行业研究
我国生物基及可降解塑料发展研究
发布时间:2021/11/23 00:00      来源:皇帝上朝时含着异物在线观看      分享:

文 | 林世东 杜国强 顾君 杜芳 杜红立 窦娟 袁野 万雷

 

2020年,党中央、国务院高度重视塑料污染治理工作,将制定“白色污染”综合治理方案列为重点改革任务。中央全面深化改革委员会第十次会议审议通过,由国家发展改革委、生态环境部印发的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》(以下简称《意见》),对进一步加强塑料污染治理工作作出部署。要求有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用,积极推广可循环易回收可降解替代产品,增加绿色产品供给,规范塑料废弃物回收利用,建立健全各环节管理制度,有力有序有效治理塑料污染,努力建设美丽中国。

《意见》规定到2020年,率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。到2022年,一次性塑料制品消费量明显减少,替代产品得到推广,塑料废弃物资源化能源化利用比例大幅提升;在塑料污染问题突出领域和电商、快递、外卖等新兴领域,形成一批可复制、可推广的塑料减量和绿色物流模式。到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,多元共治体系基本形成,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低,塑料污染得到有效控制。

 

我国生物基及降解塑料发展现状

 

2019年我国生物塑料产能约80万吨,产能占到了全球产能的约35%。生物降解塑料产能约30万吨,占到了全球产能的30%。其中聚乳酸(PLA)塑料产能约5万吨,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)塑料10~12万吨,聚羟基脂肪酸酯(PHA)1.5万吨,聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)3.5万吨,其他约10万吨。目前我国生物基塑料处于世界领先水平,东华大学朱美芳院士在报告中指出,在所有的非石油基可降解材料中,PLA具有良好的熔融加工性能,优异的力学性能,而被认为是迄今为止最具有市场潜力的可生物降解材料,在塑料膜、纤维方面均取得了良好的应用。在生物塑料的主要品种中,浙江海正生物材料股份有限公司、安徽丰原集团有限公司初步具备PLA量产技术。另外PBAT材料生产企业中,较大企业有金晖兆隆高新科技有限公司、金发科技股份有限公司等。根据公开资料整理,近期规划的PBAT投产项目中,金发科技股份有限公司和山东瑞丰高分子材料股份有限公司分别均规划6万吨产能,中粮生物科技股份有限公司和浙江华峰氨纶股份有限公司分别均规划30万吨,彤程新材料集团股份有限公司和万华化学集团股份有限公司分别规划了10万吨6万吨规划产能。

聚乙醇酸(PGA)作为一种理想的完全生物降解材料,可在1~3个月内完全降解,无毒无害,最终降解产物是二氧化碳和水,在国内煤制乙二醇产能迅速释放的情况下,PGA作为煤制乙二醇良好的应用产品,为化解煤制乙二醇产能提供了一条出路。

 

对生物基塑料及生物可降解塑料的误区

 

目前公众对生物基塑料和生物可降解塑料还存在一定的误区,如将生物基塑料等同于生物降解塑料,将可降解塑料等同于可完全生物降解塑料,将可工业堆肥塑料等同于可在自然环境下生物降解塑料。

生物基塑料是源自植物或其他生物材质的塑料。生物降解塑料是可以完全降解为自然界中存在的物质的塑料。可生物降解的定义不包括具体的分解时间长度或具体的环境条件。可堆肥塑料在受控条件下分解,变成可使用的无毒土壤改良剂,其降解时间长度与其他可堆肥材料相当。可堆肥塑料属于生物降解塑料,是生物降解塑料的一个子集,其在受控条件下分解成可用的土壤改良剂,将通过工业堆肥或厌氧消化收集和处理的生物降解塑料称为可堆肥塑料。塑料的减少和再利用应优先于可堆肥塑料,并且不可将可堆肥塑料替代回收率高的塑料。

 

我国可降解塑料的发展战略机遇

 

中国日益严重的环保压力

随着塑料制品消费量不断增加,每年废弃塑料量也在不断增长,据估计,到2050年,全世界将有120亿吨的废弃塑料被放置于垃圾填埋场或散落在自然环境中,这些废弃塑料中约50%属于一次性塑料制品,包括包装物、农膜和其他一次性消费品等,由于难以降解和不易回收,对环境造成的危害极大,其中每年有115~250万吨废塑料进入海洋,这些塑料不但污染海洋环境,更危害生物安全,引起全球的皇帝上朝时含着异物在线观看皇帝上朝时含着异物在线观看皇帝上朝时含着异物在线观看皇帝上朝时含着异物在线观看。中国是塑料产品生产和消费大国,外卖及快餐等消费带来的塑料制品难以回收,对中国造成的环保压力巨大。

随着《关于进一步加强塑料污染治理的意见》出台,2025年,国家将对塑料制品在生产、流通消费和回收处置等环节建立严格的管理制度,根据预测,到2025年,我国可降解塑料年消费量达到238万吨,产生经济效益477亿元,市场空间巨大。可降解塑料的生产企业需要抓住国家限塑的窗口时期,尽快提升技术水平和产能,满足消费者需求。

 

生物基及可降解塑料的优良特性

生物基材料及可降解塑料由于其绿色、环境友好、资源节约的特点,正逐步引领当代世界科技创新和经济发展。同时其可以替代石油基高分子材料,从而缓解人类目前面临的能源危机和环境危机等困境。

作为生物基塑料的最大应用,生物可降解地膜作为近年来的研究热点之一,不仅具备了普通塑料膜的增温保墒功能,而且在一定的时间后会在自然状态下完全分解,不影响作物的生长,是解决农田白色污染的有效途径。目前生物降解膜已在马铃薯、棉花、玉米等多种大田作物上应用,同时一些研究还表明,适当的可降解塑料能促进植物的生长,如陕西科技大学李成涛博士认为:低分子量的PBS对青菜和生菜的发芽、根长、苗长及叶绿素的合成有一定的促进。生物降解沙袋用在沙漠地区固沙使用,能有效地解决传统沙袋不易回收问题,在内蒙古、青海等干旱、半干旱地区推广使用,取得了显著的经济效益。

 

国际国内 “双循环” 格局下的必然选择

我国高达70%以上的石油进口依存度,以及每年6 000多万吨的化学纤维及1亿吨的塑料制品,均是中国石油产品的最大使用产品。国际国内“双循环”格局下,如何利用我国的生物资源、新型生物基纤维及生物基塑料制品替代传统石油基高分子化学成为了首选。

我国发展比较成熟的聚乳酸纤维,完全采用生物原料制备,具有较高的强度、良好的生物相容性和生物降解性。后道工序可以对纤维采用纺黏法及熔喷法成网,也可以水刺、针刺等方法制成各种非织造产品,在医卫产品等一次性产品上使用,利用其降解特性解决这类产品带来的“白色污染”问题。生物基纤维作为替代石油基产品的应用之一,在未来纤维市场中会占有一席之地。

 

可降解塑料的发展存在的问题

 

生物基及可降解塑料的生命周期

生物基及可降解塑料同样面临着使用寿命有限及回收再利用的挑战。并且在大多数情况下,与化石基塑料一样,生物基塑料也有可能成为塑料污染。但是如果进行适当的制备,它们可能会比化石基塑料更具有环境优势。因为它们的总体气候足迹仍然取决于塑料产品的整个生命周期,包括报废管理。并非不加选择地支持所有生物基纤维,因为这些材料的环境优势取决于所使用的特定原料和随后的产品生命周期。

 

生物基及可降解塑料与现在的回收体系不兼容

部分生物塑料与现有的回收链兼容,在没有严格区分及分拣的情况下,生物基塑料会污染现有的塑料回收体系。例如PLA会污染聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的机械回收链,但生物PET或生物聚酰胺(PA)的具有生物基单体与石油基材料聚合的生物塑料,可以在不改变技术或机械的情况下与常规塑料一起回收,将它们与现有塑料一起在回收设施中循环处理。但是与所有材料一样,生物塑料必须与适当的收集程序和基础设施配对,以成功进行回收或堆肥。

 

生物基及可降解塑料成本较高

目前,生物基及生物可降解塑料的成本较高。根据公开资料整理,当前聚乙烯(PE)材质塑料每吨产品价格在8 800~12 000元/吨,聚丙烯(PP)材质塑料每吨成本在6 700~8 500元/吨。
但是,PLA材质塑料价格在16 000~
30 000元/吨,PBAT塑料价格在21 000~
25 000万元/吨,3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)塑料价格在30 000元/吨左右,是常规塑料的2~3倍。以生物地膜为例,新疆地区每年约使用25万吨地膜,假如全部更换为生物地膜的话,每吨成本增加2万元,新疆地区的地膜支出将增加50亿元。

 

生物基及可降解塑料的发展方向

 

继续推进供给侧结构性改革

中国塑料加工继续深化改革开放,行业供给侧结构性改革成效显著,创新活力空前。在科研机构、企业的共同推进下,生物基塑料能逐步在原高性能工程塑料、高性能树脂基复合材料、耐高温特种绝缘材料、涂料、耐高温高效功能膜领域取得应用进展。

继续推动生物基及可降解塑料在直接食品包装材料如保鲜膜、塑料购物袋、连卷袋、一次性餐具上的应用,推动快递、邮政装订胶带行业使用生物基及生物可降解塑料,推动生物基材料及降解塑料行业标准及关键技术标准的制定,推动产业规模化生产与应用,扩大生物基及可降解塑料的供应。

 

提升产品品质及功能促进消费升级

生物基高分子材料的发展方向是使其具有和现有材料相同或者优于现有材料的性能,设计及合成能够满足生物基材料的高性能化和功能化要求的生物基单体,是拓展生物基高分子材料应用,并提升对石油基塑料竞争优势的关键问题。大连理工大学蹇锡高院士引进生物基芳香杂环单体,分别制备具有耐高温等特性的塑料,对制备高性能生物基塑料并推广应用具有重要作用。

以技术进步为基础的供给能力的提升将使生物基塑料及可降解塑料下游制品更多可能性,供给与需求更好的匹配也将更能满足个性化、多样化、功能化等终端产品需求,从而进一步增加生物基及可降解塑料消费量。

 

更加重视海外消费市场

全球化从来不是一个国家或个人的意志选择,是市场这只“无形的手”在历史的进程中必然的道路。区域性的分工协作已经不同以往。未来的全球化可能是不限于与洲际、大陆板块紧密相连的地理位置链接,工业互联网的建设让世界的沟通更加便捷。

欧洲等国家对环保有着严格要求,生物基塑料等产品在欧盟市场的潜力巨大。据预测从2018年到2025年,每年的生物基塑料的需求量将保持3.6%的增长。目前生物产业在欧洲发展中也存在障碍,如生产成本,但也有很大的机遇,一些环保的政策措施可能会增加生物基产品的消费量。

 

政策建议

 

加强对塑料治理的监管

由于塑料制品消费者和消费环节比较分散,很难对消费者进行监管,监管的重点一是源头治理,加大生产环节的监管力度;二是加大对商户的监管,加大违法成本;三是通过税收、补助等手段,使商户愿意使用塑料替代品。

首先从政府治理能力较强、经济基础较好、群众认识水平较高、塑料废弃物回收措施健全及监管制度完善的大中城市推进生物制品的使用。其次这些城市也是不可降解塑料购物袋、一次性塑料刀叉等制品消费集中区域,在这些地方开始实施推进扎实减塑的政策,有利于快速实现成效。同时这些地域消费者的消费能力较强,也利于政府及企业推广塑料替代品,也有利于监管部门总结禁塑经验和模式,在全国更大范围内推广。

 

加强正面宣传及引导

个人消费是生物基及可降解塑料使用的主力军,每个人消费行为的改变最终能让产业发生巨变,个人对于生物基及可降解塑料资源的认知,以及塑料对环境危害和管理的认知都缺乏专业性,需要更多的组织行业专业与非政府组织、教育机构的交流和活动。一是加强正面引导,让广大民众成为积极使用绿色制品的新潮流和新时尚;二是加强对塑料废弃物对环境、海洋、动物及人类自身危害的宣传,形成减少塑料制品的使用,就是爱社会、爱自己的情怀;三是社区政府可以对使用塑料替代品的典型事件、企业及个人加大挖掘,宣传减少塑料制品使用的方法,树立典型和榜样,引导消费者正确消费。

 

加强分选技术及装备的研究及堆肥等场所的建设

需要采用正确的方式或场所处理废弃的生物基及可降解塑料,才能实现生物基及可降解塑料的特性,需要对生物基及可降解塑料进行正确分拣,避免流入常规塑料的循环再利用体系。一是需要加大分拣技术及装备的研究。国内设备厂商分拣装备的自动化程度和分拣成功率也在逐年提升,最常用的分拣手段是利用塑料的差异进行分类分选,采用振动、气流及液流分选。光分选技术是根据广电传感器分析材料的可见光、红外线、紫外线及其他范围的光谱,识别材料进行分拣。二是需要加大堆肥等场所的建设。需利用绿色信贷、绿色制造等手段,加大政策扶持力度,创新支持分选技术及装备的研究,在堆肥等场所的建设的企业在减费降税、贷款贴息、上市绿色通道等政策支持,并在用地、用电、用水等方面给与倾斜,加大财政补贴力度。

(参考文献略)

 


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