生物塑料：会是白色污染的终结者么？

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塑料给我们带来了前所未有的便捷和琳琅满目的商品，塑料袋、牙刷、面盆、各种包装袋等等，都已经成为了我们不可或缺的生活用具，同时，塑料在工业生产中的作用也同样不容小觑。 

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但是由于塑料具有不可降解的生物特性，随着时间的推移，对塑料制品的不当使用，和对一次性塑料制品的过分依赖，导致自然界和我们人类本身都正在受到来自塑料这个白色污染的威胁。如今，从北极到南极洲，到处都有塑料碎片，甚至堆积在珠穆朗玛峰上。当研究人员前往太平洋中部无人居住的亨德森岛时，他们惊讶地发现在海滩上搜集了约3800万件塑料垃圾。漂浮的塑料甚至形成了巨大的“垃圾斑块”，在距陆地数千公里的太平洋中部缓慢旋转。塑料垃圾不仅漂浮在水中，还存在于全世界90％以上的海鸟的内脏中，超过一半的世界海龟的胃中，同样，人们也每年通过食物和水消耗至少50,000个微塑料颗粒，虽然还不确定具体的影响，但是有研究证明它们会释放有毒物质并可能穿透人体组织。据预测，到2050年，全球海洋中塑料的质量将超过生活在该区域的所有鱼类的质量。

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触目惊心的数据不断被挖掘公示之后，全球都在围绕这个日益突出的环境问题寻找出路，世界各国都在颁布禁令，禁止再使用一次性塑料制品。并且积极研发能够替代一次性塑料制品的可降解可再生塑料。

传统的塑料是石油衍生的产品，由化石燃料制成。而生物塑料至少部分地由植物基材料制成。其中，有两个重要的生物塑料子类别：

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生物基塑料——这些塑料全部或部分由植物基材料（甘蔗、玉米等）制成，但目前普通的生物基塑料的最终材料与化石燃料制成的材料仍然相同，同样不可生物降解。生基物塑料有两种主要类型：聚乳酸（PLA）和聚羟基链烷酸酯（PHA）。

可生物降解的塑料——可生物降解的塑料通常是基于植物的制品，可以在合理的时间内被微生物分解。但是，可生物降解的塑料在工业堆肥设施中都需要非常特殊的条件。否则，这些所谓的“可生物降解的塑料”也像石油基塑料一样在环境中保留数百年。不幸的是，通常来说，这个特殊的条件是要在温度高达136华氏度（相当于58℃）的工业堆肥设施中进行生物降解。否则它们不会在开放环境中自动分解，也不会在海中自动分解。

不过，尽管如此，在普通生物塑料基础上，新的技术仍然在发展中，以下是可能的新方向：

美国的生物塑料树脂制造BioLogiQ开发了一种NuPlastiQ® 生物聚合物，根据其官网显示，将NuPlastiQ与 PHA、PBAT 或 PLA 等其他生物可降解树脂材料混合之后，得到的塑料制品能够达到 ASTM-D-6400 规定的工业堆肥标准规定生物降解水平。在混合 NuPlastiQ与传统不可降解塑料材料制作单层膜之后，得到了一个意外收获，那就是在富含微生物的环境中进行处置时，整个塑料制品（包括 NuPlastiQ 和传统塑料）都是生物可降解的。第三方测试结果表明，NuPlastiQ 含量在 25% 到 40% 之间，聚乙烯含量为 60% 到 75% 之间，厚度为 1 密耳的单层膜，在需氧条件和厌氧条件下，在不到 365 天（1 年）时间里的生物降解水平就能达到 90% 以上。

美国的生物降解塑料产品制造商Danimer Scientific，已经开发出一种可完全生物降解的树脂NodaxPHA，据称可在垃圾填埋场、废物处理设施和海洋中有效地生物降解。Danimer Scientific分享说，乔治亚大学最近作了一项研究，比较了NodaxPHA及纤维素粉末、厨余、塑料颗粒和其他材料在有氧和厌氧条件下的生物降解作用。研究结果发现，在适当的废物管理环境中，Nodax PHA的生物降解速率与纤维素粉末或木浆相似。此外，研究人员确定Nodax PHA在海水中六个月内开始生物降解，而传统塑料在同一环境中则仍保完好。

加拿大的初创公司Genecis将有机废弃物转化为聚羟基链烷酸酯（PHA）塑料，制造完全可生物降解的软包装、玩具、食品器皿和医疗应用，包手术用缝钉、缝线和支架等几个可能的用途。当与聚乳酸（PLA）组合时，它可用于生产3D打印细丝。Genecis开发的新技术使他们能够从厨余堆中生产PHA- 比目前从玉米、甘蔗和油菜等粮食作物中提取糖类生产PHA的方法更便宜。Genecis制造PHA的三个步骤流程包括借助细菌培养将厨余分解成挥发性脂肪酸。将脂肪酸添加到另一种特别选择的细菌培养物中，让它们在细胞中产生PHA。最后，透过提取过程打破细胞，然后收集并净化塑料。使用生物反应器的整个过程需要七天时间。

总部位于日本的FujiPigment集团旗下的Green ScienceAllianceCo也开发了多种可生物降解的纳米纤维素复合材料，这些复合材料源自天然生物质资源，如树木、植物和废木材。这种复合材料与塑料混合后可在一定程度上生物降解，增强其机械强度，并有助减轻重量，其重量约为钢的五分之一，但强度要高五倍以上。其低热膨胀系数可抑制塑料成型过程中的变形。这些品质使纳米纤维素复合材料适用于汽车、航空、建筑和其他用途，同时对环境起到正面影响。

生物降解塑料迎来快速发展期。到2019年，生物降解塑料产业的市值将以13.01%的年均增长率增长至34.77亿美元。2014~2019年欧洲生物降解塑料市场预计将以12%的年均增速增长。新的Half-CookedResearch报告预测，到了2022年，全球的生物降解塑料市场规模将达到近170亿美元，从2016年起的复合年增长率为8.4%。

生物降解塑料主要应用于包装、纤维、农业、注塑等领域，其中在包装行业的应用最为广泛，2013年约占市场总量的60%，食品包装需求又占生物降解塑料包装市场70%以上份额;注射成型应用市场是生物可降解塑料需求增长的主要动力。

欧洲议会环境委员会今年上半年通过了关于减少一次性轻型塑料袋使用量的草案。草案建议欧盟28个成员国按照两步走的方式，切实减少塑料袋的使用，以达到2019年超薄塑料袋使用量比2010年下降80%的目标。这一决议有望大大拉动生物降解塑料的市场需求，在未来5年有望为相关制造商创造巨大的增长机会。

尽管有关降解塑料的研究和报道较多，但许多具体问题不能解决，推广异常困难，前景不容乐观。原因是：一是因为可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求；二是可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不够清洁和难看之感，用起来不放心；三是价格偏高，由于商家是免费赠送，所以成本难以接受。

开发研究降解塑料仍有很长的路要走。生物降解塑料产业发展正面临五大难题。第一是技术不够成熟，降解塑料制品的性能还无法完全满足各种消费需求。尽管市场上已有的生物降解塑料品种众多，但每种材料本身的机械和加工性能只在某一方面突出，综合性能还存在这样或那样的不足。目前国内在降解塑料制品加工研究方面的力量尚显薄弱，大部分企业将关注的重点集中在材料合成上，忽略了制品加工开发，一些生物降解塑料制成的餐饮用具在耐热、耐水及机械强度方面与传统塑料制品相差较远。第二是成本问题。第三是缺乏有力的政策或法律法规支撑。第四是企业资金不足和融资难问题。第五是评价体系尚不完善。

尽管自然环境下可生物降解的塑料的开发尚未达到完美阶段，但以上的技术和产品证明了该行业在源头上帮助减少塑料污染的努力。

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