塑料为日常生活、工业发展等各方面提供了极大的便利,但由于大量塑料使用废弃后得不到妥善处理,全球将近70%的塑料被丢弃到土壤、空气和海洋中,造成不可逆的环境污染,塑料的循环利用,在环保与资源管理方面已成为一项重要议题。从降解性能方面,可分为可生物降解塑料和不可生物降解塑料。可生物降解塑料是指在生产、使用和废弃过程中能够被自然分解,减少对环境污染的材料,尽管这些材料在理论上是环境友好的,但在实际应用和回收过程中仍面临许多问题。本文分析了可生物降解材料目前的发展现状以及存在问题,并提出相关建议。
发展现状
政策与标准双驱动,培育回收、循环再利用新模式。为促进环境可持续发展,政府出台了一系列政策鼓励可生物降解塑料的生产、销售、使用、回收再利用以及提高固体废物的可降解性,降低对环境造成的污染和损害,先后发布了《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”生物经济发展规划》《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》等政策,提出要加快推进生物基材料、可降解材料等产品的生产与应用。在塑料污染治理方面,我国先后印发了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《“十四五”循环经济发展规划》《“十四五”塑料污染治理行动方案》《“十四五”塑料污染治理行动方案》《塑料废弃物的回收和再利用指南》等,指出加强塑料废物的回收与利用,对塑料污染开展全链条治理,同时健全我国可生物降解塑料标准体系,全面促进其产业化进程。
多方共同发力,初步搭建回收、循环再利用新体系。政策驱动生物可降解材料行业快速发展,随着技术和产业链的升级创新,产品质量大幅升级,可生物降解材料得以广泛使用,市场规模与需求持续增长。据统计,2022年中国生物可降解材料市场规模达到160.49亿元,同比增长79.37%。目前我国的可生物降解材料的产能处于快速扩张期,新疆蓝山屯河、彤程新材、金发科技、金丹科技、万华化学等龙头企业积极布局,产品涉及聚乳酸(pla)、聚羟基烷酸酯(pha)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚己内酯(pcl)等,2022年可生物降解塑料的总产量达到约80吨,消耗量达到65万吨,用于餐饮市场、农业地膜应用、电子消费品以及医用场景。目前化学回收再利用是高效实现可降解塑料高价值循环利用的主要方法,例如应用热分解法、水分解法等对pla类材料初步分解为低聚物或单体,然后进行加工、合成再利用。对于可生物降解材料,通过生物技术与微生物学等降解方法为塑料回收利用提供了更优路径,相较于化学与物理回收方法,在实际工业生产中表现出环境友好、设施投资力度低等优点,可进一步增强材料的利用效率并减少其碳足迹。目前中国科学院、中国石油化工股份有限公司等机构在生物降解回收方面已经积聚了一定的研发基础,但距离全面产业化还有较大的差距。
存在问题
材料性能不足且生产成品高,应用领域受限。目前市场中主要的可生物降解材料为淀粉基材料、pla、pha等,其力学性能、强度、硬度等各方面都难以满足下游应用端要求且产品成本高,许多核心生产技术未突破,产品中间体依赖进口;材料整体种类较少,应用范围窄,只限用于部分包装、农业以及医疗产品等行业的应用。
回收体系不完善,循环利用率低。可生物降解材料在废弃后也需要在特定的温度、湿度及菌类等条件下才可以实现初步降解回收或完全降解,与现有的垃圾处理体系不兼容,实际降解效果不理想。据数据统计,目前我国近97%可降解塑料仍使用焚烧与填埋等物理方式进行处理,只有占比不到0.01%的塑料会进入到生物降解阶段,部分降解再利用以及完全降解的塑料占比极其低。
缺乏统一标准,市场监管力度低。我国可生物降解材料标准的研究与制定相对较晚,对于生物可降解材料的生产、销售和质量控制等具有较大的影响,市场上各种“伪降解”产品众多,标识混用,良莠不齐。目前已出台的标准只有几项,缺乏完整的可生物降解塑料认证和管理体系。
对策建议
加快关键技术攻关,提升再生产品使用意愿。可生物降解材料的生产、应用、回收再利用、降解整个产业链环节都存在“卡脖子”的问题需突破,要充分发挥企业、高校、科研院所各方的作用,加强技术攻关。一是加强材料基础性能提升,开发新产品,逐步替代现有塑料;开展产品改性、加工技术等方面的攻关,加快成果转化,满足下游产业需求。二是开发且不断优化具有壁垒性的新工艺和新技术方法,突破关键技术,解决替代进口问题;三是研究可生物降解塑料的降解过程,开发可控制降解速率与降解步骤的技术,提升回收再利用效率,推进可生物降解塑料产业的可持续发展;四是加大宣传力度与补贴福利,培养可降解材料分类回收再利用的社会意识,提高民众使用、分类意愿。
完善材料回收分类,构建数字化体系。对于汽车、消费电子品、医疗用品、农业等不同行业,根据不同的产业类型设置材料回收站点、分拣中心,并构建数字化材料回收体系,进行网络化智能化管理,通过识别图形标识或快速检测等方式实现生物降解与不可生物降解塑料有效分类回收。对可生物降解材料在生产、应用、回收等各个阶段进行数智化跟踪,及时确定材料使用、回收再利用、降解的最佳路径,实现材料的高效循环。
建立全面的标准体系,加强认证制度建设。对于可生物降解材料的定义、分类、标志等,建立统一、全面的标准体系,规范监管标准;根据材料结构或性能发布材料种类名单,及时更新实时修订;创建快速检测方法加强产品抽检力度,杜绝伪生物降解塑料扰乱市场,加大违规生产、销售、使用等行为处罚力度,强化可生物降解塑料产品的生产及销售环节质量监管;构建健全的生物可降解材料产品的检测认证制度,积极对接国际质量检测认证体系。