可降ayx爱游戏解塑料是怎么实现降解的?
栏目:行业动态 发布时间:2023-09-04

  ayx爱游戏在海洋最深处,马里亚纳海沟11000米的地方没有任何生命的迹象,但在这里却发现了人类活动的产物——塑料。

  塑料是现代工业最重要的基础材料之一,据Our World in Data统计,1950年至2015年,人类共生产了58亿吨废弃塑料,其中超过98%被填埋、遗弃或焚烧,仅有不到2%被回收利用。

  据Science杂志统计,中国由于其全球制造业基地的全球市场角色,废弃塑料量居全球第一,占比达28%。这些废弃塑料不仅污染环境、危害健康,还占用宝贵的土地资源。

  因此,我国已开始高度重视白色污染的治理,相关国家和省市政策的执行力度将较大。

  据IHS统计,2018年全球塑料应用领域主要为包装领域,市场占比达到了40%,而全球塑料污染也主要来源于包装领域,占比高达59%。

  包装塑料不仅是白色污染的主要来源,还具有一次性(如果循环利用,循环次数高)、难回收(使用和遗弃渠道分散)、对性能要求不高和对杂质含量要求高的特点。

  可降解塑料和再生塑料是潜在的解决白色污染问题的两种选择。可降解塑料是指其制品的各项性能可满足使用性能要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。

  可降解塑料可以通过降解方式或者原料的不同进行分类。按照降解方式分类,可降解塑料可以分为生物降解塑料、光降解塑料、光和生物降解塑料、水降解塑料四大类。

  目前,光降解塑料、光和生物降解塑料的技术还不成熟,市场上的产品较少,故此后提到的可降解塑料均为生物降解塑料和水降解塑料。

  按照原材料划分,可降解塑料又可分为生物基可降解塑料和石油基可降解塑料。生物基可降解塑料是以生物质为原料生产的塑料,能够减少对石油等传统能源的消耗,主要包括PLA(聚乳酸)、PHA(聚羟基烷酸酯)、PGA(聚谷氨酸)等。

  石油基可降解塑料是以化石能源为原料生产的塑料,主要包括PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)、PCL(聚己内酯)等。

  可降解塑料在性能、实用性、降解性、安全性上都有其优势。在性能上,可降解塑料可以达到或在某些特定领域超过传统塑料的性能;在实用性上,可降解塑料有与同类传统塑料相近的应用性能和卫生性能。

  在降解性上,可降解塑料在使用后,可以在自然环境下(特定微生物、温度、湿度)较快完成降解,并成为易被环境利用的碎片或无毒气体,减少对环境的影响。

  在安全性上,可降解塑料降解过程产生或残留的物质对环境无害,不会影响人类和其他生物的生存。

  而目前替代传统塑料的最大阻碍,也是可降解塑料的缺点是其生产成本较同类传统塑料或再生塑料高。

  因此,在包装、农膜等使用时间短、难以回收分离、对性能要求不高、对杂质含量要求高的应用领域,可降解塑料更具替代优势。

  在包装领域,可降解塑料的替代正在实现。塑料的应用领域非常广泛,不同的领域对于塑料的要求也不尽相同。汽车、家电等领域对塑料的要求是经久耐用、容易分离,且单体塑料用量较大,故传统塑料的地位较为稳固。

  而塑料袋、餐盒、地膜、快递等包装领域,由于塑料的单体用量低,容易污染,难以高效分离,这使得可降解塑料更有机会在这些领域成为传统塑料的替代品。从2019年全球可降解塑料需求结构也验证了这一点,可降解塑料的需求主要集中于包装领域,软包装和硬包装占比合计达到53%。

  西欧和北美的可降解塑料发展较早,已经初具规模,应用领域集中在包装行业。2017年,西欧可降解塑料总消费量中,购物袋和生产用袋占最大份额(29%);2017年,北美可降解塑料总消费量中食品包装,餐盒和餐具占最大份额(53%)。

  可降解塑料中PLA、PBAT的生产较为成熟,且总产能占比居于前列;PHA的性能优异,随着成本下降,未来有望从医疗高端领域拓展至包装、农膜等更大的市场。这三种可降解塑料或成为替代传统塑料的主力。

  PLA:是最常见的可降解塑料之一,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。PLA生产过程无污染,而且产品可以生物降解,使用后的PLA可以通过堆肥,在温度高于55°C或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水,实现在自然界中的物质循环,不会对环境产生影响。

  目前聚乳酸的生产主要采用丙交酯开环聚合工艺将乳酸先脱水生成低聚物,然后解聚生成丙交酯,再开环聚合制得聚乳酸。

  PLA还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性,广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。

  PLA的缺点是降解条件相对苛刻。但由于PLA在生物降解塑料中具有相对较低的成本,PLA的消费量居于前列。

  PBS:是由丁二酸和1,4-丁二醇经缩合聚合而成,原料来源为石油或生物资源发酵。PBS易被自然界的多种微生物或酶最终分解为二氧化碳和水,具有良好的生物相容性和生物可吸收性,良好的耐热性能。

  PBS可以用包装薄膜、餐具、发泡包材、日用品瓶、药品瓶、农用薄膜、农药及化肥缓释材料等领域。由于我国丁二酸原料有限,PBS的衍生物PBAT和PBSA顺应而生,其与PBS的性能基本相似,但加工性能不及PBS。

  PBAT:属于热塑性可降解塑料,一般以脂肪族酸、丁二醇为原料,经石化途径或生物发酵途径生产,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。

  由于PBAT的成膜性能良好,易于吹膜,广泛用于一次性包装膜及农膜领域。此外,PBAT还具有优良的生物降解性,是可降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。

  PHA:PHAs类可降解塑料有聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)、3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)以及3-羟基丁酸酯和3-羟基己酸酯的共聚物(PHBH)。PHAs类可降解塑料是细菌在生长条件不平衡时的产物。

  在众多可降解塑料中,PHA的降解方式是最特别的,使用完后PHA可以在生物体内完全降解成β-羟基丁酸、二氧化碳和水。PHAs类可降解塑料热变形温度高、具有良好的生物相容性,但加工温度范围窄、热稳定性差、脆性大、生产质量不稳定,可用于一次性用品、医疗器械手术服、包装袋和堆肥袋、医用缝线、修复装置、绷带、骨科针、防粘连膜及支架等领域。

  除PLA、PBAT和PHA外,在西欧使用量最大的是淀粉基塑料(又称淀粉化合物或 淀 粉 混 合 物)。淀粉基塑料是 改 性 淀 粉 与可降 解 聚 酯 ( 如PLA/PBAT/PBS/PHA等)的共混物,可完全生物降解,可堆肥,对环境无污染。淀粉基塑料虽然价格便宜,但使用寿命、机械性能以及印刷性能都较差。

  种可降解塑料共同主导全球可降解塑料市场。据智研咨询数据,2019年全球可降解塑料产能合计约为107.7万吨,以淀粉基塑料为主。2019年淀粉基塑料产能为44.94万吨,占全球可降解塑料产能的38.4%,PLA、PBAT分别占25.0%和24.1%,位居二、三位。

  不同地区的可降解塑料的结构也有所不同。在主要的消费地区中,西欧以淀粉基塑料为主;北美和亚洲、大洋洲则以PLA为主。西欧是淀粉基塑料用量最大的地区,主要因为其发展可降解塑料较早,起初并未发现淀粉基塑料降解残留和不能完全分子化降解的问题。美国作为紧随其后发展可降解塑料的国家,对淀粉基塑料的用量减少很多。

  PLA、PBAT、PHA是可降解材料未来的主要发展方向。PLA和PBAT的市场占比较大,是目前可降解材料替代传统塑料的主要产品,主要因为这两种材料有较好的力学性能以及相对其他降解材料更低的价格和成本,替代阻力较小。

  可降解材料主要应用领域为包装膜和农膜等领域正是得益于PLA和PBAT对传统塑料的替代。PHA是最有潜力的可降解塑料之一。主要因为PHA具有优异的力学性能以及降解性能,可以100%完全在生物体内进行降解。

  相比PLA和PBAT而言,PHA的降解条件是最温和的。但由于PHA生产成本高昂,价格超过了其他大部分可降解塑料,故在可降解塑料市场中占有率仅为2%,暂时主要用于医疗器械等高附加值领域。随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发,将成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物材料。

  对于可降解塑料的适用领域而言,性能不是瓶颈,成本是制约可降解塑料市场化替代传统塑料的主要因素。除了淀粉基塑料外,其他可降解塑料的平均售价均为传统塑料的1.5~4倍。这主要是因为可降解塑料的生产工艺上更加复杂,需要使用昂贵的天然生物分子进行聚合,无形地拉高生产成本。

  在对于成本和性能敏感的领域,传统塑料在体量、价格和综合性能上仍然保持着优势,短期之内的地位依旧牢固。可降解塑料主要替代的是一类政策驱动下的,对价格敏感度相对较低的传统塑料领域。

  在欧美国家,可降解塑料已快速发展18年,而其市场依旧靠政策驱动,每一次禁塑令的推出都会带来对可降解塑料需求的快速增加。与限塑令不同,禁塑令对于可降解塑料的市场增量贡献更大,有利于可降解塑料替代率快速上升。

  2020年1月,我国第一次颁布“禁塑令”,随后各省市相继制定禁塑政策。依据各省市禁塑政策执行时间表和执行力度,以及海外可降解塑料发展历程,预测了我国未来10年可降解塑料的需求变化。到2025年,预计我国可降解塑料需求量可到238万吨,市场规模可达477亿元;到2030年,预计我国可降解塑料需求量可到428万吨,市场规模可达855亿元。我国可降解塑料市场空间巨大。

  西欧、北美“限塑令”、“禁塑令”等相关法律法规密集出台,推动海外可降解塑料市场快速发展。“限塑令”推出的时间更早,主要采取了对塑料袋征税、有偿使用塑料袋等较温和且可选择的方式执行,本质上是把成本转嫁到消费者,对于减少塑料用量作用有限。

  “禁塑令”在近几年被各国政府推行,其适用的范围更广、程度更深,通过禁止生产、销售、使用等方式对传统塑料进行禁用,是推动可降解塑料在欧美国家快速发展的根本原因。

  早在二十一世纪前十年,爱尔兰、意大利等部分欧洲国家就已经开始出台各种类型的“限塑令”。美国也于2002年,推出了“限塑令”,要求各州必须制定生物可降解农用塑料使用计划,并于2009年立法推广可降解塑料。

  而我国也自2008年起就开始立法,有偿使用塑料购物袋,在限塑政策上与欧美国家接轨。此后,各国的“限塑令”逐渐升级为“禁塑令”。

  以欧盟的政策衍变为例,2016年,欧盟推出了“限塑令”,要求成员国在当年减少有机垃圾填埋量到1995年的35%;2018年,欧盟大部分国家实施“增加塑料袋价格或税收”的方式控制塑料袋的使用;2019年,欧盟通过了大范围的“禁塑令”。该法令要求欧盟成员国到2021年禁止使用包括一次性塑料餐具、塑料制棉签、塑料吸管、塑料搅拌棒在内一次性塑料制品,并由更环保的材料加以替代;到2025年前,各成员国所使用塑料瓶的可再生成分至少要达到25%;到2030年这一比例要扩大到30%。全球范围内“禁塑令”的实施推动了可降解塑料需求增长。

  统计了西欧和美国限塑令和禁塑令推出后,对可降解塑料市场的拉动作用,发现禁塑令对于可降解塑料的消费量刺激效果更强。限塑令增加的税收成本常被转移至消费者ayx爱游戏,有时反而影响消费量增长。

  以西欧为例,2011、2014、2017年,西欧国家推出“禁塑令”时,可降解塑料消费量当年出现大幅增长。相比,2012、2015、2016年,西欧国家推行“限塑令”时,当年的可降解塑料消费量增速出现明显下滑。

  禁塑令对可降解塑料消费量的提升具有更明显的作用,我国此次推动的全国范围内的禁塑政策将拉动可降解塑料国内需求的增长。

  据智研咨询统计,欧洲的可降解塑料需求量占比最大,达到55%,而北美和中国的需求占比分别仅为19%和12%。

  从人均角度看,西欧、北美的人均可降解塑料需求量占比分别达到了70%和21%,而我国占比仅为6%。随着我国禁塑令的实施和加强,人均可降解塑料消费量有望向欧美国家靠拢,潜在市场空间可观。

  我国“限塑令”推出较早,早在1999年,我国国家经贸委发布(99)第6号令,规定2000年底前全面禁止生产和使用一次性发泡塑料餐饮具的文件,走在了世界前列。2020年1月19日,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》。

  此次“禁塑令”不仅要求禁止、限制使用对环境负担较大的塑料,还加快推广塑料的可替代产品,比如可降解塑料、纸质包装等,有助于可降解塑料对传统塑料的替代进程。这也为替代产品市场快速发展奠定了良好的政策基础。