生物塑料的应用与发展

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出于石油和汽油价格低廉，许多企业会选择经过降低成原先提升利润，而弃用实际上更加环保的更始技术，这样的现状不利于生物基和生物可降解塑料的发展。尽管如此，生物塑料的市场需求仍在增长，投资也在照样涌入。这是出于，该材料符合企业发展的愿景，并且在可持续发展政策的背景下，具有功能多元化、论据正确性和方案优越性的特点。

为什么越来越多的企业和国家都看好生物塑料？驱动其发展的原因是什么？该材料的两个稀奇特性就足以回应这些问题。一方面，生物塑料的来源是可再生原材料;另一方面，生物塑料具有生物可降解能力，后者更是当成其主要特性。这两个特性彼此独立，方向不同，并且各自的代表材料相互间没有竞争性。一言以蔽之的“生物塑料”显得有些武断，且容易引发混淆。而这两个特性都具有极其重大的意义。

生物塑料

在铁定的聚合物范畴里，生物基含量为30%的PET在产能和集市方面算是处于领先地位的优越代表。Nova探讨所早已发布了全球生物塑料近年间产能发展情况的专门数据，这些数据也被欧洲生物塑料协会用于其公开宣布的数据中。

要么可能从生物原料中生产出乙二醇(MEG)，那么基本上每个生产厂商都或然制造出生物基含量为30%的PET。商场此刻能提供约30万吨的生物基MEG，或者生产出约100万吨生物基含量为30%的PET。其中的一部分PET被可口可乐企业用于饮料瓶生产。实际上，可口可乐从2009年就着手于这项生产项目。从那时起，该企业制造出超过400亿个含有生物PET的饮料瓶，减少了超过30万吨的二氧化碳排放量。

在2015年春季，可口可乐闪现了第一个使用了100%对苯二甲酸(PTA)的生物塑料饮料瓶。但加工PTA对于创业企业而言还不够经济，当今他们还在测试各种综合方法。生物基PET材料易于回收且适合长期应用，满足了未来对塑料行业的高要求。现在，使用PET的用户数量和应用领域此刻稳步上升，范围网罗医药包装、汽车零件、户外纺织品等。

聚乙烯呋喃酮(PEF)

在PET获得成功往后，聚乙烯呋喃酮(PEF)日前还在发展中，该材质由MEG和呋喃二甲酸(FDCA)制造而成，从起始链段开始就是100%生物基。位于荷兰阿姆斯特丹的Avantium科技企业是FDCA生产领域的技术领导者，位于德国路德维希港的巴斯夫欧洲企业，去年3月份发布在比利时安特卫普新建一个FDCA的加工基地，产能高达5万吨/年。日本东京的三井物产株式会社也与之签订了长期供应合同。

与PET相比，PEF的定位是对CO2和O2具有更强阻隔性的材质。因其具有更高的机械强度，可加工出壁厚更薄的包装，从而减少薄膜和瓶子的包装重量。基于其功能性、环保性能和成本优势，PEF被公认为生物塑料商场前途光明的一个新材料。

生物塑料的应用与发展

聚乙烯

生物聚乙烯(PE)已经进入集市发展多年。位于巴西圣保罗的Braskem企业，是目下唯一在竞争艰难的日用品领域成功将该聚合物定位为优质产品的制造商——没有赋予其新功能，其优势是碳排放更小。眼前，其客户群当前增长，分销渠道在如旧开发。食物制造商昔日关于零食和非食品之间的包装采用，往往都会避免采用生物塑料包装，刻下他们有一次看到了商机(见图3)。对于制造商来说，生物基PE的产能达到20万吨/年是主要的第一步，一步步的投资如今也在思虑之中。即使生物PE材料也被应用于科技产品中，例如电缆外层或污水管道，但生物聚烯烃重大的用途仍然是非食品包装领域，如化妆品或消耗品的包装

值得引起注意的是各包装巨头，如英国拉什登的RPC集团、澳大利亚霍桑的Amcor企业、芬兰赫尔辛基的Stora Enso集团以及德国杜赛道夫的Gerresheimer企业，都极其重视“生物基”，并把它算作将来发展之本。位于瑞士皮伊的TetraPak国际企业，安排在2016年初向商场增补约1亿个100%生物基的TetraRex包装盒，其材料来源为Braskem加工的生物PE材料

聚酰胺

卓越的耐受性和高弹性是许多生物聚酰胺(PA)的基本特性。与曾经加入市场数十年的PA10和PA11相似，新兴PA4和PA5因其独特性能，如温度稳定性、耐化学性和尺寸稳定性，也目前吸引集市关注。传统意义上的PA往往用于汽车领域的特殊应用，而生物PA也征服了消费品领域，譬如户外衣物、运动鞋和眼镜框架。首要聚合物加工商，如KS/美国威奇托的Invista S.a.r.l.企业、荷兰海尔伦的DSM工程塑料企业、德国埃森的Evonik工业企业，为了逐渐拓展PA单体组合的范围，正积极与各生物技术企业展开互助，如加拿大/美国门洛帕克的Calysta企业、国内上海的国泰生物科技有限企业、马来西亚雪兰莪州的Emery Oleochemicals集团以及加拿大/美国卡尔斯巴德的Verdezyne企业。

其他生物塑料

客户需求推动了可持续的高性能塑料的发展。透明度高、耐刮擦的“Durabio”合成材料获得了2015年的“生物塑料奖”，该生物聚碳酸酯(PC)来出于异山梨糖醇，由法国莱斯特朗Roquette Freres企业、日本东京的三菱化学株式会社和日本大阪的夏普株式会社配合制造。

客户对于生物塑料卓越的性能要求也相似促进了聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的发展，该材质极度适用于弹性工艺纺织纤维的应用(见表1)。假设把热固性塑料也探索进去，其衍生物的数量会更多。生物基聚氨酯(PU)或聚环氧化合物日前也有多种不同的应用，前景看好(见图6)。有意向的企业允许利用数量与日俱增的商业适用生物基单体结构单元，首假如二元醇或多元醇，其性能的改良空间也跟生物成分一样大。

生物塑料在玩具行业的应用也与日俱增。丹麦比隆的乐高玩具企业在2015年发布证明称，到2030年将只使用可持续原材料加工产品，这万分于7万吨/年塑料产能。寻找没准替代化石ABS的材料是其接下来的任务，降低碳排放也必须实行。乐高玩具企业曾经成立创新中心，并且早已与生物聚合物制造商及全国自然基金会(WWF)开展了协作。尽管生物塑料曾经在玩具领域有所应用，但其超市发展依然处于起步阶段。

生物降解塑料

与其化学和物理结构相关，很多聚合物具有生物可降解的特性，其中，聚酯是最大的分支。结构复杂的聚合物材质聚乳酸(PLA)有不计其数的结构，其中包含持久耐用的一种结构。MN/美国明尼通卡的NatureWorks企业是众多制造商中的领先者，以15万吨/年的产能高居榜首，把竞争对手远远甩在身后。现在，众多企业都在测试制造工艺或生产工艺的逐步抬高。荷兰阿姆斯特丹的Corbion企业发布打算在泰国Rayon投建产能为7.5万吨/年的工厂，预计将在2018年增补运营。

PLA目前已经在全球范围内售卖，其首要应用于包装领域、纤维和薄膜，绝大多数以复合物的形式占据要紧的商场份额。该材质的功能性，适用于多种领域：食品包装(举例，酸奶杯、饮料瓶、复合薄膜或发泡容器)算作纺织品纤维或技术产品(面料、过滤器、无纺布材料)大概用于耗材(例如办公用品或技术元件)。

PBS和PBAT

源于丁二酸(SA)生物技术的蓬勃发展，专家预期聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的加工将迎来迅猛增长。如同PLA一样，该脂肪族聚合物允许是100%的生物材料，可以经过氢化SA来制造1，4丁二醇(BDO)，或干脆通过发酵来制造BDO。诸如巴斯夫、帝斯曼工程塑料和三菱化工等化学企业现时投资这一科技领域的创想生物科技新型企业，比如加拿大魁北克的BioAmber企业、加拿大/美国圣地亚哥的Genomatica企业，以及摩洛哥/美国沃本的Myriant企业。认准PBS很快会像如今曾经广泛应用的聚己二酸丁二醇酯二醇(PBAT)那样做到大规模加工。这两种聚酯材质都已广泛用作淀粉或PLA的软化混合成分，且从“包袋超市”的增长中获得了最大收益。

许多国家和地区曾经有相关国家法律章程须分拣生物废品和其他报废物，如：意大利的运输包装，法国的水果和蔬菜包装袋，这促成了7万吨产能可堆肥包装袋的崇高商场。而未来的市场潜力更大：专家猜测欧洲将来5年的可堆肥包装袋消耗量马上是当前的三倍，全球超市潜力也会在未来5年内增长数倍。而今，nova探讨员现时细致地琢磨分析欧盟商场和基本法律条件的重大性。

PHA

视为聚酯家族的另一成员，聚羟基脂肪酸酯(PHA)直奔产自细菌体，不同结构的PHA显露截然不同的特性，其中一些结构允许在各种介质中彻底分解。众多小规模企业，当前努力测试在全球范围内进行生产和营销。最近，意大利圣乔治-迪皮亚诺的Bio-OnSrl企业公布与欧洲两大有意向的商业伙伴合作，他们分手来自意大利和法国，安排新建两个加工基地，每个厂家送别具有约1万吨/年的产能。国内和美国的企业亦在涉足PHA领域。

可降解聚合物的发展情况比正在认为的更加复杂。PLA自己早已具备一些现代塑料性能：可根据奇特用途的需求来实现定制，诸多结构只需与其他聚合物混入就能充分发挥其特性。正在焦点聚集在一个相对窄范围的产品品类——采用多种可降解聚酯制造使用寿命短、可堆肥的、一次性使用的产品，这关键是由于政策驱动的要求，以及把“可堆肥”当成一个独一无二的超市卖点来定位。然而，这并不是发展的终点，而仅仅只是发展期间的一个小高潮。

前景展望

塑料无疑是强大的，它能协助大家解决很多问题。在未来的数十年间，它也必须重塑自身。资源和环境方面的问题直行与短寿命的塑料制品相关，塑料的应用已经很广泛，但其回收利用往往很难。这就是为什么塑料产品必须可回收的原因，否则它们会对环境造成许多负担。

根据艾伦麦克阿瑟基金会的塑料战略，大企业的专家和代表们坚信，对于短寿命的塑料产品而言，生物降解是一个准确的解决方案。然而根本问题在于，产品必须利用尽没准少的资源进行生产，并且要造型更多用途。生命周期分析报告涌现，回收和使用可再生资源是问题的重点。欧盟议会和欧盟委员会在基础原则下提出了许多方案，但生物塑料的地位并未得以必定，它是近年来才发展起来的，并且，大量量生产的塑料系统结构也已经构建，这相应地导致了传统塑料加工的惯性。然而，这并不会效用生物塑料行业的发展。一旦市场发展搭建起稳定的基础，生物塑料就会得到政治家、消费者和评论员的充分支撑，也或将吸引和留住新的投资者。