世界各国完全降解塑料研究进展及应用

        目前，世界各国竞相开发和应用降解塑料，如美国、日本、德国等都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规，不少国家还制定了降解塑料的研究开发计划和措施，投入了大量的人力和物力，研制各种真正能完全降解的塑料，因而使降解塑料的研制在这些地区得到迅速发展，北美及欧洲每年的增长速度分别为：17%、  59%。完全降解塑料的使用，无疑促进了环境的良性循环。  



        1白色污染源  



        随着塑料工业的快速发展，塑料制品被一次性广泛应用，结果给环境带来了严重的污染，即塑料不易分解也不易回收，塑料废弃物成为污染环境的有害垃圾，对土壤、海洋以及空气的污染巨大，导致了破坏生态平衡的后果。  



        尤其是曾经风靡全球的小小塑料袋，尽管它不是时尚之物，但由于它方便易用，价格低廉，因而几乎无处不在，成了全球最大的白色污染源。  



        2塑料工业的原材料来源  



        塑料工业以石油资源为基础，而到二十一世纪上半期，石油和天然气将面临可能枯竭的窘境，有可能塑料工业也面临着原材料短缺的局面。因而，越来越多学者提倡开发和应用完全降解塑料。因为完全降解塑料具有完全降解能力，降解后不会带来有危害的产物，不会对生态环境造成污染，而且完全降解塑料中还包括一种天然高分子降解塑料，这种塑料材料以农副产品为原料来源，而农副产品资源是来源丰富且取之不尽的再生资源。原料主要是由玉米、大豆、土豆、木薯、桔梗制成的淀粉，以及适量的聚乙烯醇、甘油、核心助剂等，生产出“完全生物降解塑料”的粒料，再以粒料直接生产出各种塑料制品，生产过程基本按照塑料企业原来的加工设备生产，不会对原有生产构架形成冲击。  



        3完全降解塑料的研究进展及应用  



        国外降解塑料的研发始于上世纪70年代，当前，完全生物降解塑料技术，已进入新的技术发展阶段；而生物降解塑料也正进入市场化应用的前夜。  

        目前世界多家大型石化公司如美国的NatureWorks、Dupont、Eastman、德国的BASF、Bayer、意大利的Novamant和日本的昭和高分子公司、三菱化学/味素等公司均进入了生物降解塑料领域。主要包括3类生物降解技术：(1)可生物降解的合成高分子材料，如聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)等；(2)可生物降解聚酯塑料，如，聚羟基丁酸酯(PHB和PHBV等)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)及其共聚物和二氧化碳/环氧化合物共聚物(APC)等；(3)以利用植物中多糖类的淀粉、纤维素和木质素等，动物中的壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶以及海洋生物的藻类等，与可生物降解聚合物共混制得的完全生物降解塑料，如淀粉/聚乙烯醇，淀粉/脂肪族聚酯，淀粉/聚乳酸，和淀粉/聚丁二酸丁二醇酯等。其中，美国  NatureWorks(原GargillDow)公司已建成年产14万t以淀粉为原料的聚乳酸装置(PLA，商品名“NatureWorks”)最引人注目，其成本就大幅度下降，已经可以和包装产品的主流原料PET、PP等相媲美，此产品除在美国本土加紧。应用开发外，主要出口日本、德国等国家，正大力开拓用途。德国已商品化的产品有BioTec(生物-特可)公司开发的淀粉基塑料，单一或与其它品种生物降解塑料混合制造餐饮具、托盘和薄膜，商品名  “BioPlast”；BASF(巴斯夫)公司开发的脂肪族/芳香族共聚酯，商品名“Ecoflex”；Bayer(拜尔)公司研发成功的淀粉/聚氨酯共混型生物降解塑料。意大利Novamant(诺曼)公司开发的淀粉/生物降解塑料(PCL、PVA、PLA等)塑料合金“Mater-Bi”，是最早商品化投入市场的生物降解塑料，已建成年产2万t生产规模。荷兰Rodenburg生物聚合物公司以废弃的马铃薯皮为原料，研发成功的淀粉基塑料  “Salanyl”。  



        另外，高分子量的脂肪族聚酯——聚丁二酸丁二醇酯(PBS)也引人关注，三菱化学公司也在与Ajinomoto公司合作开发基于生物技术的PBS生产工艺，从植物淀粉制取琥珀酸，这两家公司将建设生物基琥珀酸装置，到2006年产能可达3万t。还有CO2/环氧化合物共聚物(APC)，是一种理想的  CO2利用新途径。  



        利用化学合成高分子与天然高分子或矿物质共混技术，这是近年来开发的另一重要方面，其主要品种有PHB/PCL，糊化淀粉/PCL，糊化淀粉/PH-  BV，天然橡胶/PCL共混制品。这类塑料的主要特点是可完全生物降解；同时，通过共混可提高其耐热性，改善物性和耐水性，降底成本，可望成为通用生物降解性塑料。其典型例子是淀粉/PVA共混生物降解塑料，其商品牌号为Mater-Bi。  



        我国可完全生物降解塑料，如聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、缩聚型聚酯等已通过中试鉴定，性能已达到国际同类产品的水平，海尔科化公司等数家企业已有规模化生产能力。  



        完全降解塑料可以完全替代不可再生的石油副产品聚苯乙烯生产包装膜、农膜、地膜、一次性餐具、日用塑料、包装物发泡填充料、防伪包装、电器外壳、林业园林苗皿等。完全生物降解塑料包装废弃物可通过微生物降解，最终可进行堆肥化处理，可较短时间回归自然；因此，它是一类较理想的绿色塑料包装材料。  



        4结论  



        综上所述，开发完全降解塑料是真正减少塑料垃圾，保护生态平衡以及开辟新的塑料原料的重要途径。即研制生产的完全降解塑料制品，不仅彻底解决了这一白色污染问题，而且将使塑料行业摆脱对石油资源的依赖。由于完全降解塑料有前述的两个显著优势，因此，它的前景十分广阔，开发完全降解塑料势在必行。