大家都来了解生物降解塑料

面对塑料垃圾和海洋微塑料环境危害的挑战，生物降解塑料的研发生产和应用，受到越来越多的关注和欢迎。我国生物降解塑料作为“十三五”期间塑料行业发展重点，得到快速发展，有大批生产线正在建设或计划建设中。

什么是生物降解塑料

降解塑料是一个大的概念，它是在规定环境条件下，经过一段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能如完整性、分子质量、结构或机械强度，同时或者发生破碎的塑料。应該说，其中光降解塑料、热氧降解塑料属于破裂型塑料，不应归类在生物降解塑料中。

什么是可生物降解塑料（Biodegradable plastics）？是指在自然界条件下（如土壤、沙土、海水等），或特定条件下（如堆肥化条件、厌氧消化条件或水性培养液等），由微生物作用（如细菌、霉菌、真菌和藻类等）引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳、水、甲烷、矿化无机盐和新生物质的塑料。

什么是生物基塑料（Biobased plastics）？是指以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生产的塑料。用于生物基塑料合成的生物质可来源于玉米、甘蔗或纤维素等。

由此可见，可生物降解塑料和生物基塑料不是等同的。可生物降解塑料是从材料生命终结（end of life）的视角来进行归类；而生物基塑料是基于材料成分来源（origin of material）来进行定义和划分。降解塑料应使用能反映性能变化的标准试验方法进行测试，并按降解方式和使用周期确定其类别。

每一种生物降解材料降解都需要一定环境条件，如果在不具备降解条件尤其是微生物生活条件下，其降解会很慢；同时，也并不是每一种生物降解材料在任何环境条件下都能够快速降解。

某种塑料是否会完全生物降解受多种因素影响，包括结晶度、添加剂、微生物、温度、湿度、环境pH值和时间长短等。在条件不具备情况下，许多降解塑料不仅无法实现完全的生物降解，还可能给环境和人体健康带来负面影响。如部分氧降解塑料在添加剂作用下，仅是发生材料的碎裂，降解成肉眼看不见的塑料微粒。

生物降解塑料的种类

根据生物降解塑料的原料来源，可将其分为生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料两大类。

生物基生物降解塑料主要可分为四类：第一类为天然材料直接加工得到的塑料，目前市场上，利用天然高分子生产的生物降解塑料，主要有热塑性淀粉、生物纤维素、多糖类和聚氨基酸以及其共混改性、化学改性的产物；第二类为微生物发酵和化学合成共同参与得到的聚合物，如聚乳酸（PLA）等；第三类为由微生物直接合成的聚合物，如聚羟基烷酸酯（PHA）等；第四类为以上这些材料共混加工得到的或这些材料和其他化学合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。

石化基生物降解塑料是指以化学合成的方法将石化产品单体聚合而得的塑料，如聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、二氧化碳共聚物（PPC）、聚乙醇酸（PGA）等。

可堆肥生物降解塑料

可堆肥塑料属于生物降解塑料的一类。可堆肥塑料（Compostable Plastics）是指塑料在堆肥条件下，通过微生物的作用，可在一定时间内转化成二氧化碳、水及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质，并且最后形成的堆肥在重金属含量、毒性试验、残留碎片等方面应符合相关标准的规定。可堆肥塑料可进一步划分为工业堆肥和花园堆肥，现市场上的可堆肥塑料基本属于工业堆肥条件下的生物降解塑料。

因为可堆肥塑料属于有条件下的生物降解。如果随意丢弃可堆肥塑料在自然环境中，这些塑料在自然环境中（如海水、泥土）降解非常缓慢，并不能短时间内完全降解为二氧化碳和水等，其对环境的不良影响与传统塑料并无实质性的区别。此外，有研究指出，可生物降解塑料如混入到其他可回收塑料中，会降低回收材料的特性和性能。如聚乳酸中的淀粉可能会导致再生塑料制成的薄膜产生孔和斑点等劣变。

堆肥化根据微生物生长的过程及其是否给氧，可以分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。好氧堆肥化是在氧气存在下，有机物质分解的过程，最终产物是CO2、H2O、热量和腐殖质。厌氧堆肥化是无氧条件下，厌氧微生物将有机物降解成CH4、CO2、H2O、热量和腐殖质。通常说的堆肥化是指好氧堆肥化。

工业化堆肥是指在控制条件下，微生物对固体和半固体有机物质进行好氧中温或高温降解，产生稳定腐殖质的过程。一般周期为180天，但随着好氧堆肥技术变化，最短时间也有到30天甚至更短。家庭堆肥是指主要利用家庭厨余或园林垃圾，进行好氧堆肥，用于生产供自家使用的堆肥过程。家庭堆肥的时间较工业堆肥时间长，但一般最长不超过一年。

生物降解塑料不会造成环境危害

生物降解塑料其实是塑料中的一个特殊品种，其回收再利用和传统塑料是没有多大的区别，可以进行物理回收再利用，即熔融再生和再加工利用。

大家都特别关心生物降解塑料降解后的产物会不会对环境造成次生的危害，所以在对生物降解塑料的降解性能要求时增加了重金属含量的指标，进行了严格的要求。

对可堆肥塑料其堆肥化后的堆肥进行了生态毒性试验包括植物毒性试验、蚯蚓毒性试验等。对土壤可降解的生物降解地膜除了降解性能、重金属含量规定外，在新的国际标准中对生态毒性等也进行了规定。因此，从目前看，符合标准要求的生物降解塑料其降解后对环境不会造成次生的危害。

在填埋时担心生物降解塑料会释放更多有害气体，其实不必担心。由于目前许多现代化的填埋场多数都会采用一些填埋过程中收集沼气来能量回收的装置，即使没有回收沼气也有相应的有机垃圾填埋后的沼气释放措施。在填埋场的垃圾中塑料的固体含量不到7%，且生物降解塑料目前的量也不到传统塑料的1%，因此，即使填埋也不会有更多影响填埋场的沼气的问题。

生物降解塑料其聚合物结构上也没有氯元素等，焚烧时是不会有二恶英废气的。另外，生物降解塑料的聚酯结构，决定了其相比传统塑料如聚乙烯等，主链上有机碳含量更低，在焚烧时候更容易充分燃烧。焚烧处理时，生物降解塑料比传统塑料不会产生更多废气。

建立降解塑料标准体系的重要性

需要规范标识可生物降解塑料，避免出现误导或以假乱真。生物降解检测方法與标准体系的建立就显得尤为重要，它不仅有助于产业的健康发展，促进市场快速形成，推动行业迅速成长，更有利于产品走向国际市场。

中国尚没有针对可生物降解塑料标识的强制性标准或规定。现相关的标准是GB/T20197-2006的《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》，其中规定了降解塑料标识应该包含产品的主要原料和组成信息、塑料的降解类别或降解方式以及标准号。GB/T 20197标准对标识的要求并未涉及认可标识、降解评估标准号、是否可回收等信息。

欧洲生物塑料协会在其出版的指南中建议：当一个产品声称其可生物降解时，产品应该要说明其符合什么降解标准（认证说明和标识）、其能完全降解的时间以及保证其完成生物降解过程的条件。

目前在生物降解检测与要求方法方面，ISO国际标准检测方法15项、可堆肥塑料要求1项，这16项标准中我国已等同转化10项，且未转化的国际标准主要是海水条件下的检测方法。

在国际上被同行或像DIN CERTCO、BPI等认证机构认可的能够检验这些方法的检测实验室约15个，其中我国实验室主要是北京工商大学国家塑料制品质量监督检验中心（北京）。由此也可见，在生物降解的检测与标准方面，我国并不落后，处于国际先进水平。

生物降解塑料的生产和使用

目前，全球生物降解塑料的产能约为100万吨左右，年增长率约20%-30%，目前还是化石基来源的PBAT等生物降解塑料为主。这些塑料中以玉米淀粉为原料制备的生物降解塑料主要为聚乳酸，目前聚乳酸全球产能约为28万吨/年，表观消费量约为16万吨/年。即使按照一些报道中的聚乳酸产能建设在近几年都实现的话，利用玉米淀粉为原料制备的生物降解塑料也不过百万吨级左右，这对粮食还不会造成根本的影响。从近5年乃至更长时间内，发展生物降解塑料对粮食危机的影响程度是很低的。

全生物降解塑料生产企业介绍，车间里没有轰鸣的生产机械声，没有粉尘，甚至还有些淡淡的植物清香。原料从进料口通过螺杆，经过100多度的高温和高压融化后，根据需求设定厚度，经过圆形的风冷进行吹膜成型，变成一个长长的薄膜圆柱体，在空气中冷却后卷成全生物降解塑料袋的半成品。

生物塑料性能是可以信赖的。拿起一个宽度40公分左右的塑料袋，用力地向两侧拉开，可以拉伸到1米多仍没有断裂，袋子触感十分柔软。

一吨的原料除去消耗可以生产近920公斤的塑料袋；根据袋子厚度和大小的不同，一吨的原材料可生产十几万个袋子；如果一台机器24小时工作的情况下，能生产650公斤的袋子。

目前已经应用的可降解材料包括淀粉复合材料、PLA、PBAT、PBS、PHA等等，2019年的总需求量近120万吨，其中淀粉复合材料目前占比最大达到38%，PLA与PBAT分别排第二、第三，占比为25%和24%。然而淀粉属于天然材料，性能缺陷很大，使用范围非常受限，只是由于价格便宜才占比较高，目前产业发展都聚焦在PLA与PBAT之类的人工合成材料上。

制作全生物降解塑料袋，在使用上可以替代普通一次性塑料袋。目前大部分厂商都选用PBAT作为原材料。PBAT（聚对苯二甲酸/己二酸/丁二脂）本身是一种生物降解的材料，是成本低、力学性能高、生物安全性良好的材料。

生物塑料最快3个月实现完全降解。在普通的阳光、土壤和水的环境下，一年左右的时间就能实现完全降解；在堆肥的环境下最快3个月就能完全降解为二氧化碳和水。需要提醒，全生物降解的塑料制品在正常储存和使用过程中性能非常稳定，不用担心自行变质，在环境适宜、包装完好、妥善保存的前提下，能保存一年甚至更长的时间。

生物降解材料发展趋势

以可循环、易回收、可降解为导向，研发推广性能达标、绿色环保、经济适用的塑料制品及替代产品，打造有利于规范回收和循环利用、减少塑料污染的新业态新模式，是我国进一步加强塑料污染治理的基本原则，为生物降解塑料发展指明方向。

生物降解塑料行业面临着良好的发展前景。对生物降解塑料予以清晰的定义，规范标识，开展有效的公共教育，是促进生物降解塑料研发生产和使用，推进塑料污染有效治理的必要举措。随着禁塑令的实施，生物降解塑料将逐步取代很多传统一次性塑料制品。我国生物降解塑料技术革新、检测评价与标准体系越来越完善，有关生物降解塑料的制造、加工、应用、可回收等技术性等也将更加成熟，生物降解塑料的生产、销售、使用都在向大规模工业化阶段迈进。