摘要：塑料是一種高分子化合物，具有較好的穩(wěn)定性和抗變形能力，在生活中應(yīng)用十分廣泛。但廢棄塑料的回收問(wèn)題愈加嚴(yán)峻，在進(jìn)行塑料分類處理時(shí)難度較大，若隨意丟棄，會(huì)造成白色污染，且塑料本身難以分解。本文基于環(huán)境保護(hù)政策限塑令背景下，對(duì)新型可降解生物基塑料的分類進(jìn)行詳細(xì)闡述，分析其應(yīng)用途徑及現(xiàn)狀，并對(duì)生物基可降解塑料使用過(guò)程中的缺陷及未來(lái)發(fā)展情況進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：生物基可降解塑料;生產(chǎn)改進(jìn)工藝;應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

一、研究背景及研究目的

塑料產(chǎn)品生產(chǎn)成本較低，具有良好的絕緣性，易塑造成任何形狀，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，塑料產(chǎn)品的種類愈加豐富，如常見(jiàn)的包裝材料，塑料袋、薄膜、保鮮膜等，在日常生活中，還被用來(lái)制作水杯、日用透明件、透明罐等，在工業(yè)生產(chǎn)中，塑料可被制作為地下管道材料、車罩燈、門窗、家用電器配件等。塑料的應(yīng)用范圍已涉及各個(gè)領(lǐng)域，如物品包裝、工業(yè)、建筑、生活產(chǎn)品、交通運(yùn)輸、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等，低廉的生產(chǎn)成本使塑料的使用范圍不斷擴(kuò)張。一方面，塑料產(chǎn)品的多樣性使人們生活更加便捷，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得可觀經(jīng)濟(jì)收益;另一方面，塑料具有難降解性，若埋在地下百年才可被降解，塑料產(chǎn)品的濫用、隨意丟棄、集中處理不當(dāng)都會(huì)致使白色污染，對(duì)土地資源、水資源等帶來(lái)嚴(yán)重的污染和負(fù)面影響，塑料生產(chǎn)后無(wú)法得到有效處理，不符合閉環(huán)產(chǎn)品的發(fā)展條件。目前，全球塑料污染情況嚴(yán)峻，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題迫在眉睫，針對(duì)塑料污染問(wèn)題，多數(shù)國(guó)家已提出限塑令政策，減少塑料產(chǎn)品的使用，合理丟棄，限制工業(yè)塑料的生產(chǎn)數(shù)量，可減緩塑料的嚴(yán)重影響。聯(lián)合國(guó)在調(diào)查報(bào)告中顯示，截止2019年，全球國(guó)家中有172個(gè)國(guó)家已執(zhí)行嚴(yán)格限塑令，對(duì)塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用進(jìn)行控制。除此之外，我國(guó)在2020年基于限塑令進(jìn)行升級(jí)調(diào)整，在部分省市直接禁止塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售和使用，可看出中國(guó)政府對(duì)環(huán)境治理的決心。生物可降解塑料基于當(dāng)前限塑令背景產(chǎn)生，使用生物質(zhì)資源制作，即可分解的有機(jī)物質(zhì)，如農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、植物等，生物可降解材料在自然環(huán)境中容易分解，對(duì)環(huán)境造成影響較小。

二、生物基可降解塑料概述

（一）生物基可降解塑料概念

生物塑料是一種使用可再生生物物質(zhì)資源生產(chǎn)的塑料，如農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、植物、腐蝕動(dòng)植物體、廢棄回收垃圾等。生物塑料按照生產(chǎn)原料和產(chǎn)品使用途徑可分為生物基塑料和生物降解塑料。

生物基塑料是以淀粉等天然物質(zhì)為生產(chǎn)基礎(chǔ)，在微生物的作用下制作而成，具有較好的分解性能和環(huán)保性。一般來(lái)說(shuō)，生物基塑料可在微生物作用下被完全分解，即使被丟棄在潮濕的環(huán)境中，也可被分解為二氧化碳、水等對(duì)環(huán)境污染較小的產(chǎn)物。我國(guó)對(duì)于生物基降解塑料的研究進(jìn)展較慢，國(guó)外已形成先進(jìn)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)評(píng)定體系，我國(guó)生物基企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展受到一定限制，難以保障在當(dāng)前未被市場(chǎng)完全接受的情況下立即獲得可觀利潤(rùn)，政府應(yīng)大力推廣生物基可降解塑料的生產(chǎn)和使用，不斷投入資金研究最新技術(shù)和生產(chǎn)體系，助力于我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。本文主要研究的生物基塑料為淀粉基塑料、聚乳酸塑料（PLA）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二酯（PBS）等。上述四種生物基可降解材料目前生產(chǎn)種類較多、應(yīng)用途徑廣泛，本文對(duì)四種主流生物基可降解材料的合成方法、改進(jìn)工藝、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行探討研究。

（二）生物基可降解塑料的分類

淀粉基塑料是以淀粉為主要生產(chǎn)物質(zhì)，改變傳統(tǒng)淀粉物質(zhì)的形態(tài)與性能，通過(guò)接枝來(lái)改變?cè)蟹肿渔溕狭u基的數(shù)量從而改變淀粉結(jié)構(gòu)，與其他高分子化合物聚合，使用熱塑性機(jī)器制作而成的熱塑性淀粉。淀粉是自然界中含量較多、成本低廉、可再生的天然原材料，可被微生物完全降解，對(duì)環(huán)境具有保護(hù)作用，同時(shí)減少石油資源的使用，并降低二氧化碳排放量。但淀粉基塑料具有親水性、耐敏性、硬脆性，生產(chǎn)出的塑料產(chǎn)品應(yīng)用性能較差，因此，需通過(guò)改性提高淀粉基塑料的強(qiáng)度、抗水性能、耐熱性能，可采取物理或化學(xué)方法進(jìn)行改善。淀粉基塑料的生產(chǎn)種類較多，研究起始時(shí)間較早，擁有較廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景，用來(lái)替代傳統(tǒng)塑料制造材料，應(yīng)用于日常生活、產(chǎn)品包裝、機(jī)械制造、建筑等領(lǐng)域。

三、生物基可降解塑料生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提升，在當(dāng)前環(huán)境不斷惡化的嚴(yán)峻情形下，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行限塑令政策，限制傳統(tǒng)聚丙烯塑料的生產(chǎn)和使用，相對(duì)而言，生物可降解塑料將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，產(chǎn)生可觀收益。近年來(lái)，全球生物可降解塑料的產(chǎn)量與使用率不斷攀升，生產(chǎn)規(guī)模與市場(chǎng)銷售渠道不斷拓展，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年仍具有較高的發(fā)展?jié)摿Αｋm然我國(guó)對(duì)生物可降解塑料的研究較為落后，但在2020年針對(duì)某些地區(qū)的嚴(yán)格禁塑令而言，環(huán)保課題與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展是目前的重要方向，我國(guó)生物可降解塑料將迎來(lái)前所未有的商機(jī)。

（一）淀粉基塑料

淀粉基塑料的研究起始時(shí)間相對(duì)較早，擁有長(zhǎng)遠(yuǎn)的研究歷史，研究成果隨科技進(jìn)步而不斷創(chuàng)新，目前，淀粉基塑料因制作成本低廉具有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，使用淀粉基塑料制作的塑料產(chǎn)品收益可觀，在國(guó)內(nèi)外成立多家企業(yè)，專門生產(chǎn)該種類型的可降解塑料，在食品包裝、玩具包裝等方面應(yīng)用廣泛。

（二）PLA可降解塑料

該種生物可降解塑料成品無(wú)公害、對(duì)環(huán)境破壞性較小、加工性能良好且材料強(qiáng)度較高，在工業(yè)生產(chǎn)中備受矚目，自限塑令政策出臺(tái)后，PLA可降解塑料的研究進(jìn)展較快，且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，銷售范圍的擴(kuò)張速度高于淀粉基塑料，適用于食品、藥材的包裝、服裝紡織、管道、薄膜等行業(yè)。該種材料通過(guò)改性后，具有加工成型速度快的優(yōu)點(diǎn)，但該可降解塑料的生產(chǎn)工藝還有待改進(jìn)。預(yù)計(jì)未來(lái)，PLA可降解塑料的銷售范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域仍有待開(kāi)拓。

（三）PHAs可降解塑料

目前，該種可降解塑料的生產(chǎn)企業(yè)較少，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)要求較高，因此生產(chǎn)成本較高，未能得到廣泛市場(chǎng)開(kāi)拓。該種可降解塑料的生產(chǎn)產(chǎn)量遠(yuǎn)低于另外三種類型的塑料，且塑料成品中有較多仍處于研究試驗(yàn)階段，生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝的復(fù)雜，導(dǎo)致該種可降解材料的發(fā)展緩慢，成本高昂嚴(yán)重限制了生產(chǎn)PHAs企業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)和銷售，市場(chǎng)接受程度較低。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，該種可降解塑料的成本價(jià)格約為PLA可降解塑料的3.5倍。

（四）PBS可降解塑料

該種可降解塑料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，僅需直接酯化反應(yīng)即可得到，且具有良好的耐熱性能與耐水解性，通過(guò)改變其物質(zhì)結(jié)構(gòu)后，該種可降解塑料的最高耐熱溫度高達(dá)100℃，且生產(chǎn)取材靈活。由于其耐高溫性，可應(yīng)用于食品包裝，如打包餐盒、食品容器等，但由于其反應(yīng)活性較低、降解速率較慢，對(duì)該種可降解塑料成品的回收處理應(yīng)格外嚴(yán)格。

四、生物基可降解塑料現(xiàn)存問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向

（一）生物基可降解塑料現(xiàn)存問(wèn)題

目前，由于限塑令背景下，生物基可降解塑料具有良好的發(fā)展前景與市場(chǎng)需求，通過(guò)對(duì)生物基可降解塑料的生產(chǎn)工藝與改性工藝的研究，使塑料成品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，但仍存在問(wèn)題有待改進(jìn)，如傳統(tǒng)塑料工藝、設(shè)備趨于完善，若要使傳統(tǒng)塑料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)新型可降解塑料，需要重新學(xué)習(xí)生產(chǎn)工藝，更換生產(chǎn)設(shè)備，需投入大量資金，耗費(fèi)較多時(shí)間完成轉(zhuǎn)變，而傳統(tǒng)塑料生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于生物基可降解塑料，利潤(rùn)空間較小，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)仍有待擴(kuò)張。此外，生物基可降解塑料擁有較高降解性，對(duì)環(huán)境具有保護(hù)作用，但常用生物基可降解塑料存在本質(zhì)上的缺陷，如耐熱性較差、材料強(qiáng)度較低等，而我國(guó)對(duì)可降解塑料研究落后導(dǎo)致改性工藝不成熟，在改變生物基可降解塑料時(shí)，可能存在效率低下的現(xiàn)象。最后，生物降解速率的影響因素較多，未能完善生物降解機(jī)理，形成完整的知識(shí)理論體系，因此無(wú)法掌握塑料成品在不同環(huán)境中的降解速率與實(shí)際情況，降解周期不明確。

（二）生物基可降解塑料未來(lái)的發(fā)展方向

生物基可降解塑料對(duì)環(huán)境造成污染較小，且在微生物作用下可被完全分解，分解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)害，貼合環(huán)境保護(hù)需求，因此有關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)生物基可降解塑料的市場(chǎng)推廣，出臺(tái)多部政策以支持生物基可降解塑料的生產(chǎn)，使綠色塑料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對(duì)不同種類的生物基可降解塑料進(jìn)行研究，針對(duì)不同的生產(chǎn)產(chǎn)品選擇適宜的塑料種類，通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)工藝來(lái)提高可降解塑料成品的使用性能與環(huán)保性能。還可以優(yōu)化升級(jí)生產(chǎn)設(shè)備，使其適用于不同種類的生物可降解塑料的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。有關(guān)政府出對(duì)生物可降解塑料進(jìn)行宣傳外，還需要嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保政策，提高民眾的環(huán)保意識(shí)，設(shè)立專項(xiàng)基金助力于生物基可降解塑料的研究，以表明環(huán)境治理的正確態(tài)度。

目前，四種類型的生物可降解塑料均存在不同程度的缺陷，通過(guò)改變其物質(zhì)性能與結(jié)構(gòu)可對(duì)其進(jìn)行改良，因此，需不斷提升改造工藝水平，以提高生物可降解塑料的使用性能?？梢酝ㄟ^(guò)添加功能物質(zhì)來(lái)彌補(bǔ)不同類型塑料的功能缺陷，制備復(fù)合型塑料材料，達(dá)到優(yōu)缺點(diǎn)的平衡。除此之外，生物可降解塑料中，PBS塑料的降解速率較慢，處理難度相比另外三種較高，需要對(duì)生物降解工藝開(kāi)展研究，完善生物降解實(shí)驗(yàn)成果與理論知識(shí)，形成堅(jiān)實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備體系，為生物降解工藝的創(chuàng)新提供有力支持。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)不斷引進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，招聘專業(yè)高質(zhì)量人才，對(duì)生物降解工藝開(kāi)展研究，模擬自然界中的塑料降解環(huán)境，通過(guò)改變某些條件來(lái)判斷其降解速率的主要影響因素。

當(dāng)前，我國(guó)生物可降解塑料的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，企業(yè)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，可降解塑料的產(chǎn)量與銷售金額不斷上漲，但生產(chǎn)的塑料成品質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致市場(chǎng)秩序混亂。因此，有關(guān)部門需制定統(tǒng)一生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，從原材料選取、生產(chǎn)工藝、改性工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)行規(guī)范，保障塑料成品質(zhì)量，才能使其具有良好的可降解性，降低對(duì)環(huán)境的污染。可以對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行定期抽查，以檢驗(yàn)其生產(chǎn)質(zhì)量，有助于生物可降解塑料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，形成良好的市場(chǎng)氛圍，推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的快速擴(kuò)張。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在當(dāng)前環(huán)境保護(hù)政策與限塑令政策的執(zhí)行背景下，生物基可降解塑料具有良好發(fā)展前景，但由于改性工藝不成熟、生產(chǎn)成本較高、降解速率機(jī)理有待完善等因素，使得我國(guó)生物基可降解塑料的研究進(jìn)程發(fā)展緩慢，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)改性工藝的研究，可設(shè)立專屬基金幫助生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)加大人才培養(yǎng)，完善生物降解機(jī)理。

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作者簡(jiǎn)介：蔡雄（1991.07—），男，漢族，湖北石首，碩士研究生，主要從事：改性塑料的配方設(shè)計(jì)、科研等技術(shù)工作。