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編者按:

塑料工業是隨著石油化工的發展而快讀發展起來的,以取材容易、價格低廉、加工方便輕質耐用等優點,廣泛應用於社會的各個領域,給人們生活帶來了極大的方便。然而同時,由於大量的廢棄塑料製品難以分解,構成了日益嚴重的“白色汙染”,製備環境友好的可降解塑料來代替傳統塑料近年來受到了普遍關注。

生物可降解塑料是指,在自然界如土壤和/或沙土等條件下,和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養液中,由自然界存在的微生物如細菌、黴菌和海藻等作用引起降解,並最終完全降解變成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質的塑料。

世界多國和地區在根據自身情況,不斷完善“限塑”“禁塑”法律法規。我國於2007年就出台了限塑措施,於2015年在吉林等省市禁塑試點,於2018年出台可降解農膜國家標準。今年1月19日,國家發展改革委、生態環境部公布《關於進一步加強塑料汙染治理的意見》,明確了“到2020年底,我國將率先在部分地區、部分領域禁止、限製部分塑料製品的生產、銷售和使用,到2022年底,一次性塑料製品的消費量明顯減少,替代產品得到推廣。”這些政策的出台,使得可降解塑料的發展迎來曆史機遇。

白色汙染情況



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隨著電子商務和網絡服務業的迅速發展,快遞和外賣餐飲包裝以及一次性包裝製品如塑料袋、餐盒、杯、杯蓋、吸管、刀叉勺、緩衝物等的需求量越來越大。

然而,由於目前國內垃圾處理並不完善,一次性包裝製品使用後不能被合理處置,造成一部分廢棄物釋放到自然環境,帶來了環境汙染。從去年開始興起的垃圾分類回收,已成為社會關注的熱點,企業也開始積極研發生物基材料、可降解塑料等替代品。

“限塑”將成全球未來趨勢,生物降解塑料迎政策東風

限塑令升級

早在2007年12月,國務院辦公廳發布《關於限製生產銷售使用塑料購物袋的通知》。這份被稱為“限塑令”的通知要求,從2008年6月1日起,在全國範圍內禁止生產、銷售、使用厚度小於0.025毫米的塑料購物袋,所有超市、商場、集貿市場等商品零售場所一律不得免費提供塑料購物袋。十幾年過去了,從限塑效果來看,並不盡如人意,反而有愈演愈烈之勢。

2020年1月19日,國家發展改革委、生態環境部公布《關於進一步加強塑料汙染治理的意見》(被稱為“升級版限塑令”)。意見明確,到2020年,率先在部分地區、部分領域禁止、限製部分塑料製品的生產、銷售和使用。新版“限塑令”在塑料製品製造和使用方麵提出了更嚴格的要求,提出全麵禁止廢塑料進口。此外,違規企業也將被列入失信記錄,塑料汙染治理重點問題將被納入中央生態環保督察。

在意見發布近三個月後,國家有關部委近日又對《禁止、限製生產、銷售和使用的塑料製品目錄(征求意見稿)》公開征求意見。


禁止、限製生產、銷售和使用的塑料製品目錄(征求意見稿)

序號 類別 細化標準 備注
一、禁止生產、銷售的塑料製品
1 厚度小於0.025毫米的超薄塑料購物袋 厚度小於0.025毫米,用於盛裝及攜提物品的塑料購物袋
2 厚度小於0.01毫米的聚乙烯農用地膜 厚度小於0.01毫米,以聚乙烯為主要原料製成,用於農田地麵覆蓋的不可降解塑料薄膜 禁止其他非農業用途的,厚度小於0.01 毫米的不可降解塑料薄膜(如包裝類塑 料薄膜)用於農田地麵覆蓋。
3 以醫療廢物為原料製造的塑料製品 以納入《醫療廢物管理條例》等有關規定管理的醫療廢物為原料製成的塑料製品 可回收輸液瓶(袋)的回收利用按國家 衛生健康委有關規定執行
4 一次性發泡塑料餐具 用泡沫塑料製成的一次性塑料餐具
5 一次性塑料棉簽 以不可降解塑料棒為基材製造的一次性棉簽 不包括相關醫療器械
6 含塑料微珠的日化產品 為起到磨砂、去角質、清潔等作用,有意添加粒徑小於5毫米的固體塑料顆粒的淋洗類化妝品(包括沐浴劑、潔麵乳、洗手液、香皂、剃須泡沫、磨砂膏、洗發水、護發素、卸妝水/油)和牙膏、牙粉 塑料微珠不包括由產品外包裝無意帶入 、不起特定功能的塑料顆粒
二、禁止、限製使用的塑料製品
7 不可降解塑料袋 用於盛裝及攜提物品的不可降解塑料購物袋
8 不可降解一次性塑料餐具 餐飲服務中使用的不可降解一次性塑料餐盒(含蓋)、碗(含蓋)、杯(含蓋)、盤、碟、刀 、叉、勺等
9 不可降解一次性塑料吸管 餐飲服務中用於吸飲液態食品 ,一次性使用的不可降解塑料吸管

1.到2020年底和2022年底,禁止使用不 可降解一次性塑料餐具的要求不包括餐 飲打包外賣服務

2.不可降解一次性塑料餐具不包括預 包裝食品使用的一次性塑料容器

10 賓館、酒店一次性塑料用品 酒店、飯店、賓館、招待所客房等場所使用的易耗塑料製品 ,包括塑料梳子、牙刷、肥皂盒、針線盒、浴帽、洗滌護理品容器(如浴液瓶、洗發水瓶、潤膚霜瓶等)、洗衣袋等

1.不包括相關醫療器械

2.不包括牛奶、飲料等食品外包裝上自 帶的塑料吸管

11 快遞塑料包裝,不可降解的塑料包裝袋 用於快遞寄遞過程裝載快件的不可降解塑料包裝袋
12 快遞塑料包裝,不可降解的一次性塑料編織袋 由塑料編織布(或塑料編織布與塑料薄膜、紙張等)製成,用於快遞寄遞過程裝載快件的一次 性不可降解塑料包裝袋
13 快遞塑料包裝,不可降解的塑料膠帶 快遞封裝使用的不可降解塑料膠帶

生物降解塑料國際相關法律法規

年份 國家 相關內容
2011 意大利 自2011年起禁止生產、銷售和使用非生物降解的塑料袋
2013 法國、西班牙 全麵禁售PE購物袋(後推遲到2014年實施)
2016 法國 通過了全麵“禁塑令”,宣布至2020年,除了可降解的塑料製品外,所有一次性不可降解塑料袋和塑 料餐具都將被禁止使用
2018年4月 澳大利亞 澳大利亞8個州、地區以及聯邦環境部長簽署聯合協議,該協議設定了到2025 年,在全國範圍內實現100%可循環利用、可重複使用或可降解包裝的目標
2018年5月 西班牙 通過了關於限製塑料袋使用的皇家法令,規定7月1日起西班牙的商家將不能免費為客人提供塑料袋。並且從2021年開始,所有非生物可降解的輕質塑料袋都將被禁止使用
2018年7月 蒙古 從 2019 年 3 月 1 日禁止銷售或使用一次性塑料袋
2018年8月 智利 成為南美國家中第一個頒布“禁塑令”的國家
2018年8月 新西蘭 2019 年起全國範圍內禁止使用塑料袋
2018年12月 奧地利 已啟動立法,計劃禁止所有不可完全降解的袋子
2018年 歐盟 目前歐盟大部分國家實施“增加塑料袋價格或稅收”的方式控製塑料袋的使用,例如丹麥、英格蘭

中國生物降解塑料領域相關政策法規

時間 相關法規 相關內容
2004年 全國人大通過了《可再生能源法(草案)》和《固體廢物汙染 環境防治法(修訂)》 鼓勵再生生物質能的利用和降解塑料推廣應用
2017年4月 科技部印發《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》 全生物降解材料入圍
2017年11月 國家郵政總局、國家發改委、科技部等十部門聯合發布《關於 協同推進快遞業綠色包裝工作的指導意見》 從國家層麵提出了推進快遞行業資源節約以及廢棄物汙染防治的多項措施,提出“到 2020 年,可降解的綠色包裝材料應 用比例將提高到 50%”
2017年11月 工信部發布《農用薄膜行業規範條件(2017 年本)》 鼓勵研發生產使用生物降解地膜
2018年2月 國家質檢總局、國家標準委發布新修訂的《怏遞封裝用品》係 列國家標準 2018年9月1日,要求快遞包裝袋宜采用生物降解塑料,減 少白色汙染;並相應增加了生物分解性能要求

國內企業頒布生物降解塑料的使用措施

時間 企業 名稱 相關內容
2016年6月 阿裏巴巴 “綠動計劃” 聯合 32 家中國及全球合作夥伴啟動菜鳥綠色聯盟綠動計劃。承諾到2020年替換 50%的包裝材料,填充物為100%可降解綠色包材;通過使用新能源車輛、可回收材料,重複使用包裝。建立包材回收體係等舉措。爭取達到行業總體碳排放減少362萬噸
2017年 京東 “清流計劃” 預計到2020年,京東將減少供應鏈中一次性包裝紙箱使用量100億個,實現 80%商品包裝耗材的可回收、單位商品包裝重量減輕25%;在用戶端,50%以上的塑料包裝將使用可降解材料、100%物流包裝使用可再生或可回收材料、100%物流包裝印刷采用環保印刷工藝
2018年 肯德基、麥當勞、COSTA咖啡、星巴克 “重塑未來,誰先出手” 中國行動 盡快實行減塑承諾
常見的生物降解材料
名稱 備注
BioPUR 未列入食品安全目錄
環氧樹脂 未列入食品安全目錄
BioPET 主要用於塑料瓶、纖維等
生物及聚乙烯 不能生物降解
生物尼龍 不能生物降解
PTT 纖維用,未列入食品安全目錄
纖維素 薄膜
PLA 透明、抑菌、生物降解;不耐熱、韌性差
PHA 實際產量較小
PPC 未列入食品安全目錄
PBS、PBAT、PBSA 目前化石基,生物降解薄膜
澱粉基塑料 主要用於餐飲具
PBS材料介紹
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聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇經縮合聚合而成。20世紀90年代,日本的昭和高分子公司首先采用異氰酸酯作為擴鏈劑,與二酸二醇經縮聚反應合成的低分子量聚酯反應,製備出高分子量的聚合物,PBS類聚酯才開始作為新型生物降解塑料引起了廣泛的關注。

PBS於20世紀90年代進入材料研究領域,並迅速成為可廣泛推廣應用的通用型生物降解塑料研究熱點材料之一,耐熱性能好,熱變形溫度和製品使用溫度可以超過100℃。其合成原料來源既可以是石油資源,也可以通過生物資源發酵得到。

PBS可以用於垃圾袋、包裝袋、化妝品瓶、各種塑料卡片、嬰兒尿布、農用材料及藥物緩釋載體基質等;還有其它涉及到環境保護的各種塑料製品,如土木綠化用網、膜等。可用於包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫療用品、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料、生物醫用高分子材料等領域。


PBS的優勢

  • PBS類聚酯不僅力學性能可以滿足通用塑料的使用要求,而且PBS類聚酯隻有在堆肥等接觸微生物的條件下才降解,在正常儲存和使用過程中性能非常穩定。
  • PBS的加工性能非常好,可在通用加工設備上進行各類成型加工。
  • PBS類聚酯耐熱性好,熱變形溫度接近100℃,改性後可超過100℃。這一特性能夠滿足日常用品的耐熱需求,可製備冷熱飲包裝盒餐盒。
  • PBS類聚酯具有價格優勢。它以脂肪族二元酸、二元醇為主要原料,規模生產後,價格可以達到PET聚酯的水平。相關原料還可通過奶酪製造中的副產物乳清,天然多糖葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖、甘露糖醇、甘露糖、蔗糖、木糖和纖維素二糖等自然產物通過生物發酵途徑生產出的丁二酸、丁二醇。
  • PBS類聚酯生產設備已經國產化。PBS聚酯可通過對PET、PBT聚酯設備略作改造進行生產,目前我國聚酯設備生產能力嚴重過剩,改造生產PBS為過剩的聚酯設備提供了新的機遇。
  • PBS類聚酯用途極為廣泛。它可以用於包裝領域,如包裝薄膜、餐盒、化妝品瓶及藥品瓶、電子器件包裝等;還可用於一次性器具,如一次性餐飲用具、一次性醫療用品等;另外,它還可以被用於農用領域,如農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料等;最後,它還可以用於醫用領域,如生物醫用高分子材料。
PBAT材料介紹
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什麼是PBAT材料?

PBAT屬於熱塑性生物降解塑料,是1,4丁二醇(BDO)、己二酸和對苯二甲酸的三元共聚物。

PBAT兼具PBA和PBT的特性,既有較好的延展性和斷裂伸長率,也有較好的耐熱性和衝擊性能。得益於苯環結構,PBAT的抗撕裂強度是聚乙烯的120%,衝擊強度是聚乙烯的130%,這些性能是生產高性能膜材的必備條件。

PBAT是目前生物降解塑料膜材的主要原材料。PBAT材料不僅可以生物降解也可堆肥,所以使用PBAT可以對抗白色汙染,PBAT生產的生物降解垃圾袋是生物堆肥垃圾中心回收生物變廢物時的唯一使用膜材。

PBAT在自然環境中通過微生物的代謝,最終可以被轉化為CO2和水。其優良的生物降解性,是目前生物降解塑料研究中非常活躍和市場應用最好降解材料之一,良好的使用性能和經濟性越來越得到大家的重視。

PBAT作為生物降解材料的一種,符合“EN13432”國際通用評價標準(主要內容為:在相對濕度70%,溫度60℃條件下,進行有氧堆肥,在180天之內,相對棉纖維素,材料的生物降解率要達到90%以上),對解決“白色汙染”問題有著重要意義。


PBAT與其他主要生物降解材料的比較

項目 澱粉基塑料 PLA PHA PBS/PBSA PBAT
耐熱性能 較低 較高
成膜性能 較好 較好 較好 較好
硬度 較低 較低
力學強度 適中 較高
耐水解性能 適中
透明性
價格 較低 較高 較高

從表中可以看出,PBAT的耐熱性能高、成膜性能良好、韌性好、耐水解性高。與PBS相比,雖然開發時間晚於PBS,但本身性能優於PBS,因此實際用量更大。

PBAT的生產裝置和PBT、PET及PBS的生產裝置在聚合反應、真空係統、熔體輸送、處理係統、熱媒係統等方麵存在諸多相似,工程轉化的互通性良好。

此外,由於PBAT材料的分子熱穩定性高、降解速度低以及分子空間大,可以與其它分子共混;同時分子鏈具有良好的柔性,因此PBAT材料向柔性發展,側重於多品種切換,市場表現良好,特別是作為生物降解地膜的專用料方麵表現突出。PBAT生物降解地膜在覆膜40天後韌性逐漸降低,60天後開始降解,140天左右實現降解,少量碎片殘留會與土壤粘連,基本對下季作物田間作業無影響。


國內PBAT發展現狀

目前國內主要進行PBAT材料研究的有中科院理化技術研究所、中科院化學研究所、藍山屯河公司、清華大學、江南大學等。

中科院理化技術研究所針對國外全生物降解脂肪族聚酯產品生物安全性低的問題,研究出了成本低、力學性能高、生物安全性良好的PBAT材料,可替代不降解塑料,緩解“白色汙染”,形成了具有自主知識產權的PBAT 生產工藝包及成套生產及應用專利技術。目前中科院理化技術研究所授權鑫富藥業、彙盈新材料、金暉兆隆新材料和悅泰生物新材料等公司進行PBAT材料的生產,產品質量優良。

中科院化學研究所不斷進行技術整合、工藝設計、結構調整,目前也掌握了穩定的PBAT材料生產工藝,並通過中國塑料加工工業協會、全國農業技術推廣服務中心組織的完全生物降解地膜農田試驗。

此外,藍山屯河公司也通過自主研發,實現了PBAT材料的生產。

全球PBAT主要生產裝置及產能

公司名稱 產能(萬噸/年) 產品類型 備注
巴斯夫 7.4 PBAT
昭和 0.5 PBS、PBSA 已放棄
樂天 0.3 PBAT 正剝離出售
三菱 3 PBS、PBSA
金發科技股份有限公司 6 PBAT
杭州鑫富藥業股份有限公司 1 PBS、PBAT
山東悅泰生物新材料有限公司 2.5 PBS、PBAT
新疆藍山屯河聚酯有限公司 0.5 PBS、PBAT 3萬噸/年生產線建設中
金暉兆隆高新科技有限公司 2 PBAT
山東彙盈新材料有限公司 2.5 PBS、PBAT
PBAT產能擴張進入快車道

華峰可降解新材料一體化項目簽約,其中包括年產30萬噸PBAT

3月18日下午,華峰可降解新材料一體化項目簽約儀式在南通濱江會議中心舉行。南通市委副書記、市長王暉,南通市政府秘書長陳俊,華峰集團董事局主席尤小平,華峰集團董事長尤飛宇,啟東市領導王曉斌、葛誌娟、龔心明、石光輝、楊萬平參加簽約活動,南通及啟東市有關部門負責人共同參加。

此次簽約的可降解新材料一體化項目總投資100億元,包括年產30萬噸聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、30萬噸聚碳酸環己內酯(PCHC),以及環己烯、環己酮、環己醇、己二酸、過氧化氫基礎原料、物流倉儲配套等項目。項目計劃於今年10月份開工建設,全部建成後預計可實現年應稅銷售超100億元,實現利稅30億元。據悉,華峰在可降解新材料領域技術處於國際領先水平,有的產品是國際首創,填補了國內外工業化高效使用二氧化碳生產可生物降解材料的空白。


總投資約300億,130萬噸/年PBAT產業鏈項目落戶新疆

3月27日,新疆望京龍新材料有限公司年產130萬噸PBAT(可降解塑料)產業鏈項目簽約儀式在庫爾勒市政府舉行。

新疆望京龍新材料有限公司年產130萬噸PBAT產業鏈項目落戶上庫高新區石油石化產業園,計劃於今年4月開工,相繼建設年產130萬噸PBAT裝置;年產40萬噸乙二醇裝置、年產20萬噸POM(聚甲醛)裝置;氫能源產業。項目占地3875畝,總投資約300億元。項目建成後,預計年產值可達330億元,利稅約90億元,可新增就業3000餘人。


瑞豐高材擬3.2億布局生物降解塑料,投建6萬噸/年PBAT項目

3月16日,瑞豐高材發布公告稱,公司擬投資不超過3.2億元,在公司現有廠區內建設年產6萬噸PBAT生物降解塑料項目,布局前景廣闊的生物可降解塑料市場。

公司下屬研究中心通過自主研發及技術合作,不僅掌握了相關技術,且目前已經順利通過中試,生產的PBAT生物可降解塑料產品性能也已達到國際先進水平。

該項目建設周期15個月,預計於2021年6月30日前竣工投產,項目全部達產達效後,預計可實現年營業收入12億元、利稅2.5億元。

結語:

受益於全球“限塑”“禁塑”,生物降解塑料需求增長迅速。據聯合國環境規劃署(UNEP)調查顯示,全球至少已有67個國家和地區對一次性塑料製品采取限製措施,推動可降解塑料的需求增長。全球2020年生物降解材料需求預計達322萬噸,近五年CAGR達到16.7%。

目前國內發展PBAT的原料條件良好。1,4-丁二醇(BDO)方麵,自2015年以來BDO幾乎沒有新增產能投放,處於產能過剩狀態。乙二酸方麵,自2012年以來,開工率始終維持在50%上下,同樣處於產能嚴重過剩狀態。PBAT的發展有助於改善上遊產業產能過剩的問題。

策劃:馮天溢 設計:郎迪