可降解塑料发展现状及趋势研究

王 维

（陕西延长石油（集团）有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心，陕西西安 710075）

在石油化学工业高度发达的今天，塑料已经渗透应用到各个领域。传统塑料主要是以石油为原料，具有较好的抗变形能力和稳定性，由于这些塑料不易降解，废弃塑料造成的“白色污染”日益加剧，数以百万吨计的塑料垃圾被丢弃到自然环境中。目前对于废弃塑料的常见处理方法有：焚烧、填埋和再生利用等，根据OECD《全球塑料展望报告》，2019 年全球的塑料垃圾达3.53 亿吨，回收利用的仅占9%，焚烧的占19%，70%以上被弃入土壤、空气与海洋之中[1]。

要实现“双碳”目标，塑料“白色污染”问题亟待解决，环境友好型可降解塑料已被公认为是解决该问题的重要途径之一，引起科研人员的广泛关注。近些年来，我国相继颁布了多项涉及塑料制品的政策，特别是在禁塑、限塑方面。预计到2025 年底，不可降解塑料袋将逐步在全国范围内被淘汰[2]。在政策的大力推动下，可降解塑料将成为未来塑料制品发展的趋势。

1 分类

为规范可降解塑料的生产、销售和使用，截至2022年底，我国已经先后发布了GB/T 20197—2006《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》[3]和《可降解塑料制品的分类与标识规范指南》[4]等20 多项国家标准。根据降解途径（机理），可降解塑料分为生物降解塑料、光降解塑料、光-生物降解塑料和其他方式降解塑料。由于热氧降解塑料、光降解塑料降解后，以塑料碎片的形态残留在环境中，对环境造成了更大危害，欧盟已经禁止此类塑料进入成员国市场，我国也拟限制此类塑料制品的使用。由于光降解塑料、光-生物降解塑料的技术尚不成熟，目前提到的可降解塑料通常是指生物降解塑料及其他方式降解塑料。

生物降解塑料可在微生物作用下，断裂聚合物中的长链，并最终降解成二氧化碳和水，不增加对环境的负荷。因此，生物降解塑料是解决“白色污染”的有效途径之一，已成为国际上热门的研发方向。生物降解塑料一般根据微生物与塑料之间的降解机理及塑料性能进行分类，按生物分解的程度和性质分为破坏性生物降解塑料和完全生物降解塑料；按原料也可分为石油基可降解塑料和生物基可降解塑料。石油基可降解塑料利用石油资源为主要原料，单体经合成聚合后制备的可降解塑料，包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）、二氧化碳共聚物（PPC）和聚乙醇酸（PGA）等[5]。生物基可降解塑料利用生物资源为原料制成，直接加工或由微生物发酵或微生物与化学物质合成得到的可降解塑料，目前已开发出多种具有良好生物降解性能的塑料，主要包括聚乳酸（PLA）、聚羟基二甲酯（PHA）、PGA、淀粉基、纤维素等[6]。常见可降解塑料的性能对比，见表1。

表1 常见可降解塑料性能对比

目前，技术最为成熟的生物基可降解塑料（PLA）和石油基可降解塑料（PBAT），这两种塑料已经具备产业化的能力，也被各大企业重点布局。由于技术不成熟和原材料价格高等原因，PHA、PBS 等目前还处于实验室改进阶段。同时，随着技术的进步，PBS 等一些石油基可降解塑料已转向使用生物基BDO、生物基丁二酸等生物基原料，因此生物基可降解塑料和石油基可降解塑料之间的界限变得模糊。

2 政策与机遇

2.1 全球

塑料为人们提供便利的同时也带来种种环境污染问题。可降解塑料因其环保特性备受瞩目，但现阶段成本相对较高，尚未得到普及应用。世界各国纷纷制订相关政策，致力于限制传统塑料的使用，推广可降解塑料的研发与产销。2022 年2 月，在联合国环境大会第五届会议续会上，发布了首个全球范围内的“限塑令”[7]，提出终结塑料污染，推动全球限塑。随着全球各国加快禁塑、限塑政策，一次性塑料制品的使用量有所下降，可降解塑料市场需求在政策驱动下持续增长。近年来，中国、印度、日本等多个国家也相继发布了限塑政策（表2），亚洲地区对生物降解塑料的需求量将迅速增长，并有望取代欧洲成为全球最大的消费市场。

表2 近十年世界各国家/地区限塑政策

2.2 中国

近年来，我国逐步推行“禁塑令”，陆续出台多个关于塑料污染治理工作的政策文件，明确了禁塑、限塑时间表（表3）。2020 年初，我国发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》[8]，把可降解塑料提升到更为核心的高度，要求分层级、分时间进行塑料治理，加快推广塑料的可替代产品。在我国宣布《“十四五”循环经济发展规划》和《“十四五”塑料污染治理行动方案》[9]等一系列政策规划中，明确要求减少一次性塑料使用，提出不可降解的塑料袋、塑料餐具及一次性塑料吸管等禁用时间，提出塑料污染全链条治理专项工作。同时，我国积极发展可降解塑料，加快可降解塑料降解机理和影响研究工作。目前，全国已有30 多个省市、直辖市出台了禁塑、限塑政策，各地方政府加强相关监管，提高人民环保意识，倡导摒弃不可降解塑料袋。我国可降解塑料的政策日益细化，预计后续国家将出台更为精准的相关规定和指南。

表3 我国主要的禁塑、限塑政策

在“双碳”背景下，我国可降解塑料行业以政策为发展的强大外驱动力，替代市场前景巨大，需求量将实现高速增长，将迎来新发展契机。特别是在餐饮、快递、酒店和医疗等领域，对一次性可降解塑料制品需求旺盛。基于国内政策以及国外可降解塑料市场需求情况，预计到2025 年我国可降解塑料制品的潜在市场将超过250 万吨[10]。

3 可降解塑料行业现状

3.1 市场情况

2020 年，全球塑料产量近4 亿吨，然而生物降解塑料仅为123 万吨，占总量的0.3%，生物降解塑料发展潜力巨大。全球生物降解塑料的市场规模逐年上升，从2016 年的25 亿美元上升至2020 年的35 亿美元左右。我国实施“禁塑令”后，可降解塑料市场规模将大幅度增长，取代西欧地区成为可降解塑料主要应用地区。随着生物降解塑料的应用范围不断扩大和下游一次性生物降解塑料产业链稳定发展，我国生物降解塑料消费量增长到2022 年的65.34 万吨，销售额增长超过160 亿元。据统计，一次性生物降解塑料产品主要包括医疗用品、塑料包装和农用地膜等产品。

（1）医疗用品。生物降解塑料具有无刺激、无毒、可被人体组织吸收等特性，可用于生产缓释剂、骨固定材料、人造皮肤、非永久性植入器械等医疗用品[11]。

（2）塑料包装。利用淀粉、纤维素、甲壳素等天然高分子材料生产的可生物降解食品包装无毒、安全且环保，应用前景良好[12]。

（3）农用地膜。农用地膜体量大、使用集中，且可降解生物地膜不需回收即可在农田实现生物降解，助力绿色农业，因此农用地膜是可降解塑料应用推广的重要领域，生物基可降解地膜主要包括PLA、淀粉基塑料、PHB 等。

根据《关于进一步加强塑料污染治理的意见》[8]规划和2025 年塑料消费量，保守估计可降解塑料渗透率为30%，预估2025 年农用地膜、可降解塑料袋、一次性餐具以及快递塑料包装将会分别释放49 万吨、106 万吨、49 万吨和36 万吨的需求，可降解塑料市场规模将超过540 亿元（表4、表5）。

表4 2016-2022 年我国生物降解塑料市场消费量及销售额

表5 “十四五”末我国可降解塑料市场规模预测

3.2 产能情况

全球生物降解塑料产能将稳步提升，预计将从2021 年的170 万吨增长至2025 年的400 万吨。目前，包括PLA、PBAT、PCL、PHA、淀粉混合物和其他生物降解塑料在内的所有生物降解塑料产能超过150 万吨，占全球生物降解塑料产能的64%以上。PBAT 和PLA等塑料在性能上已与一般日用消费级塑料比较接近，发展比较成熟，与其他可降解塑料相比，其性价比更具优势，且市场应用最广，分别占全球市场的24%和25%。

虽然我国生物降解塑料产业起步较晚，但在政策支持和市场需求的双重驱动下迅速发展，目前我国已成为全球最大的生物降解塑料生产国，占世界产能的60%左右。但我国生物降解塑料的消费量只占全球总量的4.6%，行业尚处于爆发的初期。目前，如乳酸、BDO 和PTA 等生物降解塑料上游原料以及下游应用产业均已成熟，国内已公开新建拟建可降解塑料项目以PBAT 和PLA 为主。

4 面临问题

目前，已开发出多种具有良好生物降解性能的塑料，但可降解塑料作为新材料在我国的制造和使用的发展之路尚处于起步阶段，一些塑料存在着原料成本较高、回收困难以及环境污染严重等问题，难以满足实际需要，可降解塑料的发展面临许多不确定因素。

（1）监管政策不确定。当前，可降解塑料市场主要受国家宏观政策推动，但与之匹配的补贴政策和监管政策尚不明确，有关政策的可持续性还需深入研究。

（2）企业竞争力有待提高。国内掌握生物降解塑料技术的企业并不多，而且在核心技术上与国外企业相比存在一定差距，产品竞争力较弱。以国内生产可降解农用地膜的厂商为例，目前还仍依赖国外进口的高质量PBAT 产品。此外，我国可降解塑料制品的加工技术、设备、辅助材料、标准及检测等都未能满足市场的快速需求，技术研究还有待进一步提升。此外，研发和产业化不能协同发展，科研成果转化率低，部分研发产品仍然处于实验室研究阶段，尚未进入工业化生产和广泛应用阶段。

（3）生产成本过高。尽管可降解塑料在价格上略有下降，但其成本仍远高于传统塑料，而且在农用地膜、塑料包装等低端应用领域产品的价格敏感性较高，依靠政策驱动的市场将不可持续。

（4）可降解塑料以假乱真。目前可降解塑料在餐饮的应用最高，但由于可降解塑料的成本高、技术难度大，同时目前相关标准对可降解塑料的概念不明确，部分制造商为降低成本偷梁换柱，导致产品难以实现真正的完全降解，这对贯彻落实绿色环保形成了阻碍。

（5）不具备成熟的可降解条件。目前，大多数可降解塑料需要满足堆肥条件才能降解，而我国堆肥处理能力较低，尚未建立成熟的可降解塑料产品堆肥和回收机制。鉴于结构和原料等差异，可降解塑料受环境条件的影响，降解方式和速率存在差异，因此，可降解塑料后端处理的问题影响了可降解塑料的应用前景。

5 发展趋势及建议

5.1 限塑政策推动产业发展

在“碳中和”背景下，以加快绿色循环经济建设、促进可持续经济发展为动力，我国可降解塑料的研发工作已取得了突破性进展，行业工业化水平显著提高。随着政府禁塑、限塑政策日趋严格，下游工业部门积极寻找传统塑料替代品，我国可降解塑料将迎来井喷式需求增长，可降解塑料的市场格局以出口需求为主转向国内消费+出口需求的二元格局。此外，政府相关部门加大政策扶持和资金支持力度，不断完善可降解塑料产业标准体系，逐步实施试点推行，并推广至全国。

5.2 技术突破有望解决成本问题

可降解塑料下游应用需求快速增长，可降解塑料的生产成本主要由原料成本和加工成本构成。虽然PLA 上游的丙交酯技术未能被国内企业完全突破，长期依赖进口，原材料供应制约了产能扩张潜力，近年来，随着我国在研发方面不断投入，生产企业主动与科研院所合作，部分本土企业的技术水平不断提升，向国际水平靠拢。此外，未来还需对生物降解塑料的分解过程和机理进行深入研究，并通过持续优化具有壁垒性的新工艺和新技术方法，简化合成路线并降低生产成本。

技术突破将协助本土生产的原料用量不断增加，有助于企业降低可降解塑料产品的原料成本。目前，我国可降解塑料生产规模偏小，加工成本较高，但随着规模的扩大，预计加工成本将下降，部分国内的生产商还能借助区位优势压缩运输成本。随着国内企业在生产技术上的突破，企业负担的费用减少，逐步实现产能释放，实现供需平衡稳定状态。此外，部分可降解塑料产品制造商通过向上游扩展业务或通过专注于不同下游应用以开发客户资源等降本增效的手段，整合产业价值链，以此来优化资源配置，促进可降解塑料产品市场的发展。

5.3 应用发展逐渐多元化

随着我国禁塑、限塑政策不断出台完善，在外卖盒、包装袋、吸管等日常用品中转向采用无毒安全的生物降解塑料，因此，该类塑料在日常生活用品市场的使用率稳步增长，未来有望逐步替代普通塑料。可降解塑料可以借助共混和改性等手段，进一步提升其性能，未来有望取代工业级塑料，应用于生物、医疗、电子和涂料等领域。

5.4 全民环保意识的提高

作为一次性塑料替代材料，可降解塑料的性能十分接近传统塑料，对消费体验的影响不大，消费者不愿意为此支付溢价。但随着环保意识的增强以及量产所带来的成本下降，消费者将倾向于使用环保的可降解塑料。当前虽然我国国民整体环保意识相对较低，但通过宣传教育能够提高国民的环保意识并激发需求，促进可降解塑料在各个领域的应用。