由于具有良好的降解性，主要用作食物軟硬包裝材料。但是由于還未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，要替代所有傳

17、統(tǒng)塑料包裝并不現(xiàn)實(shí)。因?yàn)榭蛻舾匾暢杀拘б?。?dāng)前生物降解塑料公司都在努力尋找一種令該材料能夠發(fā)揮最佳效果的使用方法，如延長產(chǎn)品的貨架壽命等，以開拓其應(yīng)用領(lǐng)域。除用作包裝材料外，人們還設(shè)法將生物降解塑料應(yīng)用于高價(jià)值和高性能工程，這類應(yīng)用領(lǐng)域潛力較大。目前杜邦公司、阿科瑪公司等已經(jīng)涉足該領(lǐng)域。值得一提的是PLA，該產(chǎn)品性能改進(jìn)后已越來越多地應(yīng)用于汽車和電子產(chǎn)品市場。此外，天然纖維增強(qiáng)塑料在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用也越來越多，下一步將在客車內(nèi)部增加生物降解塑料的用量。預(yù)計(jì)2010年全球汽車行業(yè)將消耗工程塑料約1900萬噸，生物塑料在汽車行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大。塑料在電子電氣市場也擁有巨大的應(yīng)用潛力。除了手機(jī)制造

18、商正越來越多地在手機(jī)外殼上使用PLA之外，可生物降解塑料還將擴(kuò)大用于其他電子產(chǎn)品之中。以聚乙烯的合成為例，目前發(fā)達(dá)國家普遍采用管式法生產(chǎn)，生產(chǎn)每噸聚乙烯的物耗、能耗為：乙烯1.008噸，電力800千瓦時(shí)，蒸汽1噸，冷卻水120立方米，氮?dú)?立方米。國內(nèi)聚乙烯生產(chǎn)與國外相比還有較大差距，物耗、能耗更高。而生物降解塑料是以可再生資源為主要原料，源于農(nóng)作物，是節(jié)能環(huán)保型原料。在我國目前年消耗4000萬噸塑料中，如果其中的1/3用淀粉降解塑料替代，則可減少原油消耗至少1000萬噸。按上述聚乙烯合成能耗計(jì)算，則可省電80億千瓦時(shí)。根據(jù)全國能源消費(fèi)總量與CO2排放總量估算兩者的轉(zhuǎn)換指標(biāo)值，計(jì)算出生產(chǎn)每千瓦

19、時(shí)電消耗0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，排放1千克CO2，則全國每年累計(jì)節(jié)能可達(dá)320萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相應(yīng)減少CO2排放量800萬噸，另外還可節(jié)省大量水資源。用生物降解塑料大量替代通用塑料，僅原料合成節(jié)省的能耗就相當(dāng)可觀。由此可見，生物降解塑料節(jié)能潛力巨大。此外，生物降解塑料的加工溫度通常比普通塑料低。以淀粉基降解塑料為例，由于其在較高溫度下易急劇降解,因此以淀粉為基材的降解塑料加工溫度通常在150以下，而一般聚烯烴塑料的加工溫度多在200左右，以此計(jì)算，相同產(chǎn)量的生物降解塑料的加工能耗明顯低于普通塑料。生物降解材料在推行低碳經(jīng)濟(jì)方面將發(fā)揮重要作用。為解決日益嚴(yán)重的石油資源短缺、環(huán)境污染等問題，迫切需要尋找到以

20、可再生資源、可降解材料逐步替代石油塑料的有效途徑。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將給生物降解材料帶來新的發(fā)展機(jī)遇，生物降解材料的市場需求將呈有可能增長。全球每年回收處理的一次性塑料瓶超過130億只。美國IBM公司和斯坦福大學(xué)于2010年3月10日宣布，正在開發(fā)以新型有機(jī)分子為催化劑的新型生物可降解、有生物適應(yīng)性的塑料。這一前景已發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志Macromolecules上。文章強(qiáng)調(diào)了使用有機(jī)分子作為聚合反催化劑的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過在合成聚合物化學(xué)中引入有機(jī)催化劑，科學(xué)家們在寬范圍的聚合技術(shù)和單體型態(tài)上開發(fā)了經(jīng)過驗(yàn)證的應(yīng)用技術(shù)。多年研究的結(jié)果表明，這些開發(fā)可望引導(dǎo)出新的回收利用工藝，這一工藝有大大提高

21、塑料的回收利用能力并使常規(guī)的PET聚酯和植物基塑料可重新利用。這一工作的重點(diǎn)在于開環(huán)聚合，這是利用金屬氧化物或金屬氫氧化物催化劑實(shí)施的主要方法。而研究表明，有機(jī)催化劑顯示出的活性可與大多數(shù)活性金屬催化劑相媲美。生物塑料和普通塑料共混使用，在日本已經(jīng)比較普遍。如豐田汽車公司的塑料零部件中，30%使用了可生物降解塑料，70%為傳統(tǒng)塑料。這樣既提高了塑料部件的可降解程度，成本增加又不是很大，市場接受起來也相對容易一些。日本處理塑料垃圾采用焚燒的方式，部分使用生物塑料無疑減少了二氧化碳的排放量，對環(huán)境更加友好。人們環(huán)保意識(shí)的提高讓生產(chǎn)商看到了生物降解塑料在包裝市場的機(jī)會(huì)。三、國際生物降解塑料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)

22、狀分析3.1美國美國嘉吉旗下的NatureWorks公司用100%可再生植物資源為原料生產(chǎn)的英吉爾天然塑料及纖維，在生產(chǎn)工藝上取得了重大突破。新產(chǎn)品比老產(chǎn)品的二氧化碳排放量減少60%，能源消耗也降低了30%。Nature-Works稱，該產(chǎn)品“既滿足了市場對塑料和纖維產(chǎn)品兼具功能性及環(huán)保性的需求，也使公司在環(huán)保方面又向前邁進(jìn)了一大步”。NatureWorks公司看好生物塑料應(yīng)用前景，其應(yīng)用將包括軟包裝和硬包裝以及食品器具、飲料包裝、紡織品、無紡布和不斷增長的耐用塑料市場。美國快餐食品制造商Frito-Lay公司于2010年推出了采用Ingeo生物塑料包裝的快餐食品。2009年5月，Nature

23、Works公司也在美國內(nèi)布拉斯加州Blair生產(chǎn)裝置增設(shè)了設(shè)備，使生物塑料生產(chǎn)能力翻了一番，達(dá)到了140噸/年。Blair生產(chǎn)裝置也采用了新的生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步降低了裝置的二氧化碳排放和能耗。美國普立萬公司一直在為提高生物塑料的耐高溫性能而努力。該公司推出了其開發(fā)的、改善了材料抗沖擊并可在100以上加工使用的可生物降解塑料技術(shù)。耐高溫產(chǎn)品的推出，使生物塑料在家用塑料制品中大規(guī)模應(yīng)用成為可能。普立萬與全球領(lǐng)先的家居和辦公室配件供應(yīng)商合作推出了可生物降解的浴室配件。該產(chǎn)品采用了普立萬開發(fā)的PHBV（聚羥基丁酸戊酸共聚酯）為基礎(chǔ)的生物降解材料，讓牙刷架、浴室盒、浴室杯、定量分配器、肥皂盒及浴桶等在保留

24、原有設(shè)計(jì)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下更加環(huán)保。3.2德國德國巴斯夫公司現(xiàn)在生產(chǎn)的生物塑料包括脂肪族-芳香族共聚酯E-coflex，以及由Ecoflex和45%PLA組成的混合物Ecovio，兩者采用受控的混配工藝，可以實(shí)現(xiàn)完全生物降解。巴斯夫公司正在其路德維希港生產(chǎn)基地新建6萬噸/年Ecoflex生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)基地現(xiàn)生產(chǎn)1.4萬噸/年生物塑料。2010年下半年，上述二種生物塑料的總產(chǎn)能將達(dá)7.5萬噸/年。巴斯夫在世界其他地方也擁有許多Ecoflex合作開發(fā)項(xiàng)目，并拓展Ecovio技術(shù)應(yīng)用于薄膜、模塑等產(chǎn)品。3.3日本日本三菱化學(xué)公司也加快了生產(chǎn)生物可降解和低碳排塑料的步伐，包裝材料是初期應(yīng)用目標(biāo)，20

25、072009年已生產(chǎn)了超過6000噸，未來將進(jìn)一步增產(chǎn)。料制成的復(fù)合材料，新材料的強(qiáng)度高于玻璃纖維強(qiáng)化塑料，這種新材料今后有望應(yīng)用于汽車和飛機(jī)上。這種復(fù)合材料由山口大學(xué)教授合田公一等人開發(fā)，原料是生產(chǎn)衣服用的天然苧麻纖維和以玉米為原料生產(chǎn)的生物可降解塑料。制作過程為：首先使用高濃度堿性溶液浸泡苧麻，接著把苧麻和生物可降解塑料按6比4的比例混合加壓并逐漸加熱，從而制成復(fù)合材料?？蒲腥藛T使用2毫米厚的薄膜狀新材料進(jìn)行耐沖擊測試，結(jié)果表明新材料能耐受高達(dá)13.4焦耳的沖擊能量。11四、全球新興技術(shù)創(chuàng)新及市場前景4.1生物可降解吹塑水瓶美國Biota Brands of America公司提供瓶裝的高

26、附加值礦泉水，這是世界上首次使用美國NatureWorks LLC公司的聚乳酸（PLA）材料成型的產(chǎn)品。生物可降解協(xié)會(huì)認(rèn)可并鑒定這一獨(dú)特的可降解瓶子為市場上可降解的產(chǎn)品。檢測證明一個(gè)Biota水瓶在工業(yè)堆肥環(huán)境中，在75-80天的時(shí)間內(nèi)將會(huì)完全降解。傳統(tǒng)的塑料瓶是不能降解的。從去年開始，Biota公司的新灌裝工廠使用Planet Friendly Products公司在鹽湖城成型的聚乳酸（PLA）預(yù)制品，Planet Friendly Products公司在Biota和成型廠商之間形成了一個(gè)戰(zhàn)略聯(lián)盟。預(yù)制品是由聚乳酸樹脂經(jīng)過24腔的Husky HyPET120單元設(shè)備注塑成型的。目前生產(chǎn)三種尺

27、寸的瓶子：12盎斯、0.5升和1升的尺寸。相對于PET，它的成型溫度低，對于容器或者聚乳酸預(yù)制品來說，不需要特殊的處理。SIG BloMax III系列的10腔注塑/拉伸吹塑成型機(jī)可以增加到12腔，可馬上用于瓶子的成型。成型機(jī)器是進(jìn)行在線填料的。Husky和SIG兩個(gè)公司的設(shè)備不需要進(jìn)行修正。4.2可堆肥的波紋包裝材料波形材料是由意大利Novamont公司的Mater-Bi生物可降解材料制造而成的膨脹型片材。這種波紋形的、閉孔發(fā)泡材料具有良好的抗沖擊性，可以很好的保護(hù)目標(biāo)。它的性能類似于那些傳統(tǒng)的包裝產(chǎn)品，并且使用后它能通過和食物垃圾一起堆肥、或者通過污水污泥處理工廠而被處理掉。Wave by

28、 Mater-Bi材料的波形產(chǎn)品是一個(gè)非常有創(chuàng)新的專利技術(shù)，可以進(jìn)行具有堅(jiān)固耐用、富有彈性、閉孔結(jié)構(gòu)特征的可發(fā)性淀粉基泡沫材料的工業(yè)生產(chǎn)。它可以做成密度為30-400kg/立方的各種尺寸的單獨(dú)片材和板材。Novamont的實(shí)驗(yàn)室測試已經(jīng)表明Mater-Bi材料的泡沫片材具有抗機(jī)械沖擊吸收和減震性能，可以和聚氨酯泡沫材料相媲美，甚至在非常高的相對濕度環(huán)境下都具有很好的尺寸穩(wěn)定性，以及良好的生產(chǎn)靈活性，具有這些性能后，使用常規(guī)的聚氨酯泡沫技術(shù)就能將其加工成最終包裝產(chǎn)品。Mater-Bi材料的波形產(chǎn)品拓寬了Novamont的包裝應(yīng)用產(chǎn)品的范圍，包括疏松的填料、熱成型浴盆、擠出網(wǎng)狀材料和織物，用于包裝

29、食品和非食品的透明薄膜。4.3世界最早的生物可降解CD三洋電子公司的全資子公司日本Sanyo Mavic Media公司已經(jīng)開發(fā)出使用聚乳酸(PLA)材料的世界最早的生物可降解激光唱片。它的盒子和包裝也是由同種材料制造而成。日本三菱化學(xué)公司和Sanyo Mavic Media公司聯(lián)合開發(fā)的這種新光盤，上市名稱為MildDisc，它實(shí)際上不能從常規(guī)的聚碳酸酯材料的光盤中區(qū)別出來，而不影響聲音和圖像的質(zhì)量。全世界光盤的預(yù)計(jì)需求量大約在100多億張的生產(chǎn)規(guī)模，而常規(guī)PC光盤的處理增加了全球的環(huán)境負(fù)擔(dān)。MildDisc除了生物可降解的之外，還是來源于可再生資源。

30、三洋電子目標(biāo)鎖定在生產(chǎn)預(yù)錄CD的眾多客戶，例如音樂CD、VCD或者軟件CD-Rom。盡管開始是集中在預(yù)錄應(yīng)用的光盤，但是公司也正在考慮可刻錄和可擦寫用途的MildDisc產(chǎn)品。相同技術(shù)依據(jù)的DVD也是將來可能的目標(biāo)。六、我國生物可降解塑料的研究現(xiàn)狀順應(yīng)國際形勢，中國生物降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很快。2007年生物降解塑料產(chǎn)能為8萬噸；2009年產(chǎn)能猛增到15萬噸，幾乎是2007年的兩倍。但是，2009年中國國內(nèi)的生物塑料消費(fèi)量還不到0.8萬噸，95%以上的生物塑料原料和制品出口到歐美等發(fā)達(dá)國家，這主要是由于歐美等發(fā)達(dá)國家的環(huán)保意識(shí)強(qiáng)，且國民富裕，較易接受高價(jià)格的生物降解塑料。6.1國內(nèi)企業(yè)發(fā)展情況浙

31、江海正生物以年產(chǎn)5000噸PLA居全球該產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)能力第三位。廣東金發(fā)科技是目前國內(nèi)最大的改性塑料生產(chǎn)企業(yè)，2009年啟動(dòng)生物降解塑料項(xiàng)目，并計(jì)劃近兩年建設(shè)2萬噸生物降解塑料生產(chǎn)線。武漢華麗環(huán)保以年產(chǎn)4萬噸生物降解材料成為中國該行業(yè)的龍頭企業(yè)；安慶和興化工是中國第一家規(guī)?；a(chǎn)PBS的企業(yè)，年產(chǎn)能達(dá)萬噸級。浙江鑫富藥業(yè)開創(chuàng)了世界上最大的一條連續(xù)、全封閉的PBS生產(chǎn)線，年產(chǎn)2萬噸。寧波天安生物是全球唯一實(shí)現(xiàn)PHBV產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。全生物降解塑料在甘肅永靖縣建成投產(chǎn)。國內(nèi)內(nèi)蒙古蒙西集團(tuán)公司采用長春應(yīng)用化學(xué)研究所的技術(shù)，已建成年產(chǎn)3000噸二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物樹脂的裝置，產(chǎn)品主要應(yīng)用在包裝和

32、醫(yī)用材料上。中科院廣州化學(xué)研究所陳立班博士開發(fā)的低分子量二氧化碳共聚物技術(shù)已在江蘇泰興開始投產(chǎn)，品種是低相對分子質(zhì)量二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物，用來作為聚氨酯發(fā)泡材料的原材料，用于家用電器等的包裝。河南天冠集團(tuán)采用中山大學(xué)孟躍中教授的技術(shù)，已經(jīng)建成中試規(guī)模的二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)今年能中試生產(chǎn)。其它如甲殼素、聚酰胺、聚天冬酸、聚糖、纖維素等均在研發(fā)之中。七、推廣與發(fā)展生物降解塑料面臨的問題生物降解塑料應(yīng)用瓶頸正在被打破。雖然從全球范圍內(nèi)看，幾年前就形成了生物降解塑料熱，但由于可生物降解塑料價(jià)格相對高昂、某些性能指標(biāo)與傳統(tǒng)塑料還有一定差距，其市場接受度還不是很高。價(jià)格高是生物塑料推廣難的最主

33、要原因，尤其是在國際油價(jià)相對比較低的時(shí)候，傳統(tǒng)塑料的價(jià)格優(yōu)勢非常明顯。7.2生物降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展正面臨五大難題第一是技術(shù)不夠成熟，降解塑料制品的性能還無法完全滿足各 種消費(fèi)需求。盡管市場上已有的生物降解塑料品種眾多，但每種材料本身的機(jī)械和加工性能只在某一方面突出，綜合性能還存在這樣或那樣的不足。目前國內(nèi)在降解 塑料制品加工研究方面的力量尚顯薄弱，大部分企業(yè)將關(guān)注的重點(diǎn)集中在材料合成上，忽略了制品加工開發(fā)，一些生物降解塑料制成的餐飲用具在耐熱、耐水及機(jī)械 強(qiáng)度方面與傳統(tǒng)塑料制品相差較遠(yuǎn)。 第二是成本問題。生物降解塑料產(chǎn)品的價(jià)格目前尚難與石油基產(chǎn)品競爭，這就需要通過技術(shù)進(jìn)步不斷降低生產(chǎn)成

34、本和產(chǎn)品價(jià)格。 第三是缺乏有力的政策或法律法規(guī)支撐。在國外，政府通過設(shè)立專項(xiàng)發(fā)展基金、稅收優(yōu)惠等政策支持生物降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前我國在這方面的支持力度逐漸加強(qiáng)，宏觀政策支持也越來越多，但缺少細(xì)則，不利于生產(chǎn)型企業(yè)的發(fā)展。第四是企業(yè)資金不足和融資難問題。我國生物降解塑料企業(yè)規(guī)模還不夠大，而生物降解塑料行業(yè)回報(bào)周期又超出了預(yù)期設(shè)計(jì)，產(chǎn)生了企業(yè)資金不足和融資難問題。 第五是評價(jià)體系尚不完善。生物降解塑料是新興產(chǎn)業(yè)，許多材料及制品開發(fā)出來后，沒有自己的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，給貿(mào)易帶來許多不便和糾紛。我國雖然早期由全國塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)專門成立了生物質(zhì)和生物降解塑料工作組，2008年國家

35、標(biāo)準(zhǔn)委又成立了全國生物基材料及降解塑料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)，但由于經(jīng)費(fèi)支持不夠， 相關(guān)工作進(jìn)展緩慢。為此，與會(huì)專家建議，國家要在法律上明確生物降解塑料在現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系中的地位和重要性，在政策上給予大力支持，對生物降解塑料 制品的應(yīng)用和發(fā)展采取補(bǔ)貼政策，在稅收上細(xì)化優(yōu)惠措施，并設(shè)立國家專項(xiàng)發(fā)展基金，引導(dǎo)各種資金進(jìn)入，以推動(dòng)降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展 12八、成功推廣實(shí)例1.可降解餐具普通一次性餐具對人體的影響：一次性餐具存在的那些有害成分，只要用熱水一泡，微波爐一轉(zhuǎn)，有害物質(zhì)就會(huì)冒出來，溶解在食物中，隨食品進(jìn)入人體內(nèi)，而這可能引發(fā)消化不良、局部疼痛以及肝系統(tǒng)病變等多種疾病，影響了兒童的智力發(fā)育，長期使用這種工業(yè)碳酸鈣容易形成膽結(jié)石、腎結(jié)石、金屬中毒，甚至是細(xì)胞癌變，對人體的消化道、神經(jīng)系統(tǒng)也有很大的危害。同時(shí)，一次性餐具含有雙酚等毒素，在盛放高溫糖水時(shí)，對人體的危害十分大，一次性發(fā)泡塑料餐具在溫度超過65時(shí)，會(huì)產(chǎn)生16種毒素，也就是說，當(dāng)你使用塑料袋或發(fā)泡塑料盒去裝滾燙的湯水時(shí)，不經(jīng)意間也將毒素融入了食物中，而它所含的雙酚類毒素會(huì)析出并浸入食物，特別是，它具有環(huán)境激素效應(yīng)，肯能會(huì)導(dǎo)致男性雌性化，甚至造成生殖功能失常。生物降解一次性餐具：采用生物降解塑料生產(chǎn)，具有良好的