生物降解塑料常見知識

時間：2020-08-14

降解塑料

降解塑料是一個大的概念，它是在規(guī)定環(huán)境條件下，經(jīng)過一段時間和包含一個或更多步驟，導致材料化學結構的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子質(zhì)量、結構或機械強度）和/或發(fā)生破碎的塑料。

其中，光降解塑料、熱氧降解塑料屬于破裂型塑料，不應歸結在生物降解塑料中。降解塑料應使用能反映性能變化的標準試驗方法進行測試，并按降解方式和使用周期確定其類別。不結合降解塑料類型及其降解環(huán)境條件，而籠統(tǒng)地說降解塑料，并不是說該類塑料就是能夠完全降解為對環(huán)境無害的物質(zhì)。

目前，**生物降解塑料產(chǎn)能已達1000kt左右，并以每年**過20%的速度增長；我國生物降解塑料作為“十三五”期間塑料行業(yè)發(fā)展的重點，得到發(fā)展：國內(nèi)產(chǎn)能已達500kt左右，其中** 產(chǎn)能已達50kt/年，PBAT產(chǎn)能已**200kt/年，并且還有大批生產(chǎn)線正在建設或計劃建設中，PHA、PCL、PPC等材料產(chǎn)能和使用量也都在不斷增大，相信在“十四五”期間生物降解塑料還將得到較好的發(fā)展。

1、什么是生物降解材料？

A:生物降解材料包括了生物降解**高分子材料如纖維素、淀粉、紙等，也包括了生物合成或化學合成得到的生物降解塑料等。

生物降解塑料，是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并較終完全降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質(zhì)（如微生物死體等）。

要注意的是每一種生物降解材料包括紙等，其降解都需要一定環(huán)境條件，如果在不具備降解條件尤其是微生物生活條件下，其降解會很慢；同時，也并不是每一種生物降解材料在任何環(huán)境條件下都能夠降解。因此，對待生物降解材料，應該從其環(huán)境條件出發(fā)，結合材料本身結構等進行分析判定其是否為生物降解材料。如何判斷一種材料是否可以生物降解，**上和中國都出臺了一系列的檢測方法標準，這在標準問題中進行回答。

2、生物降解塑料都有哪些種類？

A:根據(jù)生物降解塑料的原料來源，可將其分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。

生物基生物降解塑料主要可分為四類：

第一類為**材料直接加工得到的塑料，目前市場上，利用**高分子生產(chǎn)的生物降解塑料，主要有熱塑性淀粉、生物纖維素、多糖類和聚氨基酸以及其共混改性、化學改性的產(chǎn)物；

第二類為微生物發(fā)酵和化學合成共同參與得到的聚合物，如聚乳酸（**)等；

第三類為由微生物直接合成的聚合物，如聚羥基烷酸酯（PHA)等；

第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學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學合成的方法將石化產(chǎn)品單體聚合而得的塑料，如聚對苯二甲酸-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。

3、生物降解塑料的規(guī)?；a(chǎn)是否會導致糧食危機？

A:目前，**生物降解塑料的產(chǎn)能約為100萬噸左右，年增長率約20%~30%，目前還是化石基來源的PBAT等生物降解塑料為主。這些塑料中以玉米淀粉為原料制備的生物降解塑料主要為聚乳酸，目前聚乳酸**產(chǎn)能約為28萬噸/年，表觀消費量約為16萬噸/年。即使按照一些報道中的聚乳酸產(chǎn)能建設在近幾年都實現(xiàn)的話，利用玉米淀粉為原料制備的生物降解塑料也不過百萬噸級左右，這對糧食還不會造成根本的影響。從近5年乃至較長時間內(nèi)，發(fā)展生物降解塑料對糧食危機的影響程度是很低的。

4、什么是可堆肥生物降解塑料？

A:堆肥化是產(chǎn)生堆肥的一種需氧處理方法。可堆肥，是指在堆肥過程中材料被生物分解的能力。一種材料包括紙、塑料等，如宣稱有堆肥能力，必須說明材料在堆肥化體系中（如標準試驗方法所示）可生物分解和崩解，并且在堆肥較終使用中是完全可生物分解的。堆肥必須符合相關的質(zhì)量標準。質(zhì)量標準如低重金屬含量、無生物毒性、無明顯可區(qū)分的殘留物。

5、工業(yè)化堆肥和家庭堆肥的區(qū)別？

A:肥是混合物生物分解得到的**土壤調(diào)節(jié)劑。該混合物主要由植物殘余組成，有時也含有一些**材料和一定的無機物。堆肥的原料可以是城鄉(xiāng)的**固體廢棄物，如農(nóng)業(yè)作物秸稈、農(nóng)村養(yǎng)殖糞便、城市生活垃圾、廚余垃圾、市政污泥、食品工業(yè)廢渣等。

堆肥化，產(chǎn)生堆肥的一種處理方法，是利用自然界廣泛存在的微生物，有控制地促進固體廢物中可降解**物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物化學過程。堆肥化根據(jù)微生物生長的過程及其是否給氧，可以分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化，好氧堆肥化是在氧氣存在下，**物質(zhì)分解的過程，較終產(chǎn)物是CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì)，厭氧堆肥化是無氧條件下，厭氧微生物將**物降解成CH4、CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì)。通常說的堆肥化是指好氧堆肥化。

工業(yè)化堆肥是指在控制條件下，微生物對固體和半固體**物質(zhì)進行好氧中溫或高溫降解，產(chǎn)生穩(wěn)定腐殖質(zhì)的過程。一般周期為180天，但隨著好氧堆肥技術變化，較短時間也有到30天甚至較短。

家庭堆肥是指在主要利用家庭廚余或園林垃圾，進行好氧堆肥，用于生產(chǎn)供自家使用的堆肥過程。家庭堆肥的時間較工業(yè)堆肥時間長，但一般較長不**過一年。

無論是工業(yè)化堆肥和家庭堆肥，其所處理的**垃圾，應有以下特征：

a) 生物分解性能（即材料原本的可生物分解性）；

b) 堆肥過程中的崩解性能；

c) 不會對生物分解過程產(chǎn)生不利影響；

d) 對較終堆肥質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，如：有害元素**量。

6、生物降解塑料只能堆肥化處置？

A:這是不一定的。生物降解塑料能夠在堆肥條件下生物降解，也能夠在其他條件如厭氧消化裝置生物降解，也能夠在自然環(huán)境如土壤、海水等條件下生物降解，但具體和塑料的化學結構、制品的配方等以及降解環(huán)境條件有關系?；\統(tǒng)地說生物降解塑料只能堆肥化處置是不對的。

像PHA、PBAT材料在海水、土壤、堆肥條件下都比較*生物降解，而**在堆肥條件下比較*生物降解，海水與土壤條件下降解周期或速度相對就會慢些。

7、生物降解塑料在土壤里是否能完全降解？

A:由于在自然界的土壤里，溫度、水分、微生物等條件不可控，相比可堆肥化過程中條件受控的情況，其條件相對不可控。目前從生物降解地膜應用及其實驗室和野外降解實驗結果看，多數(shù)的生物降解塑料在野外土壤條件下是可以生物降解的，像PBAT、PHA、PCL、PBS等在正常氣候條件下5個月埋土情況下可以完全降解，且對植物不會造成影響；像**材料降解相對較慢，時間較長，但其和PBAT等材料共混后，從實驗結果看，也能在半年左右內(nèi)被完全降解。

8、在自然條件下，生物降解塑料降解時間多長？

A:公眾特別關注在自然條件下，生物降解塑料降解時間多長，確實是這樣。但降解時間和自然條件及其塑料的結構與配方有關，不能一律概論。如果自然條件沒有賦予微生物生長或生命活動的一些適宜條件，對生物降解塑料甚至是**高分子如紙、秸稈、木頭等來說，其降解也是會比較緩慢的，我們?nèi)ソ纪饬值鼗蛏缴蠒r能看到一些沙土上的樹枝、木頭或紙很長時間內(nèi)沒有被環(huán)境降解的現(xiàn)象，也是這個道理。

像PBAT材料制作的生物降解地膜在近5年全國的**應用來看，快的時候4~5個月就能降解完全，在實際鋪膜應用即使作物收割當時沒有降解完全，但在翻耕后都能完全降解。

像PHA、PBAT材料在海水、（25±3）℃條件下，約在30-60天就能完全降解。

9、生物降解塑料的降解產(chǎn)物或降解后會不會造成次生環(huán)境危害？

A:大家都特別關心生物降解塑料降解后的產(chǎn)物會不會對環(huán)境造成次生的危害，所以在對生物降解塑料的降解性能要求時增加了重金屬含量的指標，進行了嚴格的要求。

對可堆肥塑料其堆肥化后的堆肥進行了生態(tài)毒性試驗包括植物毒性試驗、蚯蚓毒性試驗等。

對土壤可降解的生物降解地膜除了降解性能、重金屬含量規(guī)定外，在新的**標準中對生態(tài)毒性等也進行了規(guī)定。

因此，從目前看，符合標準要求的生物降解塑料其降解后對環(huán)境不會造成次生的危害。

10、生物降解塑料是否能夠回收？

A:生物降解塑料其實是塑料中的一個特殊品種，其回收再利用和傳統(tǒng)塑料是沒有多大的區(qū)別，可以進行物理回收再利用，即熔融再生和再加工利用。

只不過因為它具備了生物降解的特性，所以比傳統(tǒng)塑料多了可以生物回收的途徑（如堆肥化處置），在地膜中應用中可以不再進行回收等。另外，生物降解塑料的化學結構主要是以酯鍵為主的化學結構，易進行堿或酸或醇降解，從而比起傳動塑料來可以進行化學回收，通過利用的單體回收辦法進行物質(zhì)回收再利用。

11、生物降解塑料在垃圾分類和回收處置中的作用有哪些？

A:生物降解塑料從其設計和使用意義角度來講，在一次性制品及其使用后和**垃圾混合情況下去生化處置情況下，或者是在像地膜制品使用后難以回收情況下，使用生物降解塑料其生物降解功能能體現(xiàn)的較加充分。

但因為**垃圾分類及其垃圾處置不是合理情況下，即使是歐美等發(fā)達國家在垃圾分類和處置非常規(guī)范情況下，總也會有一部分塑料包裝會被無意或有意地釋放到自然環(huán)境中，如果這部分制品能被用生物降解塑料替代，那么也可以降低環(huán)境污染的風險。

因此，生物降解塑料的使用，也可以認為是避免塑料垃圾被無意釋放到密閉垃圾系統(tǒng)外后對環(huán)境造成污染的一種預防性措施。另外，隨著我國垃圾分類及其處置系統(tǒng)的完善，通過生物降解塑料垃圾袋的配方的調(diào)整，使其較加適合于城市**生活垃圾生化處理的工藝，從而可以解決像目前居民小區(qū)在日常丟廚余垃圾桶時，需要主動進行破袋而帶來個人衛(wèi)生問題的苦惱了。

12、填埋或焚燒生物降解塑料和傳統(tǒng)塑料或傳統(tǒng)**垃圾有什么區(qū)別？

A:有些報道中認為生物降解塑料比起傳統(tǒng)塑料來在焚燒時會產(chǎn)生二惡英等次生危害。但生物降解塑料是傳統(tǒng)塑料的一種，其聚合物結構上也沒有氯元素等，焚燒時是不會有二惡英廢氣的。另外，生物降解塑料的聚酯結構，決定了其相比傳統(tǒng)塑料如聚乙烯等，主鏈上**碳含量較低，在焚燒時候較*充分燃燒。焚燒處理時，生物降解塑料比傳統(tǒng)塑料不會產(chǎn)生更多廢氣。

另外，在填埋時擔心生物降解塑料會釋放更多有害氣體，由于目前許多現(xiàn)代化的填埋場多數(shù)都會采用一些填埋過程中收集沼氣來能量回收的裝置，即使沒有回收沼氣也有相應的**垃圾填埋后的沼氣釋放措施。在填埋場的垃圾中塑料的固體含量不到7%，且生物降解塑料目前的量也不到傳統(tǒng)塑料的1%，因此，即使填埋也不會有更多影響填埋場的沼氣的問題。

13、建立降解塑料標準體系的重要性

A:自生物降解塑料出現(xiàn)，對于其性能的質(zhì)疑和概念的混淆就一直存在，主要是由于在其發(fā)展之初沒有科學的測定方法和標準對產(chǎn)品進行約束和界定。

如“生物降解塑料”、“生物基材料”、“可堆肥材料”三者的概念及關系就經(jīng)常被人們混淆。

生物基材料指的是由來自生物質(zhì)的原料制備的塑料。但不是所有生物基材料都是可生物降解或可堆肥的，也不是所有可生物降解塑料都是生物基材料。

生物降解塑料是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并較終完全降解變成二氧化碳或/和甲烷、水及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質(zhì)的塑料。

而可堆肥材料還要求其最后形成的堆肥中重金屬含量、毒性試驗、殘留碎片等符合相關標準的規(guī)定。

因此，生物降解檢測方法與標準體系的建立就顯得尤為重要，它不僅有助于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，促進市場形成，推動行業(yè)*成長，較有利于產(chǎn)品走向**市場。

14、降解塑料的標準體系，相關標準等情況如何？

A:目前在生物降解檢測與要求方法方面，ISO**標準檢測方法15項、可堆肥塑料要求1項，這16項標準中我國已等同轉(zhuǎn)化10項，且未轉(zhuǎn)化的**標準主要是海水條件下的檢測方法。

在**上被**或像DIN CERTCO、BPI等咨詢機構認可的能夠檢驗這些方法的檢測實驗室約15個，其中我國國內(nèi)實驗室主要是北京工商大學-國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）。由此也可見，在生物降解的檢測與標準方面，我國并不落后，處于****水平。

15、公眾對降解塑料的幾種認識不足之處：

認為生物降解塑料在空氣或使用中會降解。

部分消費者會誤認為生物降解塑料在使用過程中或者空氣中就會降解掉，因為生物降解塑料的降解需要溫度、濕度和微生物這些適合的條件下才會發(fā)生微生物降解，所以在日常使用或保存期內(nèi)是不會被生物降解的。

認為生物降解在任意環(huán)境中會降解。

生物降解塑料因為品種不同、化學結構不同，在不同條件下降解行為是不同的，另外降解也如上所述是需要一定的外部環(huán)境條件，因此，生物降解塑料也不是在任意環(huán)境就能降解，目前看，多數(shù)生物降解塑料在土壤、海水、堆肥等環(huán)境中，在溫濕度合適條件下，會發(fā)生降解，會被微生物所分解。

因此，建議生物降解塑料像傳統(tǒng)塑料一樣，在使用廢棄后，能回收物理再利用的先回收再利用的，對不易回收或難回收的建議采用生物回收或化學回收。

認為生物降解塑料只能堆肥。

生物降解塑料的降解條件和環(huán)境可以是多種，在堆肥、土壤、河水、海水等環(huán)境下，在溫濕度及其微生物適合情況下都可以發(fā)生降解，因此不僅僅是在堆肥條件下可以降解，也可以在土壤等條件下可以生物降解。但因為堆肥化是受控條件，相對來說，生物降解的過程較*控制。

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