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专家谈—生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料傻傻分不清楚?

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导读

本文是根据对中国科学院宁波材料技术与工程研究所朱锦研究员的采访稿整理而成,文中观点仅供交流。



 

朱锦


博士,研究员,博士生导师,中组部“国家千人计划”入选者,,浙江省新世纪“151”人才计划重点资助,2014年获全国优秀科技工作者,2013年浙江省“十佳优秀科技工作者”,曾获宁波市优秀回国留学人员、有突出贡献专家和优秀科技工作者。现任中国科学院宁波工业技术研究院(筹)材料技术所所长,中国塑料加工工业协会工程塑料专业委员会理事长,中国材料研究学会高分子材料与工程分会常务理事,中国化学会高分子学科委员会委员。朱锦研究员2001年毕业于美国Marquette 大学获得博士学位,2001-2003年在美国Cornell 大学做博士后,其后曾任职于美国多家公司。2009年8月回国后成立生物基高分子材料研究团队。领导开发的“大豆基无醛木材胶黏剂技术”和“耐热聚乳酸淀粉复合材料”两项成果实现技术转移,总转移费2588万元。已发表研究论文90多篇。已获得授权专利46项。



目前朱锦老师领导的生物基高分子材料研究团队主要研究方向分为以下四个板块:



“生物塑料”“生物降解塑料”“生物基塑料”统称为环境友好塑料。我国广大消费者甚至包括一些科研工作者对以上几种环境友好塑料的具体含义以及它们之间的区别和联系还存在概念上的误解和混乱,经常傻傻分不清楚。


表示已经晕了!!!


生物塑料是指以天然物质为起始原料,在细菌、酶等微生物的作用下,通过生物作用而形成的塑料。


从这个定义来看,生物塑料必须满足:原料是天然物质、"生产者"是微生物这两个必要条件。美国密茨根大学的生物学家提出的"种植"塑料的设想和帝国化学公司利用细菌把糖和有机酸转化为塑料的方法应该是生产生物塑料的两种典型模式。目前我们常见的聚羟基烷酸酯类(PHA)、聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)等就可以通过生物技术制备得到。但是,由于这种方法得到的塑料往往存在工艺复杂、价格较高的缺点,造成其使用范围极为狭窄,实现商业化生产的产品也仅有上述两种。


生物降解塑料是指在一定条件下可以被自然界中存在的微生物如细菌、霉菌和藻类等作用下而引起降解,最终变成水或二氧化碳等一些小分子进入自然循环的塑料,等同于欧洲塑料协会所指的凡是可降解或堆肥的(biodegradable or compostable)塑料。


它强调的是塑料的降解性,而对生产原料是否来自石油资源、整个生产过程是否满足节能、减排等条件没有明确要求。在某种意义上来说,这种塑料主要是以如何解决"白色污染"问题为出发点,它不能摆脱对石油资源的消耗和依赖,但是我国消费者普遍存在着只有"生物降解塑料"才是"环境友好塑料"的误区。从原材料上来分,目前市场上已有的生物降解塑料主要有聚己内醋(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物、聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乳酸、聚乙烯醇类(PVA)和二氧化碳共聚物等多种产品。


生物基塑料是以淀粉、大豆、纤维素、木质素、植物油等一些可再生资源为原料的塑料,注重的是生产原料的生物来源性和可再生性。


此类塑料既包括可降解或堆肥的塑料,也包括非降解塑料;既有热塑性树脂,也有热固性树脂。它以再生资源为原料,在减少塑料行业对石油化工产品消耗的同时,也减少了石化产品生产过程中对环境的污染,可以起到节约石油资源和保护环境的双重功效。虽然目前为人们所熟知的产品仅限于PLA、PHA、基于植物油、淀粉或纤维素的少数几种产品。


其实,很多常规聚合物如聚乙烯、聚丙烯、PVC,甚至高性能聚合物,如聚酰胺和聚酯都已经逐渐被可再生原料完全或部分地替代。如长链尼龙PA11, PA10以及相应的聚酰胺热塑性弹性体都是以蓖麻油为原料制得的; 国内凯赛生物生产的尼龙56也是以生物发酵得到聚合单体,聚合而成。Dupont Tate &Lyle生物制品公司采用谷物为原料,在美国田纳西州通过发酵工艺生产1,3-丙二醇,从而制备得到了生物基的PTT; DOW计划在2012年建立年产35万吨的生物基PE生产线; SOLVAY也打算将它在巴西以甘蔗为原料制备PVC的产能扩大到年产36万吨。


基于目前生物基塑料的长足发展,欧洲生物塑料协会(associations European Bioplastics)和欧洲多糖卓越网(European Polysaccharide Network of Excellence,EPNOE)在2009年11月9日发表了一份关于生物基塑料的联合研究调查报告。来自荷兰乌得勒支大学(Utrecht University)的调查人员认为,目前塑料消费总量的90%以上被生物基塑料代替在技术上完全可行,足以见得它广阔的发展空间。


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