聚焦生物降解塑料

4月10日,中科院化学所张军研究员与清华大学郭宝华教授受邀参加央视《透视新科技》访谈,对普通塑料产生污染的原因、塑料回收的难点、降解塑料性能与结构,对动植物的影响、成本控制、应用前景做了一系列深入探讨。

1、传统塑料污染解决方案

郭宝华教授表示,因为普通塑料质轻、可加工性能好、热熔低、能耗低、 安全无毒,成本低、使用方便舒适等特点,成为有效替代普通的玻璃、陶瓷、钢铁以及纸张材料替代品,普通塑料因此而被过度使用与丢弃。普通塑料因分子量高达几十万,不能直接被微生物吞噬, 在自然环境中要经过上百年的时间才能逐渐降解成小分子,最终被微生物分解成二氧化碳与水,如果是丢弃在海洋中,被分解的时间会更长,要四五百年才能降解。既然如此,能否通过回收来解决塑料污染的问题呢?张军研究员表示,回收是很好的措施,有些专门的塑料可以不通过分检,然而回收不能解决所有的塑料污染的问题,比如一次性的塑料制品,回收是需要繁琐的处理,回收产生的成本生产超过了塑料本身的价值,对于一次性塑料制品,直接使用生物降解塑料是终极手段。

2、普通塑料降解难,回收难,科学家们一直在研发降解新材料

张军研究员表示,传统塑料在结构上为简单的碳氢结构,分子量巨大,塑料袋的常用材料聚乙烯分子量常超过几十万,结构稳定,但难以被微生物降解,随意丢弃容易污染环境。而生物降解塑料在结构上与传统塑料的碳氢结构有较大区别,多包含各类杂原子(氧、氮),能够被微生物消化分解。

郭宝华教授表示,如目前合成的可降解高分子材料,大量存在酯键,在有水存在的条件下可以水解,或者被微生物消化利用,最终被分解为小分子,不会污染环境,这个降解过程不长,是可以接受的。科学家们很早就意识到传统塑料的难降解产生污染的问题,也一直在寻找塑料降解的解决方案。从普通的合成塑料到光降解塑料,又到氧化降解塑料,最后到近年来研发出的生物降解塑料,才真正解决了塑料降解的难题。

3、生物降解塑料的研究成果

关于生物降解塑料的研究成果,张军研究员表示它包括天然高分子塑料与合成高分子塑料。 天然高分子的加工相对困难,如在纤维素的加工过程中,由于分子间的氢键较强,需要用到大量的化学品,消耗大量能源。目前,科学家常采用化学溶剂,将纤维素溶解后再制造和合成高分子。另外纤维素高出同类塑料两三倍的价格也是限制其使用的重要因素,成本阻碍了纤维素对传统塑料的大量替代,但是天然高分子拥有天然抗静电等独特的性能,是常规的材料不可替代的。郭宝华教授也提到合成高分子材料,例如聚乳酸,它的性能跟通用的聚苯乙烯相似, PBS跟聚丙烯类似,PBAT跟低密度聚乙烯相似,这些材料在通用塑料领域有望实现替代。

4、生物降解塑料被限制应用的原因

两位专家都表示,我们生活中很多产品都可以用生物降解材料来替代。 然而生物降解塑料的性能还需要继续改善,目前高昂的原料价格是限制生物降解材料的重要因素,与大宗传统塑料相比,生物降解材料的使用量小、成本高,严重制约了降解塑料的推行。如果想要降低价格,有两种方法,一是加快生产效率,生产更多的降解原料,二是扩大降解材料的使用规模。

5、降解材料的降解速率应该做到可控

降解材料在单种性能方面具有良好表现,但作为传统塑料的替代品,降解材料的综合性能却难以令人满意。如常见的塑料饭盒,就需要同时满足防水和防油的功能,而天然高分子材料纤维素就难以同时做到。

另外,降解材料的降解周期也需要跟随产品的使用时间做相应调整,做到降解速率可控。如货架上的商品,其保质期是一年,那么降解塑料就需要在一年以后再发生降解。而牛奶包装,只使用几个星期,因此降解周期就应该控制在几个星期以后,方便产品使用完成后立即发生降解。

6、降解材料的应用前景广泛

在农用地膜、服装、医用等领域降解材料发挥着独特作用。传统聚乙烯材质的地膜,在耕种完后继续留在土壤中,阻碍了植物根系的生长活动。而使用降解地膜,不仅在使用完成后自然降解,无碍于作物生长,甚至能提高作物产量。郭宝华教授提到,全生物降解地膜比传统PE膜增产高20% 全生物降解材料PLA(聚乳酸)具有抗菌作用,可以用作婴儿服装和口罩的原材料,能够抑制细菌的生长。

郭宝华教授和张军研究员表示,尽管生物降解塑料目前还存在大大小小的问题,但生物降解塑料的无害性是其最显著的优点,避免了传统塑料可能出现的微塑料污染,对动物和人类均无危害。而生物降解塑料对传统塑料的大量替代,在未来将有效缓解白色污染问题,甚至使得塑料污染现象在地球上彻底消失。

中国对生物降解塑料的科学研究一直非常活跃,近几年随着中国禁塑令的逐步收紧,中国科学界与企业界也纷纷加快塑料替代的脚步,如今,我国生物降解塑料无论是在种类上,还是在生产规模上,都处于国际领先地位。

以上信息来自互联网,由CIBPE上海国际生物降解包装展览会工作人员编辑整理发布,如有疑问请您联系我们!

生物降解包装展览会

【关于上海国际生物降解包装展】源于生物降解包装广阔发展前景及大量终端买家对生物降解包装的采购需求,由禾欣展览主办的2021上海国际生物降解包装展览会再度盛大起航,2021上海国际生物降解包装展览会立足全球著名的贸易中心上海,辐射整个亚洲,重点关注东南亚、南亚、南美、中东、北非等快速发展的新兴包装市场,预计将吸引逾60000名高采购力买家到场,其中海外买家预计将超18500名,是你品牌推广、提升产品市场份额、会见品牌采购商及商贸交流,网罗包装行业人脉的绝佳平台!

返回列表

关注我们

© 上海国际生物降解包装展览会 版权所有 不得转载 沪ICP备13000611号-25

关注我们

© 上海国际生物降解包装展览会 版权所有 不得转载 沪ICP备13000611号-25