從塑料行業目前的整體趨勢來看:傳統塑料已不能滿足當下節能環保的發展要求,而可降解塑料正代替傳統塑料成為新的發展方向。同時也因為最嚴「禁塑令」,可降解塑料正式走進人們的視線。
其實大家現在關心的環保袋就等同於可降解塑膠袋,那我們說的可降解塑膠袋又是什麼意思呢?
根據可降解機理來看,可降解具體可分為光降解、生物降解和水降解等三類。
光降解塑料:將光敏劑摻在塑料中,在太陽光照射作用下,塑料逐漸分解。但其缺點是,降解時間受到太陽光和氣候環境的影響,因此無法控制。
生物降解塑料:指能被自然界中存在的微生物,如細菌、黴菌和藻類等,在一定條件下分解為低分子化合物的塑料。此類塑料貯存運輸方便,應用範圍較廣。
水降解塑料:一種在水中可以溶解的塑料,原因是其中添加了吸水性物質。
隨著現代生物技術的發展,生物降解塑料已經成為研究開發的新熱點。
看到這裡,我們暫且拋出幾個常見的問題:
問題1:可降解就是可生物降解嗎?
問題2:生物可降解塑料可以自己在土壤、空氣中降解消失嗎?
問題3:可生物降解塑料的原料都來源於植物嗎?
問題4:原料來源於生物質資源的塑料都是生物可降解塑料嗎?
問題5:可堆肥降解的塑料可以在家裡堆肥降解或者在自然環境下自己降解嗎?
問題6:什麼是水溶袋呢?水溶袋溶解的水真的可以喝嘛?
在回答這幾個問題之前,讓我們看一下傳統塑料是怎麼發展到降解塑料的。
可降解塑料怎麼來的呢?
來路一:
隨著工業技術的發展,從石油、天然氣等石化資源中重新提煉出的可降解材料,用於可降解塑料的原料。這類與傳統塑料可以說是同宗同源,不同的是這類塑料是可以降解的。
比如我們常見的「PBAT」。
PBAT 屬於熱塑性可降解塑料,一般以脂肪族酸、丁二醇為原料,經石化途徑或生物發酵途徑生產,既有較好的延展性和斷裂伸長率,也有較好的耐熱性和衝擊性能。由於 PBAT 的成膜性能良好,易於吹膜,廣泛用於一次性包裝膜及農膜領域。
此外,PBAT 還具有優良的生物降解性,是可降解塑料研究中的主要研究對象,也是目前市場應用最好降解材料之一。
來路二:
科學家們從生物質資源(如植物纖維、澱粉等)提煉出來的可降解材料(注意這是重點哦,後面要考哦),用於可降解塑料的原料。
比如我們常聽人提到的「PLA」和「PHA」。那什麼是「PLA」和「PHA」呢?
PLA
PLA 是最常見的可降解塑料之一,是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物。 PLA 生產過程無汙染,而且產品可以生物降解,使用後的 PLA 可以通過堆肥,在溫度高於 55℃或富氧和微生物作用下降解為二氧化碳和水,實現在自然界中的物質循環,不會對環境產生影響。
PLA 還具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力學性能和易加工性,廣泛用於包裝、紡織行業、農用地膜和生物醫用高分子等行業。
PHA
PHA可降解塑料是細菌在生長條件不平衡時的產物。在眾多可降解塑料中,PHA 的降解方式是最特別的,可以在生物體內完全降解成β-羥基丁酸、二氧化碳和水。
PHA類可降解塑料熱變形溫度高、具有良好的生物相容性,但加工溫度範圍窄、熱穩定性差、脆性大、生產質量不穩定,可用於一次性用品、醫療器械手術服、包裝袋和堆肥袋、醫用縫線、修復 裝置、繃帶、骨科針、防粘連膜及支架等領域。
根據材料來源我們把可降解塑料總結為兩大類:
一類是石化基塑料:指產品原料來源於石油、天然氣等石化資源。
一類是生物基塑料:指產品原料來源於生物質資源(如植物纖維、澱粉等)。
在這裡我們需要注意:塑料是否可生物降解,跟塑料由哪種原料製成沒有必然關係。不是所有生物基塑料都是可生物降解塑料,生物基塑料同樣也有不可降解的。
為此,我們列出下圖,方便大家更直觀的來理解:
相信大家現在搞清楚可降解是怎麼來的了吧,我們終於可以回答以上幾個問題了:
01:可降解就是可生物降解嗎?
不是,他們屬於母集和子集的關係。可生物降解屬於可降解的子集。
可降解塑料包括很多種類型:
從原料看,可降解塑料既可以來自於石化原料(化石基塑料),也可以來自於生物質材料(生物基塑料)。
從降解機理看,可降解塑料包括生物降解、光降解、氧化降解等。
從降解效果看,又可分為"全"降解和"部分"降解。
塑料的降解是指受環境條件影響(溫度、溼度、水分、氧氣等)作用下,結構發生顯著變化、性能喪失的過程。而可生物降解塑料就是可降解塑料的其中一種。
02:可生物降解塑料可以自己在土壤、空氣中降解消失嗎?
事實上,可生物降解塑料並不等於可以在自然界中自行降解。
生物可降解塑料需要在特定的溫度、溼度和微生物共同作用的條件下才可以達到完全降解,生成對環境無害的二氧化碳和水等物質。
例如光降解塑料的降解嚴重依賴光源的參與,當埋在土壤裡面,沒有光的時候,就幾乎不會發生降解。而生物降解塑料,則需要相應的工業堆肥條件下才可降解,以PLA為例,其生物降解需要滿足最基本的兩個條件:50%-60%的溼度和50-70攝氏度的溫度。在此條件下,微生物才有可能經歷數月甚至更長的時間逐步將PLA分解。
因此,使用可降解塑料,也並不意味著消費者可以隨意丟棄,這類製品應該像傳統塑料製品一樣,統一進行垃圾分類與回收,按照合適的處置途徑進行回收及再利用(包括物理回收再利用、化學回收再利用和生物回收如堆肥等)。
03:可生物降解塑料的原料都來源於植物嗎?
生物可降解塑料的來源有兩種:
一種是生物基,如直接來源於生物質,像是土豆、玉米類澱粉。植物纖維等混合物;
也有部分是來自石化基的材料,如石油、天然氣等。
04:產品原料來源於生物質資源的塑料都是生物可降解塑料嗎?
我們從上面的圖中可以看到,原料來源於生物質的塑料並不都是可降解的哦。有一部分塑料來源於生物質但是卻不可降解,只有原料來源於生物質同時又可生物降解的塑料才屬於生物可降解塑料哦。
生物基塑料側重點是製造塑料的原料來自生物質等可再生資源。
而生物可降解塑料是從環境汙染治理角度出發,考慮的是能否能完全降解,且降解後對環境無害。
總的來說,生物基塑料分為可降解和不可降解兩種。
05:可堆肥降解塑料可以在家裡堆肥降解或者在自然環境下自己降解嗎?
很多朋友會將工業堆肥條件下的生物降解視為可在自然環境下生物降解。但並不是這樣哦。
可堆肥塑料是指塑料在堆肥條件下,通過微生物的作用,可以在一定時間內轉化成二氧化碳、水及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質,並且最後形成的堆肥重金屬含量、毒性試驗、殘留碎片等應符合相關標準的規定。
可堆肥塑料可進一步劃分為工業堆肥和花園堆肥,現市場上的可堆肥塑料基本屬於工業堆肥條件下的生物降解塑料。
06:什麼是水溶袋呢?水溶袋溶解的水真的可以喝嘛?
目前市場上關於水溶袋的宣傳都是入水即溶,還能喝。
從公開的專利信息來看,這種塑膠袋的主要成分是聚乙烯醇(PVA),以及其他的一些輔料,包括表面活性劑、增塑劑、防黏劑等。
我國對於聚乙烯醇領域的研究大概於2000年左右開始。由於這種材料具有可以在水中溶解的特性,因此,逐漸被應用在塑料領域。
但我相信很多人還會有疑問,能喝的水溶袋,溶解後真的敢喝嗎?
依照專利裡公開的成分,我們暫且把水溶袋的成分為聚乙烯醇和輔料。
其中聚乙烯醇遇水是變成溶膠的,並沒有在遇到水那一刻發生分解。所以水溶袋溶於水之後的液體是乳白色的。
其次,塑料裡除了聚乙烯醇,還有表面活性劑、增塑劑、防黏劑等輔料,也都被一股腦喝進肚子裡,想想還是怪害怕的。
並且,2017年10月27日,世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,聚乙烯醇在3類致癌物清單中。
所以,喝這樣一杯「塑膠袋溶液」是需要極大的勇氣和夠硬的消化能力的。
除了對人體的影響,很多塑料垃圾可能最後還是匯入海洋的,那麼這些塑料溶液會海洋生物產生影響麼?
這個研究還真有做,文章發表在2011年的《中國衛生工程學》上。研究者研究的對象是斑馬魚。這是一種被國際標準化組織推薦使用的魚類毒性實驗動物,對有毒化學物質或環境汙染物非常敏感。
但結論不太好,在高濃度下,這些水溶的塑料仍然會對斑馬魚造成傷害,並且24小時內,對應實驗組的魚群會全部死亡。
也就是說,如果一個聚乙烯醇塑膠袋掉水裡的話,可能因為輕,並不會有什麼問題;但是如果一噸聚乙烯醇塑料垃圾被投到海洋裡,那恰好路過的生物,可能仍然會遭殃。
所以,這杯水還是謹慎點喝為好。
儘管聚乙烯醇塑膠袋仍然有些許缺陷,但相比目前傳統的不可降解聚乙烯塑膠袋,聚乙烯醇塑膠袋仍然環保許多。那麼問題來了,我們明知這個更環保,為什麼不能替代一次性不可降解塑料大規模使用呢?
(1)產能
聚乙烯醇的產能仍然遠遠小於傳統聚乙烯塑料。制約聚乙烯醇生產的是初始原料是乙炔和醋酸。但高濃度的醋酸是屬於第三類易燃液體類乙類危險化學品,所以是被嚴格管制的。
(2)成本
對於成品單價極低的塑料來說,價格因素的波動是非常敏感的。
聚乙烯醇的價格是跟原料的成本關聯的。比如一旦醋酸價格升高,那麼勢必帶動聚乙烯醇的價格上浮。
(3)垃圾處理方式
我國主要的垃圾處理方式是填埋。所以說,更適合我國的環保塑料其實是在填埋或者露天環境下能夠降解的塑料;而塑料垃圾能不能溶於水,顯得並不是那麼有決定性。
在我國,符合國家標準GB/T21661-2008的塑膠袋,其實都可以叫環保塑膠袋。這些在生產過程中添加了降解母料的塑膠袋,在90天的時間內,在符合一定的條件下便可以自動分解。
因此,適應我國國情的可降解塑料才是最好的,而且價錢便宜會是錦上添花的。
那到底哪種材質的可降解塑料最適合我們呢?
目前PLA、PBAT、PHA 都是可降解材料未來的主要發展方向。
其中PBAT 的市場佔比較大,是目前可降解材料替代傳統塑料的主要產品,主要因為PBAT材料有較好的力學性能以及相對其他降解材料更低的價格和成本,替代阻力較小。
目前我國PBAT的生產具備良好的原材料條件和生產條件,國內技術發展良好,行業集中度高,潛在市場大,產業化前景好。同時,PBAT在自然環境中通過微生物的代謝,最終可以被轉化為二氧化碳和水。其優良的生物降解性,也是目前生物降解塑料研究中非常活躍和市場應用最好降解材料之一。
PBAT作為性能良好的環保材料,可以降低資源消耗,緩解「白色汙染」,對我國可持續發展具有重要意義。相信PBAT良好的使用性能和經濟性會越來越得到大家的重視。