小芬是乐事薯片的忠实粉丝,每次逛超市都会带回一两包薯片。时值暑假,她每天最开心的事莫过于下午学习结束后可以抱着薯片坐在电视前面看自己喜欢的节目。一日,一边吃着薯片,一边看着电视里的广告——一包“阳光薯片”掉落在地上,然后随着泥土渐渐变暗,最终踪影全无。

小芬急忙喊道:“爸爸,广告里的薯片怎么不见了?连包装袋都没了,是骗人的吧?”爸爸被问的丈二和尚摸不着头脑,碍于面子只能撑了撑鼻子上的眼镜,故作镇定的说:“稍等一会儿,我确认下再告诉你”。经过一番查证,发现这则广告中的包装袋来头可是不小。它是百事旗下菲多利(Frito-Lay)公司与Nature Works公司合作推出的全球第一个可百分百降解的商业化应用塑料产品。当“阳光薯片”的这一包装处于高温、潮湿的堆肥条件作用时,两周内便可降解完全,是真正的生物可降解塑料。

自1869年美国人海厄特(John Wesley Hyatt)首次合成“赛璐珞”以来,塑料工业至今已有一百多个年头了。当前,塑料同水泥、木材和钢铁一道被称为支柱性材料。而且,随着各自用途的不断扩展,产量逐年提升,产值和影响力巨大!

然而,曾几何时被誉为20世纪最伟大发明之一的塑料,因其难于降解,环境危害暴露无遗。白色污染不仅会直接或间接的污染水、土壤和空气,其处理还会挤占大量空间,消耗大量能源,并形成可怕的二次污染。此外,它同现阶段我国大力推行的可持续发展理念和低碳经济是那样的格格不入。可以说,只有大力发展、推行生物降解塑料,白色污染问题方能得以缓解。

生物降解塑料是指在自然条件(如土壤和沙土)或特定条件(如堆肥和水性培养液)下,通过微生物作用,最终可转化为水和二氧化碳等物质的新型塑料。生物降解塑料大体可分作两类:第一类是生物基降解塑料,如聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和淀粉基塑料等。另一类是石油基降解塑料,诸如聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯和聚己内酯等。当前,国内外进行大规模工业化生产的生物降解塑料主要为淀粉基塑料、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯四种。

淀粉基生物降解塑料生产成本低廉、投资省、使用便捷,是一种淀粉经改性、接枝共聚反应后同其他聚合物混合加工而成的生物塑料。然而,虽被称作生物降解塑料,其终产物还是无法实现完全降解。淀粉基生物降解塑料问世最早,技术工艺也最为成熟,工业用途多,有望成为聚乙烯和聚丙烯等的替代者,广泛用于材料包装和地膜铺设等,市场份额最大。

聚丁二酸丁二醇酯则是由丁二酸和丁二醇缩聚而得,与其他生物降解塑料相比,具备更好的力学特性,耐热性能优异,改性后热变形温度可超100℃,可用于冷热饮包装和餐盒制作。此外,其成产加工通用性好,兼容现有塑料加工设备,还可填充淀粉和碳酸钙等物质,进一步控制生产成本。然而,聚丁二酸丁二醇酯降解发生条件相对严苛,需要特定微生物作用方能实现。

聚乳酸作为一种高分子材料,是以乳酸为原料聚合而成的。产品具有高强度、易成型、无毒,以及生物相容性好等优点。其力学性能直逼聚丙烯,加工性和光泽度可与聚苯乙烯比肩,可用于生产各种包装材料。当然,最为重要的是,聚乳酸可实现完全降解,是近年来重点研发的生物降解塑料品种之一。若是非要找个茬,那么相对较高的价格便是制约其应用推广的最大不利因素。

最后,为大家介绍下聚羟基脂肪酸酯。这是一类结构多样、广泛存在于微生物细胞之中(充当营养和能量储存物)的高分子生物聚酯。其材料学特性同聚丙烯相近,可由碳水化合物等可再生资源合成,并能够为微生物所完全降解。目前,聚羟基脂肪酸酯合成主要是利用微生物发酵进行。该法相对化学合成法而言,反应条件温和,无污染,得率高(最高可达细胞干重的90%)。然而,生产成本要较传统石化工艺高出不少。所以,寻找更为廉价的发酵底物,筛选优质菌种,以及优化发酵和提取工艺等,成为了现阶段研发的热点和重点。

写在最后,人们强调发展低碳经济的重要性。但是,这不仅体现在新能源的开发和利用方面,更为合理和充分的开发、利用闲置生物质,用好、用足微生物资源,也同等重要!大力推动生物降解塑料的开发和应用,不仅可以大量节约资源,还可降低二氧化碳排放,减少白色污染危害,实为可持续发展的重要举措之一。

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来源: 胖魔王的科普阵地

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