生物可降解塑料是一種在特定時(shí)間范圍內(nèi)通過(guò)細(xì)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(yīng)用的市場(chǎng)預(yù)測(cè)報(bào)告》，生物降解塑料市場(chǎng)從2015年到2020年，將以年均復(fù)合增長(zhǎng)率10.8%的速度強(qiáng)勁增長(zhǎng)，產(chǎn)值將從2015年的20億美元增加到2020年的34億美元。

報(bào)告表明，就數(shù)量而言，聚乳酸(PLA) 因其優(yōu)越的力學(xué)性能和易加工的特點(diǎn)，成為生物可降解塑料市場(chǎng)的主力軍，占據(jù)45.1%的市場(chǎng)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(zhǎng)。但在市場(chǎng)價(jià)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(huì)有哪些發(fā)展趨勢(shì)?生物可降解塑料如何助力低碳經(jīng)濟(jì)?日前，雅式《CPRJ中國(guó)塑料橡膠》雜志就生物可降解塑料的相關(guān)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(yīng)用范圍，已經(jīng)逐步從食品包裝、軟包裝、卡片擴(kuò)展到耐用品。大概2-3年前，Natureworks開(kāi)始對(duì)Ingeo的特性進(jìn)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(guò)結(jié)晶達(dá)到所需功能性，而且新配方中的可再生碳含量將達(dá)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(yīng)用——特別是哪些目前適用ABS有著耐高溫性能與高耐沖擊強(qiáng)度和或高模量要求的產(chǎn)品。相對(duì)于ABS，其彎曲模量可提升達(dá)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(xué)性。

直接從大氣提取碳作為原材料

目前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(huì)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(lái)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(jìn)而提取糖分。

“我們還做出大膽假設(shè)，是否可以繞過(guò)植物這個(gè)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(jìn)行研發(fā)合作，通過(guò)發(fā)酵過(guò)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(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，預(yù)計(jì)將于2-3年后完成基本的研發(fā)工作，3-5年后進(jìn)行中試生產(chǎn)。若能實(shí)現(xiàn)甲烷到乳酸的轉(zhuǎn)換，將為塑料行業(yè)帶來(lái)革命性的突破。從廢水處理、垃圾填埋場(chǎng)、農(nóng)業(yè)廢料分解以及厭氧消化這些活動(dòng)中產(chǎn)生的可再生來(lái)源甲烷將成為提取Ingeo結(jié)構(gòu)單體的原材料來(lái)源，不僅可更好實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，而且將使PLA更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！?/p>

將生物甲烷轉(zhuǎn)化成乳酸，不僅僅是技術(shù)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(guò)去的9月，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在對(duì)美國(guó)進(jìn)行國(guó)事訪問(wèn)期間，也宣布中國(guó)將于2017年啟動(dòng)碳總量管制與交易系統(tǒng)(cap and trade system)，這也將為中國(guó)生物可降解塑料帶來(lái)發(fā)展契機(jī)。

碳總量法律帶來(lái)機(jī)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(jī)制，將為生物學(xué)、生物能源和生物塑料帶來(lái)發(fā)展機(jī)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(méi)有進(jìn)行貨幣化的衡量。而碳總量管制與交易系統(tǒng)將可彌補(bǔ)這一空白。而對(duì)于生物可降解塑料來(lái)說(shuō)，減少碳足跡已不僅是一個(gè)環(huán)保問(wèn)題，更是上升到經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。政府、消費(fèi)者、品牌商和NGO也將逐漸認(rèn)識(shí)到生物可降解塑料的價(jià)值。我相信未來(lái)5年，中國(guó)的生物可降解塑料的消費(fèi)量將大幅上升，同時(shí)也將帶動(dòng)相關(guān)科技的發(fā)展?！?/p>

Marc Verbruggen博士還指出，政府會(huì)比普通大眾更快意識(shí)到生物可降解塑料的重要性，政府在生物可降解塑料的應(yīng)用推廣中擔(dān)負(fù)重要角色?，F(xiàn)在美國(guó)有些專家認(rèn)為，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)看，也許人們能夠從地下開(kāi)采石油，但是從環(huán)保角度來(lái)看，最好還是將石油保留在地下。

“人們已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到低碳經(jīng)濟(jì)的重要性。比如在中國(guó)吉林省，有關(guān)部門開(kāi)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(guó)政府則通過(guò)政府用品采購(gòu)的形式，來(lái)提高生物可降解塑料的市場(chǎng)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(qiáng)低碳經(jīng)濟(jì)和生物塑料使用的立法。同時(shí)，也需要通過(guò)政府的努力，來(lái)提高普通民眾對(duì)生物可降解塑料的認(rèn)識(shí)?！?/p>

價(jià)格、性能成發(fā)展關(guān)鍵

在談到有關(guān)生物可降解塑料的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，Marc Verbrugen博士表示，減少價(jià)格、提高性能將會(huì)是未來(lái)生物可降解塑料發(fā)展的主要趨勢(shì)。

“15年前，Natureworks主要關(guān)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(kāi)始意識(shí)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(jìng)爭(zhēng)力。為此，我們修建大工廠，提高能效。同時(shí)也通過(guò)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(yuǎn)不如ABS，但是現(xiàn)在，Ingeo比ABS具有更高的性能、更好的耐化學(xué)性以及更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，同時(shí)它還是環(huán)保產(chǎn)品。隨著化學(xué)品交易全球化的滲透，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和工廠設(shè)立在中國(guó)，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(yīng)用中，全球70%的注塑基礎(chǔ)設(shè)施都在亞洲，大部分的電子產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備也在亞洲，亞洲仍是Natureworks的重要市場(chǎng)。

“我預(yù)計(jì)未來(lái)我們的亞洲市場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)30%的增幅因此亞洲。同時(shí)，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(huì)在亞洲開(kāi)設(shè)下一個(gè)工廠?！?/p>