生物降解塑料常見知識

時間：2020-08-28作者：深圳市訊科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司瀏覽：250

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(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)或機(jī)械強(qiáng)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(yīng)歸結(jié)在生物降解塑料中。降解塑料應(yīng)使用能反映性能變化的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進(jìn)行測試，并按降解方式和使用周期確定其類別。不結(jié)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(dá)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(dá)500kt左右，其中** 產(chǎn)能已達(dá)50kt/年，PBAT產(chǎn)能已**200kt/年，并且還有大批生產(chǎn)線正在建設(shè)或計劃建設(shè)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(xué)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(jī)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(yīng)該從其環(huán)境條件出發(fā)，結(jié)合材料本身結(jié)構(gòu)等進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，這在標(biāo)準(zhǔn)問題中進(jìn)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(xué)改性的產(chǎn)物；

第二類為微生物發(fā)酵和化學(xué)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(xué)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(xué)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)模化生產(chǎn)是否會導(dǎo)致糧食危機(jī)？

 

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(shè)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)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(xué)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(jìn)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(shù)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(jìn)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(yīng)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(xué)結(jié)構(gòu)、制品的配方等以及降解環(huán)境條件有關(guān)系。籠統(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(yīng)用及其實驗室和野外降解實驗結(jié)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(jié)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(guān)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(jié)構(gòu)與配方有關(guān)，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(yīng)用來看，快的時候4~5個月就能降解完全，在實際鋪膜應(yīng)用即使作物收割當(dāng)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(guān)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(biāo)，進(jìn)行了嚴(yán)格的要求。

對可堆肥塑料其堆肥化后的堆肥進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)中對生態(tài)毒性等也進(jìn)行了規(guī)定。

因此，從目前看，符合標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yīng)用中可以不再進(jìn)行回收等。另外，生物降解塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要是以酯鍵為主的化學(xué)結(jié)構(gòu)，易進(jìn)行堿或酸或醇降解，從而比起傳動塑料來可以進(jìn)行化學(xué)回收，通過利用的單體回收辦法進(jìn)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(shè)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(dá)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(fēng)險。

因此，生物降解塑料的使用，也可以認(rèn)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(yù)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(jìn)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(rèn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(dān)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)的測定方法和標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品進(jìn)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(guān)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(jī)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

因此，生物降解檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)體系，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等情況如何？

 

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

在**上被**或像DIN CERTCO、BPI等認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)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(xué)-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(biāo)準(zhǔn)方面，我國并不落后，處于****水平。

 

15、公眾對降解塑料的幾種認(rèn)識不足之處：

 

認(rèn)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(rèn)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(rèn)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(xué)結(jié)構(gòu)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(xué)回收。

 

認(rèn)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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