19世紀，美國臺球運動盛行，當時的臺球制作原料是珍貴的象牙，由于象牙來源困難成本又高。臺球生產(chǎn)商宣布，凡是發(fā)明出象牙的替代品，就獎勵1萬美元。
1869年，印刷工人約翰?海厄特發(fā)現(xiàn)，在硝化纖維中加進樟腦，改性后的硝化纖維柔韌性和剛性都非常優(yōu)異，通過熱壓后可制成各種形狀的制品，這種材料被命名為“Celluloid（賽璐珞）”，就是它拯救了大象群族的生命。從此，塑料的鼻祖誕生了。
追溯塑料的歷史，是在1869年，印刷工人約翰?海厄特無意中發(fā)現(xiàn)，在硝化纖維中加進樟腦，得到一種性能優(yōu)良的材料，這種改性后的硝化纖維柔韌性和剛性都非常優(yōu)異，而且使用熱壓法，可制成各種形狀的制品，后來這種材料被命名為“Celluloid（賽璐珞）”。
現(xiàn)如今，塑料已成為人類生產(chǎn)生活不可缺少的一部分。
隨著科學技術的不斷的革新變化，特別是近幾年新材料的興起，塑料的種類和用途已經(jīng)滲透到衣食住行等各個應用領域。
像聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚對苯二甲酸乙醇酯（PET）、ABS、PA66、POM、聚苯硫醚等合成材料，廣泛應用于各行各業(yè)。
塑料給人類最大的感受——又愛又恨
我們之所以那么喜歡塑料，因為給我們帶來了太多的便利，經(jīng)濟、實惠、應用廣泛等等，我們之所以那么討厭塑料，因為給我們帶來了令人困擾和堪憂的白色污染，泄露在環(huán)境中，難以降解，難以處理，在自然和人類社會中造成極大的傷害。
據(jù)德國《明鏡》周刊報道，目前全球所有人造物的總質(zhì)量已超過全球所有生命體的總質(zhì)量，便利的現(xiàn)代生活方式，背后離不開資源大量的開發(fā)和利用。
2020年以來，受各國禁止進口廢塑料的影響，德國的垃圾較之往年又有了大幅增長。網(wǎng)絡購物和餐飲外賣的熱潮導致各類包裝垃圾數(shù)量暴漲。據(jù)英國《自然?通訊》發(fā)布的最新環(huán)境報告估計，每年有2萬余噸塑料微粒排放至遙遠的冰雪覆蓋地區(qū)，每年還有5萬余噸塑料微粒最后落到了海洋里。
我國是農(nóng)業(yè)大國，每年在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中會使用到大量的農(nóng)膜，年農(nóng)膜覆蓋耕種面積高達 3億畝，每年所使用到的農(nóng)膜量約為 125萬噸。每年用于婦女兒童和醫(yī)院的各種醫(yī)療衛(wèi)生塑料制品超過200萬噸。
塑料制品質(zhì)輕、清潔、便宜、使用方便、時尚美觀、色澤鮮艷等，給人類生活起居帶來極大方便，推動了人類文明和進步，被稱為科技界的“白色革命”。
然而，使用后的塑料制品大量地被泄露在人類賴以生存的自然環(huán)境中，如散落在城市、農(nóng)村各個我們生產(chǎn)生活的地方，一次性塑料餐具、塑料包裝物和農(nóng)業(yè)使用過的農(nóng)膜等等，直接或間接地形成了觸目驚心的“白色垃圾場”。
全球性的白色污染，極大地危害著自然與社會的生存環(huán)境，白色污染的重要源頭，主要是以含有聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等合成樹脂為生產(chǎn)原料制品的廢棄物組成。
目前為止，包括一些“可降解塑料”逐漸也成為白色污染的源頭之一，人們的生產(chǎn)生活中，很少會像專業(yè)從事那些人一樣，對他們有很深刻的認識，最終的結(jié)果還是以塑料的定位來處理掉，而且“可降解塑料”在實際生產(chǎn)生活中，并不能像生物質(zhì)那樣可以有效的分解，回歸到土壤成為生物有機肥，最后形成我們看不見的塑料微粒，無形之中影響我們的生命健康。
飽受爭議的“可降解塑料”
隨著人類需求的多樣化和材料工業(yè)的技術進步，一次性塑料的使用量也越來越大。但是由于一次性塑料的回收利用率低，在后處理階段對陸地環(huán)境和海洋環(huán)境都產(chǎn)生了嚴重的污染。因此，“限塑”或“禁塑”已成為全球共識，很多國家和地區(qū)都已經(jīng)開始在“限塑”或“禁塑”方向頒布相關條令，并展開相應的有效措施。
2020年1月19日國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部下發(fā)了《關于進一步加強塑料污染治理的意見》（80號文），文件要求以“可循環(huán)、易回收、可降解”為導向，結(jié)合本地區(qū)的特點按照“疏堵并舉、禁限結(jié)合、以禁促省、有序推進”的思路，全面推進此項工作。
國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、商務部、市場監(jiān)管總局、國家郵電部等部門先后出臺一系列“加強塑料污染治理”文件，全國31個省、直轄市出臺了相關的實施方案。為實現(xiàn)生活便利和環(huán)境保護的雙保險，生物降解塑料成為取代一次性塑料制品的重要的組成。
可降解塑料是指在自然環(huán)境中或在特定情景下完全降解為二氧化碳、甲烷、水、礦化無機鹽等對環(huán)境無害的物質(zhì)。
可降解塑料作為一種新型的高分子材料，包括很多類型，技術路線也在不斷地創(chuàng)新發(fā)展。從可降解塑料的原料來源來看，主要是兩大類，一類是石化原料，另一類是生物質(zhì)材料。
從降解的機理方式來看，可降解塑料降解方式包括生物降解、光降解、氧化降解等。
從降解效果看，又分為“全”降解和“部分降解”。
根據(jù)GB/T 19277.1/19277.2/19276.1/19276.2/20206等標準規(guī)定，生物降解率達到90%以上，即認為是全降解。
相關的國家標準有相應的規(guī)定，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、PET樹脂、PBT樹脂等及其生物基改性產(chǎn)品，不屬于可降解材料。常見的可降解塑料有聚乳酸、聚對苯二甲酸丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)脂、聚羥基脂肪酸等。
聚乳酸（PLA）以可再生的植物資源如玉米淀粉為原料，通過化學合成方法得到的聚合物，具有透明度高、硬度高、可生物降解等特點。聚合方式可分為兩種。
一是直接縮聚法即乳酸進行直接縮合的一步聚合法。制備方法是在加熱情況下，乳酸分子在脫水劑存在時使羧基和羥基脫去一分子水縮聚成低聚物，此時繼續(xù)升溫并加入催化劑，低聚物之間相互結(jié)合而成 PLA。
二是開環(huán)聚合法即開環(huán)聚合法也叫兩步法，該方法首先將乳酸分子在 100-140℃條件下通過脫水生成 PLA 低聚物，在溫度升高到 200-230℃時低聚物解聚生成丙交酯，催化丙交酯開環(huán)聚合成分子量為 70 萬-100 萬的 PLA。
PLA的光學異構(gòu)體有左旋聚乳酸(PLLA) 、右旋聚乳酸(PDLA) 、消旋聚乳酸(PDLLA)三種。其中PLLA)和PDLA都屬于半結(jié)晶性的聚合物，PDLLA屬于無定形聚合物。
PLA主要應用于農(nóng)用品、醫(yī)學材料、日用塑料、食品包裝、電器以及3D打印等行業(yè)。PLA 降解可分為簡單水解（酸堿催化）降解和酶催化水解降解。
聚羥基脂肪酸（PBAT）是己二酸丁二醇酯(BT)和對苯二甲酸丁二醇酯(BT)的共聚物。以己二酸(AA)、對苯二甲酸(PTA)、丁二醇(BDO)為共聚單體，是一種全生物可降解塑料。它兼具PBA(聚己二酸丁二醇酯)和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的特性，既有較好的力學性能，又有較高的延展性和斷裂伸長率，還具有優(yōu)良的生物降解性。PBAT作為性能良好的環(huán)保材料，可以降低石油資源消耗，緩解“白色污染”。
聚對苯二甲酸丁二酸丁二醇酯（PBST）是1,4-丁二醇(BDO)、對苯二甲酸(PTA)的三元共聚物、1,4-丁二酸(SA)其結(jié)合了脂肪族聚酯的可降解性和芳香族聚酯優(yōu)異的力學及熱性能，具有能與普通塑料相媲美的加工性能和物理性能。
PBST產(chǎn)品比PBAT產(chǎn)品具有更加優(yōu)異的力學強度、阻水性能和耐熱性，可以彌補PBAT材料作為膜材料、包裝和注塑熱成型制品使用過程中因為自身結(jié)構(gòu)導致的性能不足，可廣泛應用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電子電器行業(yè)、食品包裝、紡織行業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)等，具有廣闊的市場應用前景。
尤其是在目前環(huán)境污染嚴重的前提下，日常生活，工業(yè)生產(chǎn)塑料垃圾大多數(shù)不可降解的，對土壤原有生態(tài)造成了極大的破壞，特別是不可降解的塑料微粒，混雜在土壤中，無法進行更進一步處理，或者是修復土壤，造成極大的成本損耗，使用可降解塑料雖然能夠有效緩解“白色污染”，但是實際的生產(chǎn)過程中，對使用過的可降解塑料，又是另外一件事，理想很美好，現(xiàn)實很骨感。
聚羥基脂肪酸（PHA）有一些特殊的性能，包括生物相容性、生物可降解性、環(huán)境友好性等。正是由于這些特殊性能的存在，使得PHA擁有許多潛在的應用前景，各國科學家對PHA進行了很多工藝流程開發(fā)和具體性能探索。
PHA進行生物合成主要分為三部分：主要基質(zhì)、主要微生物、PHA的代謝途徑與調(diào)控。
主要基質(zhì)有糖質(zhì)碳源（葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉等）、甲烷、氣體H2/CO2/O2、烷烴及其衍生物等；主要微生物有產(chǎn)堿桿菌、固氮菌、甲基營養(yǎng)菌、假單胞菌、紅螺菌等。PHA具有廣泛的應用領域，特別是在生物工程、農(nóng)業(yè)、新能源領域。
PHA雖然在淡水中穩(wěn)定，然而，在遇到有復雜的海水中，或者是復雜的土壤中，是可以完全實現(xiàn)生物降解（降解要素：物質(zhì)的腐蝕性，氧化分化，復雜的PH值環(huán)境等等），并且降解速度較其他生物材料較快，對環(huán)境污染影響程度會大大減少，可以實現(xiàn)代替諸多一次性產(chǎn)品的石油塑料作為大多數(shù)物品的包裝材料。
與純菌種合成PHA相比，利用混合菌群合成PHA有很多優(yōu)點，混合菌種對工藝的適應性強，工藝控制簡單，無需滅菌消毒提供純種環(huán)境，從而降低了工藝運行成本；混合菌種可以適應多種不同底物，從而擴大底物的選擇范圍，為混合底物應用于生產(chǎn)打下了良好的基礎。例如在馴化過程中混合菌群的選擇基于生態(tài)原理，菌種穩(wěn)定，為PHA的工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了前提。
聚丁二酸丁二醇酯（PBS），以丁二酸和丁二醇為原料經(jīng)縮聚反應合成，是一種綜合性能優(yōu)異的可完全生物降解的脂肪族聚酯，PBS是一種典型的半晶質(zhì)塑料。
該樹脂呈乳白色或略帶黃色，無嗅無味，密度約為1.25g/cm3左右，熔點一般在92-118℃之間，根據(jù)分子量的高低和分子量分布的不同，結(jié)晶度在30~45%之間。耐熱性能好，熱變形溫度和制品使用溫度可以超過100℃?；瘜W結(jié)構(gòu)式如下圖所示。
PBS在干燥環(huán)境中能保持良好的使用性能，其廢棄物具有良好的生物降解性能，在水體、堆肥等特定的微生物接觸環(huán)境中自然降解，最終分解為二氧化碳和水，進入大氣循環(huán)。
PBS既可以通過石油化工產(chǎn)品滿足需求，也可通過奶業(yè)副產(chǎn)物、纖維素、果糖乳糖葡萄糖等自然界可再生農(nóng)作物產(chǎn)物，經(jīng)生物發(fā)酵生產(chǎn)。與其它生物降解塑料相比，PBS耐熱性能好，力學性能十分優(yōu)異，克服了其它生物降解塑料耐熱溫度低的缺點；加工性能同常規(guī)塑料相比，具有同等的效應，可在現(xiàn)有塑料加工通用設備上進行大多數(shù)種類的加工成型。
聚己內(nèi)脂（PCL）是一種半晶型的高聚物，結(jié)晶度約為45%左右，聚己內(nèi)酯的外觀特征很像中密度聚乙烯，乳白色具有蠟質(zhì)感，也是一種脂肪族聚酯，具有良好的共混兼容性、溶解性、生物相容性、綠色無生物毒性及力學性能。
這些特點使PCL在生物材料領域具備潛在的應用價值，尤其是作為可生物降解材料，得到了廣泛的研究和關注。
聚乙醇酸(PGA)，又稱聚羥基乙酸，它來源于α-羥基酸，即乙醇酸。
乙醇酸是的來源之一就是我們?nèi)祟惐旧?，它可以在人體新陳代謝過程中產(chǎn)生，乙醇酸經(jīng)過進一步處理加工，形成的聚合物就是聚乙醇酸。
聚乙醇酸是一種具有生物相容性和良好生物降解性的合成高分子材料，聚乙醇酸作為材料在使用到一定時間后逐漸降解，并最終在動植物體中，在自然環(huán)境里，生成水和二氧化碳。
PGA主要通過乙醇酸酯、乙醇酸、乙交酯等原料在催化劑作用下縮聚而得，主要包括乙交酯的開環(huán)聚合法和乙醇酸 (酯) 的縮合聚合法。乙交酯是開環(huán)聚合法的重要單體，目前，國內(nèi)外制備乙交酯主要是以鹵代乙酸和乙醇酸為原料。
聚乙醇酸的應用主要表現(xiàn)在生態(tài)學和生物醫(yī)學兩個方面。
聚乙醇酸在生態(tài)學上的應用是作為對環(huán)境有益的完全可生物降解性塑料取代在塑料工業(yè)中廣泛應用的生物穩(wěn)定的通用塑料；聚乙醇酸的生物醫(yī)學應用主要表現(xiàn)在藥物控釋載體、醫(yī)用縫合線、骨折固定材料、組織工程支架、縫合補強材料。
聚( 2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯)（PEF）的主要組成部分是呋喃二甲酸（FDCA）。FDCA具有與石油基單體對苯二甲酸( TPA) 相近的結(jié)構(gòu)和物性，可用于合成聚酰胺、高性能聚酯和環(huán)氧樹脂，被美國能源部確定為12種最具潛力的生物基平臺化合物之一，也被視為“沉睡中的巨人”。
PEF是一種植物型高分子材料，是可回收和可降解的聚合物，具有廣泛的應用領域，例如包裝，薄膜，紡織品等。它具有更高的機械強度，這意味著可以生產(chǎn)出更薄的PEF包裝，并且所需資源更少。這些額外的功能性與植物性原料相結(jié)合，賦予PEF成為下一代聚酯所需的所有屬性。與石油基聚酯---聚( 對苯二甲酸乙二醇酯) (PET) 相比，生物基聚酯---聚( 2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯)( PEF) 具有更優(yōu)異的物理-力學性能，在高阻隔性包裝材、高性能纖維和工程塑料等領域也具有廣闊的應用前景。
目前PEF 的合成技術,主要包括酯縮聚反應和交換反應。
PEF以植物為基礎，而不是化石為基礎，并且碳足跡降低了50-70％，PEF加工性能優(yōu)異，可輕量化20％以上，PEF與PET結(jié)合使用可使PET瓶重復使用多達5倍以上，PEF材料與現(xiàn)有的分揀和回收設施相匹配，可以替代無法回收的小型和多層包裝，如果這些塑料無法進行有效的回收，可以在工業(yè)堆肥條件下（土壤中58°C的空氣/氧氣中250-400天時，PEF的降解速度要快得多）可以快速降解，最大程度上減輕對環(huán)境造成的負擔，最重要的一點就是，PEF在自然環(huán)境降解下會更好。
結(jié) 語
超市里面買的各種商品，大部分都采用了廉價便捷的塑料包裝。有些包裝看起來像是紙或者鋁箔材質(zhì)，其實表面也覆了一層薄薄的塑料，現(xiàn)在的大型超市門口，有專門的回收塑料智能設備，能夠在未來，有效提高塑料的回收利用率。
目前，白色污染逐漸成為全球不可忽視的問題，國內(nèi)國際也在不斷完善相關的制度建設，因此，越來越多相關企業(yè)的也在不斷尋求突破和轉(zhuǎn)變。
讓塑料變得更加環(huán)保就成為大家的努力目標，可降解塑料在這里面，也扮演著很重要的角色，是塑料環(huán)保事業(yè)的重要的組成部分。
可降解塑料首先必須滿足生物降解、生態(tài)毒理和崩解性能3個方面的要求。
生物降解性能規(guī)定可降解塑料在有氧堆肥（或在海水、土壤等）條件下，最長12個月內(nèi)，必須60%以上最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和礦物質(zhì)。而對于共混物，規(guī)定可降解塑料在有氧堆肥條件下，最長12個月內(nèi)，必須90%以上最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和礦物質(zhì)；生態(tài)毒理性能規(guī)定特選植物在引入可降解塑料的堆肥分解物質(zhì)后，達到90%以上的原有成活率和生物性狀，實際上沒有完全降解的碎片可能形成微塑料，它們對人類的危害會更大；崩解性能規(guī)定了可降解塑料可使用的最大厚度，此厚度下的可降解塑料在有氧堆肥條件下，最長12周內(nèi)，必須瓦解成90%以上可通過22mm篩網(wǎng)的碎片。
因此，可降解材料的降解是有條件的，僅靠它就能立竿見影解決全球性“白色污染”也是不可能的，也是不現(xiàn)實的。
隨著可降解塑料的歷史發(fā)展，有必要重新評估可降解塑料對環(huán)境的影響，可降解塑料的現(xiàn)實境況，我們需要更進一步的深入了解，理論的可行性是否與實際效果相輔相成，還需要充分的論證。
綜上所述，可降解塑料雖然飽受爭議，但是不能完全否定可降解塑料的歷史作用，這些年來沉淀的知識與相關經(jīng)驗，是極其珍貴的，我們需要更多的是能夠?qū)崿F(xiàn)可降解塑料的“精細化管理”，尋找可降解塑料更多的處理方案。
比如目前相關行業(yè)人士提出來的化學回收方案，可降解塑料進行化學回收，是完全可行的，而且與它本身的作用相輔相成，不僅能夠進行資源的重新利用，也最大程度上減輕對環(huán)境的影響。
現(xiàn)在最大的困境，就是國民對塑料回收再生的相關觀念還很薄弱，雖然垃圾分類進行更深層次的推廣和相關的政策建設，但卻遠遠不夠，要實現(xiàn)真正的循環(huán)經(jīng)濟，綠色經(jīng)濟，還有很長的路要走。
魯公網(wǎng)安備 37142202000175號