完全生物降解塑料

完全生物降解塑料，不同于生物破坏性塑料，全生物降解塑料不含生物无法降解的成分，因此可以被微生物完全分解而没有残留。2020年，国家发展改革委、生态环境部等十部门举行了全国塑料污染治理工作会。我国将在年底前实施更为严格的塑料制品全链条治理。由于禁限管理要求大部分从明年起开始执行，目前，可降解塑料市场需求量仍然有限，生物降解塑料制品的成本相对较高。^[1]

详细信息

完全生物降解塑料：完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，如热塑性、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。

技术特点简要说明：

1、在生物降解的配方上，全部选用了完全生物降解组份，使制品能在使用废弃后能够100%生物降解，最终生成二氧化碳和水；

2、淀粉、PVA（聚乙烯醇）、聚已内酯有很好的相容性，再加入多种天然助剂，使产品的各种性能接近或超过普通塑料的性能；

3、本产品的生产在混料、造粒、挤塑、吹塑等整个加工过程中，已形成了独特的工艺流程，能连续稳定地进行工业化生产。

近十几年，塑料以其便利性、渗透到各行各业，进入千家万户，同时带来巨大的环境污染，国际、国内各种环境保护政策版权、法律法规、保护环境的法案陆续出台，证明生物降解塑料需求正逐步走入正规化、产业化，发展生物降解塑料正进入蓬勃发展的黄金时期。

完全生物降解塑料PBS由丁二醇和丁二酸及其它组分经缩合聚合而得。在使用过程中性能稳定，使用后能在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下被微生物或动植物体内的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，对环境友好，是根治传统塑料产生的“白色污染”的良方。

完全生物降解塑料有：聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚ε-己内酯（PCL）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及各种完全生物降解塑料的改性和共聚产物。其中以PBS的综合性最佳。

第一，PBS具有很好的机械性能和加工性能，力学性能介于PE、PP之间，能满足通用塑料的使用要求；可在通用聚酯加工设备上进行各类成型加工，是目前通用型完全生物降解塑料中加工性能最好的（这一点对降解塑料的应用至关重要）。

第二，PBS具有非常好的降解性能，在堆肥条件下，90天生物降解率达到90%以上(#）。

第三，PBS具有出色的耐热性能，热变形温度接近100℃，改性后可超过100℃（在完全可生物降解聚酯中耐热性能最好），可用于制备冷热饮、餐盒等包装领域。

第四，PBS具有价格优势，规模生产后，价格有望突破2万元/吨，原料可有生物发酵途径得到。

第五，PBS用途极为广泛，可以用于包装领域、一次性器具领域、农用领域以及医用领域等等，从真正意义上解决环境污染问题。

塑料行业是一个大产业，2003年全国塑料制品产量达1650.53万吨，其中农用薄膜81.1万吨，包装膜326.97万吨，餐饮具用量达312万吨，塑料颗粒市场约为1100万吨左右，产值在1920亿元/年左右，年利润超过380亿元。随着我国环保意识的不断增强，环保法律的日趋完善，完全生物降解塑料必将逐步取代普通塑料制品。

分类

根据塑料在微生物作用下降解程度的深浅，生物降解塑料可分为“生物破坏性塑料”（不完全降解型）和“全生物降解塑料”（完全降解型）。生物破坏性塑料是一种不完全降解的材料，而全生物降解塑料可以完全生物降解。

根据原材料的来源，全生物降解塑料可进一步分为三类：微生物合成塑料、天然高分子塑料和合成生物降解塑料。

①微生物合成塑料

此类塑料是在微生物的酶作用下合成的具有生物降解性的聚酯。特殊的微生物以糖类、有机酸为原料，经过发酵、合成作用，在体内生产出聚羟基烷酸（PHAS）、聚羟基脂肪酸酯（PHB）等具有脂肪族结构，以酯基为主链的聚酯。此类物质在微生物的酶催化作用下可自行断裂成低分子量的碎片，并进一步被微生物吸收，完全分解成二氧化碳和水。以此类塑料制成的袋子、瓶、地膜等，分解性能显著，且耐磨性、耐水性、可塑性、机械性等各方面性能都十分良好。早在2012年，欧盟的PHBOTTLE研发团队就利用果汁饮料加工业废弃物生产出了廉价的全生物降解塑料PHB，在变废为宝的同时，又有效降低了废水中有机污染物含量。

②天然高分子塑料

天然高分子塑料的主要原料是自然界中存在的一些聚合物，其中最具有代表性的便是全淀粉塑料。全淀粉塑料是一种有热塑性的淀粉。普通淀粉没有热塑性，因为淀粉是一种多羟基醛（葡萄糖）的聚合物，其结构中大量的羟基导致淀粉易形成分子内和分子间的氢键，这些氢键造成淀粉的熔融温度大幅提高，远高于其分解温度，造成了普通淀粉加热时未熔融先分解的现象，因此无法制成塑料。但通过改变分子内的双螺旋结晶结构，减少分子内氢键的数量，可以达到降低淀粉熔融温度的目的，从而使淀粉拥有了良好的热塑性，这种改性淀粉也被称为“无构淀粉”。由无构淀粉制备全淀粉塑料的工艺有挤出、注射、压膜等，并用水、甘油等做增塑剂，加工方法、增塑剂比例不同，塑料的性能也不尽相同。

③合成生物降解塑料

淀粉基生化合成塑料是以淀粉为基础经改造得到的性能更加优良的可降解材料。主要有聚羟基脂肪酸酯（PHA）和聚乳酸（PLA）。PHA是普遍存在于多种细菌中的一类胞内聚酯的总称，具有良好的机械性能和优异的生物相容性以及生物可降解性。淀粉由一定的菌种经无氧呼吸（发酵），即可得到乳酸，乳酸经脱水缩合形成聚乳酸（PLA），又称聚丙交酯。由玉米、木薯等作物提取出的淀粉都可成为聚乳酸的原料，来源充足且可循环再生，是最具前景的可降解塑料之一。聚乳酸具有优良的物理性能、可降解性、生物相容与可降解性和抑菌及抗霉性，因而聚乳酸在农用、医用、纺织等多领域皆有广阔的发展空间和巨大的应用潜力。

参考资料

[1] 加强塑料制品治理 十部门将塑料污染全链条治理进行到底 · 环球网[引用日期2020-10-10]