岁末购物狂欢正酣,“征战”各大线上平台“买买买”的同时,各种快递包裹、塑料包装等废弃物增加的问题也随之而来。根据全球性环保组织绿色和平发布数据,若不实施有效的措施予以控制,依照当前快递的发展趋势,2025年我国各类快递包装材料消耗量将达到4127.05万吨,带来巨大的资源负担和环境压力。能否将这些包装原料替换成更环保的材料?不少人将目光投向生物可降解塑料。这种新型塑料会是环保的出路吗?本期“好奇心实验室”栏目邀请南京工业大学材料科学与工程学院沈育才副教授为大家科普。
“生物可降解塑料又被称作生物分解塑料,是指在自然界(如土壤、沙土、淡水环境、海水环境)或特定条件(如堆肥化条件或厌氧消化条件)中,由自然界存在的微生物作用引起降解,并最终完全降解变成二氧化碳或/和甲烷(取决于环境氧含量)、水、其所含元素的矿化无机盐及新的生物质的塑料。”沈育才告诉《科技周刊》记者,按原料成分来源分类,生物可降解塑料可分为生物基生物可降解塑料和石化基生物可降解塑料两类。其中生物基生物可降解塑料包括天然材料直接加工得到的塑料,如热塑性淀粉;微生物发酵和化学合成共同参与得到的聚合物,如聚乳酸(PLA);以及由微生物直接合成的聚合物,如聚羟基烷酸酯(PHA)。石化基生物可降解塑料是指以化学合成的方法将石化产品单体聚合而得的塑料,如聚对苯二甲酸己二酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)等。
由于不同塑料基体聚合物结构的不同,其降解过程有很大区别,有些聚合物自身很容易水解,而有些聚合物则在各种环境下均很难降解,因此塑料的生物降解需要历经一系列的复杂过程。沈育才以PLA降解过程为例解释,PLA在通过非生物水解过程(非活性化学和物理因素)暴露于水中之后出现初始降解,导致随机的链断裂和分子量减少,从而使得聚合物脆化。随后,PLA 低聚物可以从本体聚合物中扩散出来并最终被微生物降解。
“今年初,号称史上最严‘限塑令’出台后,大家发现餐盒、吸管等都换了新材料,使用比较多的基体材料就是PLA;而我们平时用到的购物袋、垃圾袋、快递包装袋、保鲜膜等各种膜袋制品,则多数含PBAT。”沈育才解释,目前市场上主流的生物可降解塑料原料以热塑性淀粉、PBAT和PLA三大类生物可降解材料为主,考虑到性价比和综合性能要求,市场上的生物可降解产品通常选择以上一种或两种原料复配,并辅以加工助剂和填料等进行共混改性获得。
数据显示,过去5年我国生物可降解塑料消费量平均年增速在20%左右,2019年,我国生物降解塑料消费量约26万吨。随着禁限塑政策的密集出台和逐步落地,外卖等行业的蓬勃发展进一步促进生物可降解塑料消费量的增加,其在2024年有望突破百万吨。“随着政策的支持和民众环保意识的不断提升,未来生物可降解塑料发展趋势无疑是向好的。生物基生物可降解材料满足低碳排放和资源可循环的目标,不失为减少环境污染的有效途径之一。”
记者了解到,南京工业大学材料科学与工程学院联合南京五瑞完全生物基降解新材料创新研究院目前正致力于高淀粉含量的全生物降解材料及其制品的研发和产业化应用。团队以王庭慰教授为带头人,重点开展淀粉微结构改性、特殊助剂设计复配、共混物反应性挤出和降解材料功能化等材料研究和制备工艺优化,制备的全生物降解原料及部分制品已通过国内和国际的生物降解认证。
塑料的“白色污染”,既与塑料的“轻”、“薄”特性有关,更与人的行为规范和社会公德有关。实际上,任何使用后的废旧物品(材料),如不能做到有序回收处理,都将成为污染。沈育才表示,生物可降解只是赋予这类塑料的额外属性,生物可降解塑料同样也可以像常规塑料一样进行物理或化学循环回收利用。即使是生物可降解塑料,也不代表可以随手乱扔,因为绝大部分生物可降解塑料在堆肥条件下才能实现高效的生物降解和堆肥利用。“生物可降解塑料不是解决废弃塑料对生态环境产生问题的唯一途径,同样,塑料的循环/回收想完全替代生物降解也不现实,因为一些重量轻、难回收、规范化处置难度大的一次性塑料制品,很容易向环境泄露。比较理想的策略是,生物可降解塑料与循环/回收塑料共同构成解决塑料制品废弃物对环境产生负面影响的完整方案。”沈育才说。

 

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