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“十四五规划”中国生物降解材料发展展望

2021-08-31


伴随着塑料制品的大量使用,塑料“白色污染”问题受到广泛关注,尤其是应用广泛、难以回收利用、不易降解的不可降解一次性塑料制品成为各国防控塑料污染的前沿阵地。生物可降解塑料是指各项性能在储存期内满足使用要求,而使用后可在自然环境条件下降解成对环境无害物质的一类塑料,被认为是解决塑料污染问题的有效途径之一,同时也明确受到国家的鼓励支持,近年来备受瞩目。

 

中国合成树脂协会生物降解树脂分会副会长、深圳高分子行业协会秘书长王文广是生物塑料研发领域专家,其拥有的四个发明专利均与生物塑料有关,并且是生物降解树脂“十四五规划”的主起草人。7月22日下午,在2021中国(宿迁)高功能薄膜行业市场与技术发展高峰论坛上,王文广向几百名与会者做了《中国生物降解材料“十四五”发展展望》的发言,从生物降解塑料总体发展情况、生物降解塑料标准体系建设情况几个方面详细介绍了我国生物降解塑料有关发展情况,以下为节选内容以飨读者。

 

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深高协王文广秘书长

 

 

·总体发展情况·

 

 

十三五期间,我国生物降解塑料的品种齐全。聚乳酸PLA类中,PGA、PLGA产能11万吨,产量2.5万吨;脂肪族聚酯PBS类中,PBAT、PBSA、PBST产能30万吨;二氧化碳共聚物APC类有PPC、PEC、PBC;聚羟基脂肪酸PHA类有PHB、P34HB、PHBV;还有聚己内酯PCL。

 

各种类型的降解塑料的生产技术趋于稳定,PBS类经历PBS、PBSA、PBST、PBAT四个阶段,目前技术已成熟,屯河、安庆采用的是郭宝华技术,金晖、鑫富采用的是季君晖技术,金发采用的是自有技术。PLA类,海正使用的是陈学思技术,丰原采用自有技术,同杰良使用任杰技术,金丹使用张全兴技术。金丹、丰原、海正合成丙交酯已达99%光学纯度。PPC类,我国首先在世界上实现产业化生产,河南天冠采用的是中大孟跃中技术,吉林博大东方采用的是长春应化王献红技术。PCL类,光华伟业湖北孝感工厂采用自主研发技术,为世界上第二家可合成PCL的企业。PHA类,清华陈国强教授的“下一代工业生物技术”降低了生产复杂度和成本,清华王慧教授采用有机废弃物作为原料,降低了成本。上述五种生物降解材料均能满足欧盟EN13432要求的工业堆肥180天降解要求,实现完全生物降解。

 

生物降解塑料行业还存在着一些突出问题,一是产量偏低,例如PLA产能11万吨,实际产量2.5万吨,满足不了20万吨的市场需求。二是价格偏高,例如PBAT的单价为2.2万/吨,是PE薄膜的3倍,2019年,PLA从1.9万/吨涨到了4.8万/吨。另外原生物材料性能上的不完美还有待改性技术来得以改善,如耐热、增强增韧、阻燃、填充等。

 

欧洲议会2019年10月通过了治理海洋塑料垃圾方案,中国政府2020年1月16日发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,海南政府2020年2月21日发布《海南省全面禁止生产、销售和使用一次性不可降解塑料制品实施方案》,期待在十四五期间有更多政策的出台,以加强对生物降解材料发展的引导作用。

 

十四五期间,要保证生物降解塑料产业链的完整,首先关注上游原材料,PLA类有淀粉、乳酸、丙交酯、已交酯,PBS类有丁二醇、丁二酸、己二酸、对苯二甲酸,PPC类有二氧化碳、环氧丙烷、环氧乙烷、苯酐,PCL类为ε己内酯,PHA类为淀粉和菌种。其次关注核心催化剂,主要是高效催化剂和绿色催化剂,如PLA合成用的有机胍类绿色催化剂,如PBAT合成用的钛酸四丁酯催化剂。

 

十四五期间,我国PLA树脂的规划产量能达到100万吨/年,PBS类的规划产量能达到200万吨/年。依据2019年我国一次性塑料制品的需求量(见下表),十四五期间还不会实现完全降解替代,所以扩大产量势在必行。

 

 

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随着十四五期间树脂产量的扩大,PLA和PBAT的价格将得以降低,规划控制在2万/吨以下。建议加大树脂耐热改性、功能化填充改性、生物降解环境选择性、通用设备加工性能等方面的研究力度,提升降解材料的性能。还要多开展生物降解树脂系统的基础研究。重点在在降解机理研究和降解产物对环境影响的研究。

 

·标准体系建设·

 

 

生物降解塑料有7种不同的降解环境,分别是淡水环境、堆肥环境、可土壤降解环境、海洋环境、污泥厌氧环境、高固态厌氧环境、露天户外环境,不同降解环境检测方法不同。我国在十三五期间,除了海水和露天环境没有建立标准外,其他都已建立且对标国际标准。

 

我国已制定了7项生物降解树脂标准,分别是PLA、PHA、PBS、PPC、PBAT、PBSA、PCL。目前产业化的品种只缺少PBST和PGA标准。

 

在十四五期间,标准规划十分重要。因为工业堆肥180天,不利于市场快速判断,所以要出台快速检测标准,海南及深圳已出台快速检测的地方标准。那些在户外回收不回来的废弃产品才真正需要降解,目前还没有户外降解的相关标准,制定户外降解检测标准迫在眉睫。现有的检测方法都对标着国际标准,不少国际标准并不适合我国目前的实际情况,有必要对原有检测方法标准进行修订。十三五期间部分树脂的标准并没有完成,还需在十四五期间起草新的树脂标准,继续完善。

 

 

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