生物可降解塑料面临四大挑战，未来发展有何趋势？
生物可降解塑料面临四大挑战，未来发展有何趋势？
塑料工业是随石油化工的发展而快速发展起来的，以取材容易、价格低廉、加工方便轻质耐用等优点，广泛应用于社会的各个领域，给人们生活带来了极大的方便。但同时，由于大量的废弃塑料制品难于分解，构成了日益严重的“白色污染”，阻碍了社会的进步和经济的可持续发展，随着人类对环境保护的日益重视，处理高分子材料废弃物这一热点课题在全球得到普遍关注。
所以，制备环境友好的可生物降解塑料来代替传统塑料，研究和开发可降解塑料 成为治理污染的有效实施方法，可降解塑料也由此成为国内外的热门研究方向。
目前可降解塑料主要包括生物降解塑料、光降解塑料、光和生物降解塑料、水降解塑料四大类，其中以生物降解塑料的研究最为深入，应用最为广泛。
生物降解塑料是一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境中的微生物完全分解、最终被无机化成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。
随着全球及中国限塑乃至禁塑政策逐步落地，可降解塑料市场有望打开，十倍以上空间，有望达到千万吨级别市场。
哪些才是真正的生物可降解塑料？
清华大学化工系高分子研究所所长郭宝华表示，塑料污染的治理主要应从源头减量、回收、替代、清理四方面入手。国际、国内的多项禁塑、限塑政策使全生物降解塑料的发展获得巨大推动力，但在宣称材料可降解时，需要明确降解条件或途径。符合固废法和限塑令的高分子材料、聚合物合金和复合材料的正面、负面清单分别如下：
正面清单：
1.天然材料（纤维素、木质素、淀粉、壳聚糖）；
2.合成全生物降解高分子材料（PLA、PBAT、 PBS、PBST、PBSA、PPC、PGA、PCL、PPDO等脂肪族聚酯及脂肪-芳香共聚酯）；
3.多组分体系：①上述材料之间为了调控性能与功能，而制备的多组分体系，如PBAT/PLA/淀粉、PBAT/PLA/PCL、PBAT/PGA；②上述材料与天然矿物材料组成的复合体系，如PBAT/PLA/CaCO3，PBAT/PLA/Talc；③上述材料与环保增塑剂组成的体系，如淀粉/甘油等。
负面清单：
不可降解材料是指含聚乙烯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 聚氯乙烯、 乙烯-醋酸乙烯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯等非生物降解高分子材料。
郭宝华还特别指出，不同的生物降解材料之间具备相互可替代性，需要共同发展，不断提高性能、降低成本才能满足人们对生物降解材料的多用途需求。
2025年底全球生物降解塑料需求规模将超2000万吨
中科院物理所工程料国家工程研究中心主任季君晖表示，降解塑料替代是塑料污染源头减量的重要途径。PBAT和PLA是实施限塑令的两大重要原料基础，在2022年底国家限塑令禁止的约200万吨产品中，PBAT/PBS的需求量达100万吨以上，限塑令最终（2025年底）涉及产品将超过800万吨/年，而整个国际市场需求量更是超过2000万吨/年。
中国化工信息中心高级咨询顾问孙楠表示，2020年全球生物降解塑料主要应用于包装材料、农膜和纺织领域，包装领域（包括软包装和硬包装）为其最重要的应用领域。其中，PLA和PBAT 具有很好的市场发展潜力，美国Nature Works是全球PLA的领军企业，德国BASF是PBAT市场最有影响力的企业。
2021—2025年全球生物降解塑料产能的增加将主要由中国贡献，如果目前披露的新建产能全部投产，预计2025年全球生物降解塑料产能将达到2105万吨/年的规模。
全球生物降解塑料供应情况
目前，中国生物可降解塑料上游原料和下游应用产业均已成熟，但可降解塑料树脂生产处于创业发展期。PLA和PBAT发展相对成熟，目前国内已披露新建拟建产能以PBAT和PLA为主。
生物可降解塑料面临工业化、规模化的难题
PLA发展面临四大挑战
世界生态组中国代表处首席科学家、华盛绿色工业基金会生物塑料首席科学家甄光明指出，目前生物降解塑料PLA绝大多数都是通过两步法制备。
过去，PLA国际大厂NatureWorks 和 TCP独占市场配额及丙交酯技术瓶颈。如今，PLA产能大幅落后市场，但乳酸发酵已非瓶颈，而丙交酯仍是瓶颈。我国聚/乳酸万吨厂丰原、海正、金丹、金发、中粮等多数厂供应链还不完整，只部分技术证实，尚需整合。目前，PLA的发展面临着以下四大挑战：
一是终端处理缺乏：需工业堆肥系统36个月才降解，但目前中国很少，建议通过区块链的方式，在各地设立小规模高温堆肥设备减量后再集中处理的方式解决；10年才降解，建议采用共混加淀粉等加速降解、以共聚加降解段等方式解决；
二是环境降解较慢：货架期长但在自然环境需多余5
三是部分性能较差：存在耐温低、阻气差、太脆、强度不足等问题，建议采取各种共混改性共聚复合手段解决；
四是成本高、供应不足：已宣布的400万吨/年PLA项目中大部分都没有中试线运转。
生物降解聚酯瓶颈仍待突破
中科院成都有机所党委书记、研究员王公应表示聚碳酸酯（PC）具有难生物降解、全部使用化石资源的缺点，未来发展方向为可生物降解聚碳酸酯、使用生物基资源。
脂肪族聚碳酸酯（APCs）具有以下三大性能：1. 优异的可生物降解性；2. 良好的生物相容性，低毒性；3. 成本较低，竞争力较强。
目前，APCs的三大应用瓶颈为：一是熔点Tm和玻璃化温度Tg较低；二是热性能及力学性能较差；三是降解速率和结晶速率较慢。
季君晖表示，在海水可降解材料体系构筑上，可通过在生物降解聚酯主链中引入易水解片段、设计构筑新型海水可降解共聚酯，将非酶水解与生物降解结合，利用快速非酶水解加速聚酯长链向短链的解聚，进而诱导加强材料后续生物降解及矿化过程。
纳米纤维素增强可生物降解聚合物大规模生产仍存在挑战
华南理工大学教授陈广学指出，我国快递包装废塑料约有99%（按质量计）均混入生活垃圾，被焚烧或填埋处理。目前，我国正面临可降解塑料袋降解及回收难度大、制造成本较高的困局，亟待出台强制性政策。
可生物降解聚合物在替代传统石油基聚合物应用方面展现出极具潜力的发展前景。可再生、可生物降解的纳米纤维素作为增强介质能够使可生物降解聚合物在机械性能、阻隔性能等方面赶上甚至超过传统石油基聚合物。
国内外在研究纳米纤维素增强可生物降解聚合物方面取得了显著进展，但在大规模生产以及工业化的道路上仍存在诸多挑战。但随着纳米纤维素增强可生物降解聚合物的不断研究和发展，这种具有优异性能的复合材料将在众多领域特别是包装领域将得到广泛应用。
文章来源：贤集网