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解析降解塑料未来发展前景
生意社11月5日讯 随着金融海啸的不断升温,国内的部分塑料市场也陆续受到影响了。但是,不管金融风暴如何强大,人们日常生活的吃穿住行用所必须的不可或缺的塑料制品还是不断的更新发展着。也许这次的金融危机只不过是给了国内塑料市场一个整合的契机,让塑料市场更加坚固,从而稳定健康的向下一个目标挺进。
近期,宁波“贝发”就用从玉米棒中提炼出的植物塑性纤维用来制笔,废弃之后会自动降解,尽管这种“玉米笔”售价高出传统产品40%,但依然受到客户的追捧。“玉米笔”今年年初投入批量生产,到目前已销售近百万支,预计全年将达到480万支。
笔属于易耗品,使用量极为巨大。传统制笔行业以塑料为原材料,废弃后100年也无法彻底分解,每年会产生大量的“白色污染”,而且以石化产品为上游材料,也使这一产业受到很大限制。
去年,“贝发”集团通过跟上游原材料供应商合作,把目光集中在种植面积大、成本较低的玉米身上。经过半年多研发,在玉米棒、梗、叶等组织中,提取了可用于制笔的植物塑性纤维,并在今年初推出了6款“玉米笔”,它们是完全零污染的笔,在土壤里8-12个月会自动分解。高温注塑时,站在注塑机边上还能闻到一股淡淡的玉米香味。
其实降解塑料一直都是近几年来的塑料界的热门科研项目,主要是因为“白色污染”的加剧以及人们对于环境的越发关注。尤其是金融风暴对于国内塑料废品收购行业的重大打击,许多废品收购站已经关门大吉了,可见相对于废料回收,降解再生就显得尤为重要了!
降解塑料可谓是生物分解材料中zui具代表性的材料了。所谓生物分解材料,是指一种通过生物技术转化成聚合物的高科技材料,制品在丢弃后会完全分解成水和CO2,其主要原料来源是以阳光和CO2为能源和碳源的淀粉和纤维素等可再生资源。
欧洲生物塑料协会的资料显示,截至2007年8月,全球生物分解塑料的年生产能力已达到31.5万吨;预计2010年生物分解塑料的用量将达到140万吨。在生物分解材料中,可再生资源材料基的生物分解塑料比例有望占到90%以上。
而生物分解材料在我国的发展,也经历了一个非常曲折的过程。以生物分解塑料为例,zui初称为可降解塑料。其产品是指淀粉与聚丙烯、聚乙烯及聚苯乙烯合成塑料的共混物,它们只能够部分降解,不能很好地解决白色污染问题,而且成本比普通塑料高很多,因此没有得到广泛的应用。
随着技术的进步,人们对生物降解塑料有了更多的认识。近年来,生物分解塑料已经有了明确的与国际接轨的定义和相应的标准、测试方法,而且国家中长期发展规划纲要和“十一五”科技发展规划中,都将发展生物分解塑料产业作为重要内容之一。
与此同时,我国生物分解塑料的研发和生产均得到了发展,产量迅速增加,尤其是可再生材料基的生物分解塑料的发展更是如火如荼。
“2003年,我国生物分解材料的用量约1.5万吨,其中不添加淀粉的生物分解聚合物约1000吨。”中国塑协降解塑料专业委员会会长夏青举例说,2007年,实际生产已约3万吨,预计2010年产能将达到25万吨左右。
作为一种新材料,生产成本和技术成熟度都是生物分解材料必须要跨越的障碍。由于生产成本过高,在过去十几年中,全球生物分解材料市场一直迟迟未能大规模启动。但随着近年来原油价格持续高居,合成树脂价格一路飙升,使得以农产品为原料的生物分解塑料的价格瓶颈嬗变为成本优势,一些国际性大企业开始重新重视生物分解材料的研发,如杜邦、拜耳、巴斯夫均已推出商业化应用的生物分解材料。
另一方面,各国环保法规的日渐严格,也推动了生物分解材料的应用。例如,欧洲制定了有关可生物分解堆肥塑料的标准EN13432,给了生物分解塑料一个统一的检测和评价方法;德国从2005年6月开始强制执行包装物政令,塑料包装物必须回收利用,但生物分解堆肥塑料或生物塑料制的包装物在2005年5月28日至2012年12月31日的过渡期内,可以无须回收;法国规定从2010年起,开始使用生物分解的一次性零售手提袋;日本政府也确定目标,到2020年,日本消费的所有塑料袋将有20%来自可再生资源。
中国的生物分解材料在研发方面一直与国际同步。从2001年起,全国塑料制品标准化中心生物分解材料工作组就开始着手起草制定生物分解材料相关的检测方法、降解塑料定义和性能要求、降解塑料片材产品等标准,这些标准均是参考了国际标准制定的。截至目前,我国与国际主要生物塑料组织均已建立起检测和标识互认合作关系。
在今年的北京奥运会上,570万个垃圾袋全部采用了生物降解塑料袋。这种塑料袋丢弃后,72天内即可分解为二氧化碳和水。
近年来,我国相关科技人员一直致力于生物塑料的研发及应用,生物分解材料生产和研发企业组成的“生物基”军团已成为全球强势军团。例如,武汉华丽环保科技有限公司研发的可塑淀粉生物降解(PSM)材料,以植物淀粉、纤维素、竹粉、壳聚糖等为主要原料,通过对淀粉等材料的改性和塑化,使其集刚性、韧性和弹性于一体。据悉,PSM是中国目前唯一通过欧盟EN13432标准检测和认证的生物降解材料,其降解性能、使用性能、卫生指标居国际领先水平。
像植物用淀粉贮藏糖分一样,自然界中许多微生物都使用一种叫做PHA的聚酯来贮藏能量。利用PHA良好的生物相容性能,宁波天安生物材料有限公司不仅在国际市场争得一席之地,而且成为世界上zui大的PHA类原材料生产厂商;浙江海正生物材料有限公司以年产5000吨PLA的生产能力,稳居工业化生产聚乳酸厂商世界第二。
在循环经济的旗帜下,利用工业生产中产生的二氧化碳废气为原料,经催化合成得到的二氧化碳共聚物,是另一类生物分解材料。内蒙古蒙西集团公司与中科院长春应用化学研究所合作,利用水泥生产过程中产生的二氧化碳,生产二氧化碳基全降解塑料,并建成世界第一条连续、全封闭的年产3000吨二氧化碳基全降解塑料中试生产线,所产塑料透明、可生物降解,焚烧过程只产生二氧化碳和水。
降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料,因此,也被称为可环境降解塑料。
聚合物的降解是指因化学和物理因素引起的聚合的大分子链断裂的过程。聚合物曝露于氧、水、射线、化学品、污染物质、机械力、昆虫等动物以及微生物等环境条件下的大分子链断裂的降解过程被称为环境降解。降解使聚合物分子量下降,聚合物材料物性降低,直到聚合物材料丧失可使用性,这种现象也被称为聚合物材料的老化降解。
环境降解塑料的降解过程主要涉及生物降解,光降解和化学降解,这三种主要降解过程相互间具有增效、协同和连贯作用。例如,光降解与氧化物降解常同时进行并互相促进;生物降解更易发生在光降解过程之后。
聚合物的老化降解和聚合物的稳定性有直接关系。聚合物的老化降解缩短塑料的使用寿命。为此,自塑料问世以来,科学家就致力于对这类材料的防老化,即稳定化的研究,以制得高稳定性的聚合物材料,而目前各国的科学家也正利用聚合物的老化降解行为竞相开发环境降解塑料。
降解塑料的主要应用领域有:农用地膜、各类塑料包装袋、垃圾袋、商场购物袋以及一次性餐饮具等。
而玉米塑料只是降解塑料中的一种,是一种能全部降解的生物环保材料,可全部取代不可降解的传统化工塑料如:聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯等,被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的第四类新材料。玉米塑料可根据不同需求制成建筑墙体板材、包装材料、纺织面料、日用器具,还可以制成农用地膜、地毯、日常所用的塑料袋以及医用材料。因此,玉米塑料的开发具有广阔的市场前景。更为重要的是,由玉米塑料制成的这些物品,废弃后可采用堆肥填埋处理,在自然界微生物的作用下将彻底分解为水和二氧化碳,不仅没有污染环境,还可当作有机肥施入农田成为植物养料。
目前的降解塑料,不管是玉米塑料、淀粉塑料抑或其他性质的生物降解塑料,都普遍存在一个问题,就是制造成本太高,无法普及或者说无法像现有的聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯等被广泛应用,除了奥运会之类的国际性的盛会之外,在人们的日常生活中,还是很难被广泛应用的。笔者认为,其中zui大的障碍就是那昂贵的价格了。而这个价格又是根据生产技术以及成本中来的,所以,想要降解塑料的更深远的发展,更广泛的应用,提高技术水平与降低原料成本可谓缺一不可!