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近期,寧波“貝發(fā)”就用從玉米棒中提煉出的植物塑性纖維用來制筆,廢棄之后會(huì)自動(dòng)降解,盡管這種“玉米筆”售價(jià)高出傳統(tǒng)產(chǎn)品40%,但依然受到客戶的追捧?!坝衩坠P”今年年初投入批量生產(chǎn),到目前已銷售近百萬支,預(yù)計(jì)全年將達(dá)到480萬支。
筆屬于易耗品,使用量極為巨大。傳統(tǒng)制筆行業(yè)以塑料為原材料,廢棄后100年也無法*分解,每年會(huì)產(chǎn)生大量的“白色污染”,而且以石化產(chǎn)品為上游材料,也使這一產(chǎn)業(yè)受到很大限制。
去年,“貝發(fā)”集團(tuán)通過跟上游原材料供應(yīng)商合作,把目光集中在種植面積大、成本較低的玉米身上。經(jīng)過半年多研發(fā),在玉米棒、梗、葉等組織中,提取了可用于制筆的植物塑性纖維,并在今年初推出了6款“玉米筆”,它們是**的筆,在土壤里8-12個(gè)月會(huì)自動(dòng)分解。高溫注塑時(shí),站在注塑機(jī)邊上還能聞到一股淡淡的玉米香味。
其實(shí)降解塑料一直都是近幾年來的塑料界的熱門科研項(xiàng)目,主要是因?yàn)椤鞍咨廴尽钡募觿∫约叭藗儗?duì)于環(huán)境的越發(fā)關(guān)注。尤其是金融風(fēng)暴對(duì)于國內(nèi)塑料廢品收購行業(yè)的重大打擊,許多廢品收購站已經(jīng)關(guān)門大吉了,可見相對(duì)于廢料回收,降解再生就顯得尤為重要了!
降解塑料可謂是生物分解材料中代表性的材料了。所謂生物分解材料,是指一種通過生物技術(shù)轉(zhuǎn)化成聚合物的高科技材料,制品在丟棄后會(huì)*分解成水和CO2,其主要原料來源是以陽光和CO2為能源和碳源的淀粉和纖維素等可再生資源。
歐洲生物塑料協(xié)會(huì)的資料顯示,截至2007年8月,生物分解塑料的年生產(chǎn)能力已達(dá)到31.5萬噸;預(yù)計(jì)2010年生物分解塑料的用量將達(dá)到140萬噸。在生物分解材料中,可再生資源材料基的生物分解塑料比例有望占到90%以上。
而生物分解材料在我國的發(fā)展,也經(jīng)歷了一個(gè)非常曲折的過程。以生物分解塑料為例,zui初稱為可降解塑料。其產(chǎn)品是指淀粉與聚丙烯、聚乙烯及聚苯乙烯合成塑料的共混物,它們只能夠部分降解,不能很好地解決白色污染問題,而且成本比普通塑料高很多,因此沒有得到廣泛的應(yīng)用。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)生物降解塑料有了更多的認(rèn)識(shí)。近年來,生物分解塑料已經(jīng)有了明確的與接軌的定義和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、測試方法,而且國家中長期發(fā)展規(guī)劃綱要和“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃中,都將發(fā)展生物分解塑料產(chǎn)業(yè)作為重要內(nèi)容之一。
與此同時(shí),我國生物分解塑料的研發(fā)和生產(chǎn)均得到了發(fā)展,產(chǎn)量迅速增加,尤其是可再生材料基的生物分解塑料的發(fā)展更是如火如荼。
“2003年,我國生物分解材料的用量約1.5萬噸,其中不添加淀粉的生物分解聚合物約1000噸?!敝袊軈f(xié)降解塑料專業(yè)委員會(huì)會(huì)長夏青舉例說,2007年,實(shí)際生產(chǎn)已約3萬噸,預(yù)計(jì)2010年產(chǎn)能將達(dá)到25萬噸左右。
作為一種新材料,生產(chǎn)成本和技術(shù)成熟度都是生物分解材料必須要跨越的障礙。由于生產(chǎn)成本過高,在過去十幾年中,生物分解材料市場一直遲遲未能大規(guī)模啟動(dòng)。但隨著近年來原油價(jià)格持續(xù)高居,合成樹脂價(jià)格一路飆升,使得以農(nóng)產(chǎn)品為原料的生物分解塑料的價(jià)格瓶頸嬗變?yōu)槌杀緝?yōu)勢,一些性大企業(yè)開始重新重視生物分解材料的研發(fā),如杜邦、拜耳、巴斯夫均已推出商業(yè)化應(yīng)用的生物分解材料。
另一方面,各國環(huán)保法規(guī)的日漸嚴(yán)格,也推動(dòng)了生物分解材料的應(yīng)用。例如,歐洲制定了有關(guān)可生物分解堆肥塑料的標(biāo)準(zhǔn)EN13432,給了生物分解塑料一個(gè)統(tǒng)一的檢測和評(píng)價(jià)方法;德國從2005年6月開始強(qiáng)制執(zhí)行包裝物政令,塑料包裝物必須回收利用,但生物分解堆肥塑料或生物塑料制的包裝物在2005年5月28日至2012年12月31日的過渡期內(nèi),可以無須回收;法國規(guī)定從2010年起,開始使用生物分解的一次性零售手提袋;日本政府也確定目標(biāo),到2020年,日本消費(fèi)的所有塑料袋將有20%來自可再生資源。
中國的生物分解材料在研發(fā)方面一直與同步。從2001年起,全國塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化中心生物分解材料工作組就開始著手起草制定生物分解材料相關(guān)的檢測方法、降解塑料定義和性能要求、降解塑料片材產(chǎn)品等標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)均是參考了標(biāo)準(zhǔn)制定的。截至目前,我國與主要生物塑料組織均已建立起檢測和標(biāo)識(shí)互認(rèn)合作關(guān)系。
在今年的北京奧運(yùn)會(huì)上,570萬個(gè)垃圾袋全部采用了生物降解塑料袋。這種塑料袋丟棄后,72天內(nèi)即可分解為二氧化碳和水。
近年來,我國相關(guān)科技人員一直致力于生物塑料的研發(fā)及應(yīng)用,生物分解材料生產(chǎn)和研發(fā)企業(yè)組成的“生物基”軍團(tuán)已成為強(qiáng)勢軍團(tuán)。例如,武漢華麗環(huán)保科技有限公司研發(fā)的可塑淀粉生物降解(PSM)材料,以植物淀粉、纖維素、竹粉、殼聚糖等為主要原料,通過對(duì)淀粉等材料的改性和塑化,使其集剛性、韌性和彈性于一體。據(jù)悉,PSM是中國目前*通過歐盟EN13432標(biāo)準(zhǔn)檢測和認(rèn)證的生物降解材料,其降解性能、使用性能、衛(wèi)生指標(biāo)居水平。
像植物用淀粉貯藏糖分一樣,自然界中許多微生物都使用一種叫做PHA的聚酯來貯藏能量。利用PHA良好的生物相容性能,寧波天安生物材料有限公司不僅在市場爭得一席之地,而且成為世界上zui大的PHA類原材料生產(chǎn)廠商;浙江海正生物材料有限公司以年產(chǎn)5000噸PLA的生產(chǎn)能力,穩(wěn)居工業(yè)化生產(chǎn)聚乳酸廠商*二。
在循環(huán)經(jīng)濟(jì)的旗幟下,利用工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳廢氣為原料,經(jīng)催化合成得到的二氧化碳共聚物,是另一類生物分解材料。內(nèi)蒙古蒙西集團(tuán)公司與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作,利用水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳,生產(chǎn)二氧化碳基全降解塑料,并建成世界*條連續(xù)、全封閉的年產(chǎn)3000噸二氧化碳基全降解塑料中試生產(chǎn)線,所產(chǎn)塑料透明、可生物降解,焚燒過程只產(chǎn)生二氧化碳和水。
降解塑料是指一類其制品的各項(xiàng)性能可滿足使用要求,在保存期內(nèi)性能不變,而使用后在自然環(huán)境條件下能降解成對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)的塑料,因此,也被稱為可環(huán)境降解塑料。
聚合物的降解是指因化學(xué)和物理因素引起的聚合的大分子鏈斷裂的過程。聚合物曝露于氧、水、射線、化學(xué)品、污染物質(zhì)、機(jī)械力、昆蟲等動(dòng)物以及微生物等環(huán)境條件下的大分子鏈斷裂的降解過程被稱為環(huán)境降解。降解使聚合物分子量下降,聚合物材料物性降低,直到聚合物材料喪失可使用性,這種現(xiàn)象也被稱為聚合物材料的老化降解。
環(huán)境降解塑料的降解過程主要涉及生物降解,光降解和化學(xué)降解,這三種主要降解過程相互間具有增效、協(xié)同和連貫作用。例如,光降解與氧化物降解常同時(shí)進(jìn)行并互相促進(jìn);生物降解更易發(fā)生在光降解過程之后。
聚合物的老化降解和聚合物的穩(wěn)定性有直接關(guān)系。聚合物的老化降解縮短塑料的使用壽命。為此,自塑料問世以來,科學(xué)家就致力于對(duì)這類材料的防老化,即穩(wěn)定化的研究,以制得高穩(wěn)定性的聚合物材料,而目前各國的科學(xué)家也正利用聚合物的老化降解行為競相開發(fā)環(huán)境降解塑料。
降解塑料的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:農(nóng)用地膜、各類塑料包裝袋、垃圾袋、商場購物袋以及一次性餐飲具等。
而玉米塑料只是降解塑料中的一種,是一種能全部降解的生物環(huán)保材料,可全部取代不可降解的傳統(tǒng)化工塑料如:聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯等,被視為繼金屬材料、無機(jī)材料、高分子材料之后的第四類新材料。玉米塑料可根據(jù)不同需求制成建筑墻體板材、包裝材料、紡織面料、日用器具,還可以制成農(nóng)用地膜、地毯、日常所用的塑料袋以及醫(yī)用材料。因此,玉米塑料的開發(fā)具有廣闊的市場前景。更為重要的是,由玉米塑料制成的這些物品,廢棄后可采用堆肥填埋處理,在自然界微生物的作用下將*分解為水和二氧化碳,不僅沒有污染環(huán)境,還可當(dāng)作有機(jī)肥施入農(nóng)田成為植物養(yǎng)料。
目前的降解塑料,不管是玉米塑料、淀粉塑料抑或其他性質(zhì)的生物降解塑料,都普遍存在一個(gè)問題,就是制造成本太高,無法普及或者說無法像現(xiàn)有的聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯等被廣泛應(yīng)用,除了奧運(yùn)會(huì)之類的性的盛會(huì)之外,在人們的日常生活中,還是很難被廣泛應(yīng)用的。筆者認(rèn)為,其中zui大的障礙就是那昂貴的價(jià)格了。而這個(gè)價(jià)格又是根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)以及成本中來的,所以,想要降解塑料的更深遠(yuǎn)的發(fā)展,更廣泛的應(yīng)用,提高技術(shù)水平與降低原料成本可謂缺一不可!
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