生物可降解塑料——開啟低碳經(jīng)濟的金鑰匙

　　生物可降解塑料是一種在特定時間范圍內(nèi)通過細菌和其他微生物降解環(huán)境中的聚合物的。根據(jù)Markets & Markets 咨詢公司發(fā)布的《2015-2020年全球生物降解塑料類型及應用的市場預測報告》，生物降解塑料市場從2015年到2020年，將以年均復合增長率10.8%的速度強勁增長，產(chǎn)值將從2015年的20億美元增加到2020年的34億美元。
　　報告表明，就數(shù)量而言，聚乳酸(PLA) 因其優(yōu)越的力學性能和易加工的特點，成為生物可降解塑料市場的主力軍，占據(jù)45.1%的市場份額，并將在所有生物可降解塑料類型中以最快的速度繼續(xù)增長。但在市場價值方面，淀粉共混物因其較高的生產(chǎn)成本，略勝聚乳酸。
　　生物可降解塑料將會有哪些發(fā)展趨勢生物可降解塑料如何助力低碳經(jīng)濟日前，雅式《CPRJ中國塑料橡膠》雜志就生物可降解塑料的相關話題特約采訪NatureWorks LLC公司總裁Marc Verbruggen 博士。
　　據(jù)Marc Verbrugen博士介紹，目前Natureworks生產(chǎn)的生物可降解塑料Ingeo的應用范圍，已經(jīng)逐步從食品包裝、軟包裝、卡片擴展到耐用品。大概2-3年前，Natureworks開始對Ingeo的特性進行研究，發(fā)現(xiàn)它也可以適用于耐用品，甚至可以取代ABS或聚苯乙烯。
　　新的Ingeo配方將“耐高溫”常規(guī)化，通過結(jié)晶達到所需功能性，而且新配方中的可再生碳含量將達到90%，其沖擊力和模量均得到了優(yōu)化，這使它們更適合于注塑應用——特別是哪些目前適用ABS有著耐高溫性能與高耐沖擊強度和或高模量要求的產(chǎn)品。相對于ABS，其彎曲模量可提升達50%，讓產(chǎn)品輕薄化成為可能。此外，適用于耐用品的Ingeo也具有更好的耐化學性。
　　直接從大氣提取碳作為原材料
　　前Ingeo主要的原材料主要從玉米淀粉中提取葡萄糖，為提高產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本，Natureworks也可能會考慮將甘蔗作為原材料，將在東南亞甘蔗產(chǎn)量豐富的地區(qū)修建新工廠。未來3-5年，將從秸稈、木屑、柳枝稷或稻草中提出木質(zhì)纖維素，進而提取糖分。
　　“我們還做出大膽假設，是否可以繞過植物這個中介，直接提取大氣中的碳作為原材料為此，我們與和Calysta公司進行研發(fā)合作，通過發(fā)酵過程，將再生生物基甲烷轉(zhuǎn)化成乳酸，作為 Ingeo的結(jié)構(gòu)單體。這一技術目前仍處于實驗研究階段，預計將于2-3年后完成基本的研發(fā)工作，3-5年后進行中試生產(chǎn)。若能實現(xiàn)甲烷到乳酸的轉(zhuǎn)換，將為塑料行業(yè)帶來革命性的突破。從廢水處理、垃圾填埋場、農(nóng)業(yè)廢料分解以及厭氧消化這些活動中產(chǎn)生的可再生來源甲烷將成為提取Ingeo結(jié)構(gòu)單體的原材料來源，不僅可更好實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，而且將使PLA更具有價格競爭優(yōu)勢。”
　　將生物甲烷轉(zhuǎn)化成乳酸，不僅僅是技術的大膽革新，還將有效減少溫室氣體的排放，減少碳足跡。而在剛剛過去的9月，中國國家主席習近平在對美國進行國事訪問期間，也宣布中國將于2017年啟動碳總量管制與交易系統(tǒng)(cap and trade system)，這也將為中國生物可降解塑料帶來發(fā)展契機。
　　碳總量法律帶來機遇
　　Marc Verbruggen博士表示，碳總量管制與交易系統(tǒng)是有效減少碳足跡的法律約束機制，將為生物學、生物能源和生物塑料帶來發(fā)展機遇。
　　“目前，雖然生物塑料的碳足跡僅為傳統(tǒng)塑料碳足跡的一半或者更少，但是并沒有進行貨幣化的衡量。而碳總量管制與交易系統(tǒng)將可彌補這一空白。而對于生物可降解塑料來說，減少碳足跡已不僅是一個環(huán)保問題，更是上升到經(jīng)濟效益問題。政府、消費者、品牌商和NGO也將逐漸認識到生物可降解塑料的價值。我相信未來5年，中國的生物可降解塑料的消費量將大幅上升，同時也將帶動相關科技的發(fā)展。”
　　Marc Verbruggen博士還指出，政府會比普通大眾更快意識到生物可降解塑料的重要性，政府在生物可降解塑料的應用推廣中擔負重要角色。現(xiàn)在美國有些專家認為，從經(jīng)濟學的角度來看，也許人們能夠從地下開采石油，但是從環(huán)保角度來看，最好還是將石油保留在地下。
　　“人們已經(jīng)開始認識到低碳經(jīng)濟的重要性。比如在中國吉林省，有關部門開始禁止使用聚乙烯薄膜，要求使用生物塑料薄膜。在那不勒斯，政府以稅收形式推廣生物可降解塑料的使用，比如采用傳統(tǒng)塑料制造的礦泉水瓶，可能需要繳納30美分的稅，但如果使用生物塑料，則只需繳納5美分的稅。而美國政府則通過政府用品采購的形式，來提高生物可降解塑料的市場需求。不同的政府采取不同措施，以促使傳統(tǒng)油基塑料向可再生生物塑料的轉(zhuǎn)變。但是，我仍然希望能夠加強低碳經(jīng)濟和生物塑料使用的立法。同時，也需要通過政府的努力，來提高普通民眾對生物可降解塑料的認識。”
　　價格、性能成發(fā)展關鍵
　　在談到有關生物可降解塑料的發(fā)展趨勢時，Marc Verbrugen博士表示，減少價格、提高性能將會是未來生物可降解塑料發(fā)展的主要趨勢。
　　“15年前，Natureworks主要關注環(huán)保效益和低碳足跡，致力于生產(chǎn)生物可降解材料。但是我們也開始意識到僅有環(huán)保效益是很難取得成功的，產(chǎn)品還必須有成本競爭力。為此，我們修建大工廠，提高能效。同時也通過比較，選擇更加低廉的原材料。如今，我們生產(chǎn)一公斤PLA的成本比5年前我們生產(chǎn)一公斤PLA的成本要低得多。其次，生物可降解塑料性能的提高，也日益重要。5年前，Ingeo的性能遠不如ABS，但是現(xiàn)在，Ingeo比ABS具有更高的性能、更好的耐化學性以及更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，同時它還是環(huán)保產(chǎn)品。隨著化學品交易全球化的滲透，越來越多的研究機構(gòu)和工廠設立在中國，生物可降解塑料行業(yè)也必將全球化。”
　　最后，Marc Verbruggen博士提到，目前Natureworks 的PLA和Ingeo產(chǎn)品有50%是銷往北美，30%為亞洲，20%為歐洲。此外，在耐用品應用中，全球70%的注塑基礎設施都在亞洲，大部分的電子產(chǎn)品生產(chǎn)設備也在亞洲，亞洲仍是Natureworks的重要市場。
　　“我預計未來我們的亞洲市場可實現(xiàn)30%的增幅因此亞洲。同時，若我們能夠在亞洲找到合適的甘蔗或木薯種植地，我們也將會在亞洲開設下一個工廠。”