是什么阻止了可生物降解塑料发展的脚步？

导读

生物降解材料研究院原创报道：2017年，全球塑料产量达到3.48亿吨。随之而来的问题是：塑料的耐用性和韧性有两面性，这些性能可以提高塑料的性能，但反过来对环境造成严重的威胁——使塑料抵抗自然降解。这种难以降解的能力已经成为废物处理过程中的巨大挑战，特别是在可持续废物处理领域。

大量的塑料垃圾被排放到世界各地的环境中，造成了目前的白色污染问题。白色污染是对废旧塑料环境污染现象的一种形象称谓。它是指因使用以聚苯乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等高分子化合物为原料的包装袋、农地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品，作为固体废弃物弃置而造成的生态环境和景观污染。据统计，2011年，全球192个沿海国家和地区共产生塑料垃圾2.8亿吨，其中流入海洋的塑料垃圾约800万吨。环境中堆积的塑料可分解成小碎片，逐渐形成微塑料甚至纳米塑料。

1、 废塑料的处理方法：焚烧、填埋和回收利用

目前，常用的废塑料处理方法有焚烧、填埋和回收利用。众所周知，焚烧和填埋是最负面的处理方式，对环境造成极大的污染，如刺激气体的释放和渗滤液的泄漏，因此这两种处理废塑料的方法是非常不可取的。

回收是另一种相对好的方式，然而实际上，只有一小部分“可回收”的塑料废料被回收到原来的产品中，即使是最容易回收的塑料。难点在于塑料生产过程中着色剂、添加剂和填充物的使用，消费者使用造成的污染，以及回收过程中的生产损失。低品位的塑料垃圾，如多层塑料包装和塑料薄膜，是特别难以分离和处理的。塑料在质量下降到不能再使用的程度之前，只能被回收2-3次。每个循环过程都缩短了聚合物链的长度，从而造成质量损失，需要进一步的材料处理。

因此，处理废塑料最好的方法就是将其分解为无害的 CO2和 H2O，使其在自然状态下回归自然。

2、是什么阻止了可生物降解塑料发展的脚步？

第一，目前可生物降解塑料（BPs）并不能代替大多数传统塑料。目前，世界上最常见的石油基塑料有PP和PE。2016年全球塑料产量达到3.35亿吨，2017年达到3.48亿吨，而且还在不断增长。可生物降解塑料（BPs）仅占塑料年产量约3.35亿吨的0.5%，预计2023年将增加到约262万吨。虽然可生物降解塑料（BPs）的产量仍在增加，但对于解决全球塑料环境积累的问题来说，这不过是沧海一粟。主要原因是成本。塑料太便宜，生产工艺太成熟，在世界上的用途太大。

经分析，目前工艺生产的可生物降解塑料（BPs）的价格大约是传统PP和PE的3~10倍。此外，一些可生物降解塑料（BPs）不如传统塑料好。

例如，PHB比PP具有更好的阻隔性能，这使得PHB在食品、饮料等氧敏感产品的包装上优于商业塑料。但由于其塑性和冲击强度较低，使其在聚合物加工中存在许多困难，其应用仍受到限制。以上两个因素极大地限制了可生物降解塑料（BPs）的推广应用，阻碍了BPs在石油塑料中的替代。

第二，可生物降解塑料（BPs）的生物降解需要一定的环境条件，环境条件是含氧量、环境温度、pH值、含水量、聚合物特性等控制的。事实上，可生物降解塑料（BPs）可以被生物降解，但降解过程需要特定的条件，然而在自然条件下并不总有可靠的特定条件。例如可生物降解塑料（BPs）在海洋环境中的的缓慢降解，在某些情况下也观察到可生物降解塑料（BPs）的不可降解性。（因此需要研发在海水中可降解的塑料，我们在之前提到：中科院成功研发海水可降解塑料，有望在海南应用推广）

如果即使在微生物和关键酶存在的情况下，其生物降解率与同类传统塑料没有显著差异，那么有限的生物降解性将不利于环境或可生物降解塑料（BPs）的处理。

生物降解取决于聚合物的复杂性、化学结构和结晶度。具有官能团（—COO—、—OH和—COOH）和灵活活性位点的可生物降解塑料（BPs）降解率更高，因为这些活性基团可以比刚性BPs更快地与酶位点结合。较短的聚合物链导致更快的降解，复杂的化学结构（例如 PHB）需要额外的酶或复杂的辅酶。环境温度和pH会影响可生物降解塑料（BPs）的降解速率，温度和pH的变化会导致可生物降解塑料（BPs）的表面开裂，加速降解。可生物降解塑料（BPs）中塑料添加剂的存在也可能干扰生物降解过程。

从理论上讲，还必须考虑大规模的可生物降解塑料（BPs）处理。可生物降解塑料（BPs）的大量生产和消费意味着需要一种有前景的大规模处理方案。大规模的塑料垃圾通常通过填埋、焚烧、生物处理(堆肥和厌氧消化)和回收处理。目前，工业堆肥是BPs寿命管理的主要问题。在堆肥前，应将适合堆肥的废物收集，并透过不同的收集计划分开，运送至工业堆肥设施。

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