生物降解塑料的发展现状及应用前景探究

生物降解塑料的发展现状及应用前景探
究
摘要：白色污染是环境污染的重要元凶之一，可降解塑料是解决白色污染最
直接的手段。

可降解塑料包括生物降解塑料、水降解塑料、光/生物降解塑料等。

为深入了解生物降解塑料的应用及价值，文章研究生物降解塑料的发展历程，并
对其未来发展进行展望，一方面推动生物降解塑料的应用，另一方面了解可降解
塑料使用规模，为相关人士提供参考。

关键词：生物降解塑料；发展现状；应用前景
塑料是现代化工业及人类生活最重要的基础材料之一，由于传统塑料不可降解，可对环境造成可持续性损害，因此可降解塑料的研发及应用成为各国关注的
热点课题。

生物降解塑料是可降解塑料的一种，据初步统计，2021年全球生物降
解塑料消费量达到1200kt左右，涉及众多行业。

由此可见，生物降解塑料得到
极为广泛的应用，成为健康有序地推动产业发展的重点，研究生物降解塑料的发
展历程也成为学术界的核心话题之一。

1、生物可降解塑料的发展现状
生物降解塑料依照程度划分可分为部分降解、完全降解两种。

部分降解包括
淀粉基塑料，完全降解塑料包括聚丙交酯塑料、石油基可降解塑料等。

1.1 PLA
聚丙交酯塑料即PLA，通过乳酸直接缩聚制备法制备时成品分子质量较低，
适用场景相对受限。

对此，有学者对制备工艺进行优化，即先用乳酸制备丙交酯，随后在催化作用下进行开环聚合，制备分子量约为700000的聚丙交酯塑料。

乳
酸分子含有手性碳原子、光学异构体，所以聚丙交酯也可称为聚左旋乳酸。

聚左
旋乳酸为部分结晶性聚合物，具有质地硬的特点。

相比传统塑料，聚丙交酯没有
毒害作用，和生物相容性良好，并且透明度高，满足塑料制品的使用需求。

202
等国。

美国企聚丙交酯生产企业以NatureWorks为主，是全球最大的聚丙交酯生
产商，产能约为每年180000吨。

我国聚丙交酯生核心生产企业坐落在浙江，浙
江海正生物材料集团产能约65000吨。

目前，我国兴起了大量的聚丙交酯生产企业，并着力研发新型生物可降解塑料，如山东同邦、浙江友诚、安徽丰源泰富等。

PLA具有良好的透明度及强度，可在多种生物体间相融，适用于3D打印，生物医疗、纺织等领域。

该材料以可再生植物资源为基础，依托微生物发酵获得，因此
原料来源丰富且无污染，生产成本低廉，并且适合大规模生产及应用。

早期，
PLA生物可降解塑料由美国公司生产，随着PLA可从植物中提取这一结论公示后，PLA可降解塑料成为应用最广泛的可降解塑料材料，并且实现工业化生产。

1.2 热塑性生物降解塑料
针对热塑性生物降解塑料，主要成分为乙二酸丁二酯与苯二甲酸丁二酯共聚物，属于石油基生物降解塑料。

热塑性生物降解塑料具有良好的生物可降解性及
柔韧性，同时有着与芳香族聚酯相当的力学特性。

热塑性生物降解塑料具有良好
的降解性，可以和PLA掺杂制备塑料包装薄膜。

截止2021年7月，我国热塑性
生物降解塑料年产能为333000吨，拟建企业超过30家，预计建成后产能突破千
万吨。

1.3 PHA的应用
PHA即聚羟基脂肪酸酯，可通过葡萄糖等碳水化合物发酵制备。

因制备工艺
不同，PHA类型及性能有所差异。

由于PHA相容性较好，因此可用于伤口敷料领域，PHA使用跨度较大，但造价较为昂贵，虽然其性能优良，但适用场景相对受限。

早前，美国企业大量生产PHA用品，但由于造价高昂，大多数消费者并不买单，导致大量PHA产品滞销，同时大量PHA产品制造企业倒闭。

1.4 脂肪-芳香共聚酯的应用
脂肪-芳香共聚酯属于芳香族可降解塑料，具有良好的力学性能及耐热性，
可保留聚酯生物降解性能。

脂肪-芳香族共聚酯提取难度较大，最早由德国以苯
二甲酸二甲酯、丁二醇为材料制备而成。

脂肪-芳香共聚酯可用于制备软性薄膜
材料。

2、生物降解塑料的发展历程
生物降解塑料降解实践与所处环境有直接关系，由于自然条件存在高度不可
控性，因此只能确定生物降解塑料的降解周期。

随着生物降解塑料研究的愈加深入，基本实现该材质塑料包装的区域性普及。

生物降解塑料制备的产品废弃后，
分为回收利用与深埋降解两种。

前者指代将废弃塑料制备利用物理回收或化学回
收的方式经工艺处理后生产成新的塑料制品，也可与处于垃圾一同处理。

后者指
代生物降解塑料制品会随着有机垃圾一同填埋或焚烧，仅有极少数可回到自然界中。

受禁塑政策影响，生物降解塑料在近年取得迅猛发展。

2010年以前，各国政
策以限塑为主，即限制塑料的生产及应用，但未从源头杜绝传统塑料制品的生产。

21世纪以来，爱尔兰、意大利、美国等过多次出台限塑政策，并开始管制塑料制品。

2011年~2020年间，各国限塑政策向禁塑转变。

意大利于2011年实施禁塑
政策；2018年，美国等国相继出台禁塑政策，欧盟国家也加大塑料制品管制力度。

2018年，欧洲大部分国家均通过禁塑政策草案，并通过加收征税的方式限制传统
塑料制品的生产。

2019年，欧洲国家塑料用量相比2011前减少约50%，意味着
推行禁塑政策后，塑料制品产量及用量基本可控。

2020年以来，禁塑政策成为各
国普遍认同的可持续发展措施。

2021年，欧盟全面禁止一次性塑料制品。

2020
年，我国出台《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，并提出禁止、限制生产
及使用传统塑料制品的意见。

相比2008年，我国塑料管控政策持续升级，围绕
餐饮、快递、电商等行业提出限塑指令，并力图推广可降解塑料。

截止目前，降
解塑料产品出现约20年，但其应用大多依靠禁塑或限塑政策，且禁塑对可降解
塑料应用的刺激性更强。

常规而言，限塑政策需要耗费大量成品，成本增加值将
其翻倍的形式转移至消费者头上。

虽然限塑或禁塑政策推行中历经多次阻碍，但
从目前推行效果分析，生物降解塑料得到广泛应用，并在一定程度上降低了白色
污染。

3、生物降解塑料的发展前景
为了发挥生物降解塑料的降解功能，塑料制品废弃回收及处置过程中需考虑
环境因素，生物降解塑料可分为四类：第一类为建议回收利用的塑料制品，分为
理化回收利用、生化、厌氧或酶解回收利用，比如汽车内饰可回收塑料制品，电
子器件外壳等。

第二类为回收利用需再加工的塑料制品，涉及食品包装容器、外
卖盒、包装盒、一次性手套或鞋套等，同时保鲜膜、鲜花包装、购物袋也属于不
不易回收利用塑料制品，此类制品通常深埋或集中处理。

第三类为不建议回收的
塑料制品，如酒店一次性用品、灌溉管线、建筑防水膜、一次性口罩等。

第四类
为严禁回收的塑料制品，如医用制品或医用包装。

生物降解塑料作为环保塑料制品的代表，其在未来拥有极为广阔的发展前景。

目前，我国试推行的生物降解塑料制品包括PLA、PPC、PBS三类，并且生产技术
较为成熟，基本实现工业化生产。

虽然生物降解塑料应用前景广阔，但需进一步
改良才能适配市场需求。

总体而言，生物降解塑料拥有巨大的市场潜力，可用于
包装材料。

目前，包装材料主要以聚乙烯为主，由于聚乙烯不可降解，所以生物
可降解塑料未来可在包装领域大放异彩，一方面替代聚乙烯材料，另一方可解解
决白色污染，对环境保护作出巨大贡献。

此外，未来可通过PBS薄膜替代农用薄膜，满足我国每年180万吨的农用薄膜市场，从本质上避免白色污染，改善生态
环境。

结语：在生态环境日益恶化的背景下，各国相继推行限塑令及禁塑令，致力
解决白色污染问题。

我国作为人口大国，每年会产生大量的塑料废弃物，国家政
府为了避免塑料对生态环境造成污染，在加强塑料污染治理的同时，研发多类可
降解塑料制品。

生物降解塑料作为可降解塑料的代名词，受到社会各界的广泛关注。

伴随我国生物降解塑料由试验阶段向规模化生产发展，越来越多的生物降解
塑料制品在包装领域、农业领域使用。

在未来发展中，生物可降解塑料将成为解
决白色污染问题的重要媒介，依托生物降解塑料规模化生产缓解禁塑或限塑令颁
布后塑料制品供应紧张的问题，为我国可持续发展奠定坚实的基础。

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