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食塑同源聚乳酸 生物可降解塑料中谁是领军者?

作者:聚乳酸组委会秘书处 浏览: 发表时间:2021-01-26 15:23:33 来源:广东聚乳酸供应链组委会www.jurusuanpla.com


广东聚乳酸供应链组委会专家分析称,生物降解材料的发展主要经历了三个阶段:第一阶段就是白色污染,各类石油基发泡塑料餐盒、塑料袋等对生态环境造成重大污染;第二阶段就是能量的替代,由于石油资源是不可再生资源,人们逐步用太阳能、氢能、生物基材料取代石油基;第三阶段就是微塑料,石油化纤塑料分解为微塑料侵害着人类生命健康。为此,生物可降解塑料制品成为当前全球关注的热点。近年来,随着原料生产和制品加工技术的进步,生物降解塑料尤其是聚乳酸(PLA)重新受到关注,成为可持续和循环经济发展的亮点。

那么,到底什么是生物降解塑料?广东聚乳酸供应链组委会专家表示,在自然界中,如土壤或沙土等条件下,在特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下,以及在水性培养液中,由自然界存在的微生物作用引起降解,并最终完全降解变成二氧化碳(CO2)、水(H2O)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料,称之为生物降解塑料。其在一定条件下可以生物降解,不增加环境负荷,是解决白色污染的有效途径。

然而,每一种生物降解材料其降解都需要一定环境条件,如果在不具备降解条件尤其是微生物生活条件下,其降解会很慢;同时,也并不是每一种生物降解材料在任何环境条件下都能够快速降解。因此,对待生物降解材料,应该从其环境条件出发,结合材料本身结构等进行分析判定其是否为生物降解材料。

 

可降解塑料的分类

可降解塑料可以通过降解方式或者原料的不同进行分类。按照降解方式分类, 可降解塑料可以分为生物降解塑料、光降解塑料、光和生物降解塑料、水降解塑料四大类。 

按照原材料划分,可降解塑料又可分为生物基可降解塑料和石油基可降解塑料。生物基可降解塑料是以生物质为原料生产的塑料,能够减少对石油等传统能源的消耗,主要包括 PLA(聚乳酸)、PHA(聚羟基烷酸酯)、PGA(聚谷氨酸)等。

石油基可降解塑料是以化石能源为原料生产的塑料,主要包括 PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PBAT (聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)、PCL(聚己内酯)等。随着科学技术的迅猛发展,可降解塑料产品百花齐放,其中,PLA的生产较为成熟,且总产能占比居于前列,将成为替代传统塑料的主力。

 


聚乳酸(PLA)成为世界公认的首选材料

聚乳酸(PLA)是最常见的可降解塑料之一,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。 PLA 生产全过程无污染,而且产品可以生物降解,使用后的 PLA 可以通过堆肥,在温度高于55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水,实现在自然界中的物质循环,不会对环境产生影响。目前聚乳酸的生产主要采用丙交酯开环聚合工艺将乳酸先脱水生成低聚物,然后解聚生成丙交酯,再开环聚合制得聚乳酸。

 

PLA 还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性,广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。相对于其他可降解生物材料来看,PLA 在生物降解塑料中具有相对较低的成本,PLA 的消费量居于前列。

PBAT:属于热塑性可降解塑料,一般以脂肪族酸、丁二醇为原料,经石化途径或生物发酵途径生产,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。由于 PBAT 的成膜性能良好,易于吹膜,广泛用于一次性包装膜及农膜领域。但是,PBAT 还是来源于石油基材料,从长远发现来看,还是不利于资源的保护。

除以上述可降解塑料以外,在西欧使用量最大的是淀粉基塑料,淀粉基塑料是改 性淀粉与可降解聚酯的共混物,可完全生物降解,可堆肥,对环境无污染。淀粉基塑料虽然价格便宜,但使用寿命、机械性能以及印刷性能都较差。

总的来说,广东聚乳酸供应链组委会专家表示,多种可降解塑料共同主导全球可降解塑料市场。据权威数据显示,2019 年全球可降解塑料产能合计约为 107.7 万吨,PLA、PBAT 分别占 25.0% 和 24.1%,位居二、三位。不同地区的可降解塑料的结构也有所不同。在主要的消费地区中,北美和亚洲、大洋洲则以 PLA 为主,PLA用量最大的。

对于可降解塑料的适用领域而言,性能不是瓶颈,成本是制约可降解塑料市场化替代传统塑料的主要因素。除了淀粉基塑料外,其他可降解塑料的平均售价均为传统塑料的1.5-4倍。这主要是因为可降解塑料的生产工艺上更加复杂,需要使用昂贵的天然生物分子进行聚合。在对于成本和性能敏感的领域,传统塑料在体量、价格和综合性能上仍然保持着优势。

 

聚乳酸(PLA)独特优势为人类健康保驾护航

聚乳酸是新型的聚酯类材料,与传统的石油基塑料以及相关生物降解塑料相比,聚乳酸具有绿色健康、环保降解、无毒保健、抑菌抗螨、防火防潮等优越性能,是目前最具发展前景的“绿色塑料”,被称为可吃的塑料。

(1) 原料来源可再生性:主要来源于光合作用形成的生物质;

(2) 完全生物降解性:可被人体吸收代谢;产品废弃后在填埋条件下1年内,通过土壤或海水中的微生物作用完全降解为CO2H2O,实现了地表的碳循环;

(3) 人体亲合性和安全性:原料乳酸为人体内含有的物质,PLA可被人体代谢吸收,PLA是经FDA认证的人体植入材料,在医用领域已经规模化应用几十年;

(4) 优异的加工性能:PLA加工温度170230℃,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双向拉伸,注射吹塑;

(5) 天然抑菌性:对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95%以上;

(6) 天然抗螨性:材料表面呈弱酸性,会抑制微生物的生长,经国际权威检测机构SGS测试验证,聚乳酸具有极强的抗螨效果;

(7) 难燃性、防火:限氧指数26-27,优于常用聚酯等材料,而且发烟量相对较低;

(8) 导湿性、防潮:拥有极好的排湿亲肤功能,具有快干的特点,而且容易清洗,在运动装备领域具有较大优势; 

(9) 其他特性:优异的光泽度、透明性、手感、抗紫外等。

因此,随着人们对身体健康的重视,相信越来越多的人们会选择聚乳酸PLA塑

料制品取代化纤塑料,能大大降低微塑料对人体健康的危害。相信在政府的驱动下,聚乳酸(PLA)可降解塑料的发展将迎来巨大市场。

 

禁塑令给聚乳酸可降解塑料带来巨大投资机会

在欧美国家,可降解塑料已快速发展 18 年,而其市场依旧靠政策驱动,每一次禁塑令的推出都会带来对可降解塑料需求的快速增加。禁塑令对于可降解塑料的市场增量贡献更大,有利于可降解塑料替代率快速上升。 2020 年 1 月,我国第一次颁布“禁塑令”,随后各省市相继制定禁塑政策。依据各省市禁塑政策执行时间表和执行力度,以及海外可降解塑料发展历程,预测了我国未来 10 年可降解塑料的需求变化。

到 2025 年,预计我国可降解塑料需求量可到238万吨,市场规模可达477亿元;

到 2030 年,预计我国可降解塑料需求量可到428万吨,市场规模可达855亿元。

我国可降解塑料市场空间巨大。根据各省市预测可降解塑料的替代率、涉及人口,以及人均消费包装塑料制品量,权威专家预测:

2020年到2025 年,我国包装塑料总替代量分别为 50、98、125、 153、180、207 万吨;

2020年到2025年,我国可降解塑料总消费量分别将达到 64、117、147、178、208、 238 万吨,相比 2019 年增加了 430%。若可降解塑料以均价 2 万元/吨计算,2025 年,我国可降解塑料市场规模预计达到 477 亿元。我国可降解塑料新增规划产能 440.5 万吨。

  

PLA 行业集中度高,竞争格局更好。若新建产能均顺利投产,新建的PLA产能将达到总PLA产能的95%,随着可降解塑料生产规模的持续扩大、产能利用率的持续提升,规模效应将带来成本的不断下降,市场需求和可接受度也将随之增加,形成正反馈。随着技术进步、规模化生产、成本下降、环保理念提升,聚乳酸PLA可降解塑料未来具备高成长性和广阔的发展空间。

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