“白色污染”愈演愈烈，PBAT等生物降解塑料前景向好

塑料工业是随着石油化工的发展而快速发展起来的，以取材容易、价格低廉、加工方便轻质耐用等优点，广泛应用于社会的各个领域，给人们生活带来了极大的方便。然而同时，由于大量的废弃塑料制品难以分解，构成了日益严重的“白色污染”，制备环境友好的可降解塑料来代替传统塑料近年来受到了普遍关注。

生物可降解塑料是指，在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物如细菌、霉菌和海藻等作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。

世界多国和地区在根据自身情况，不断完善“限塑”“禁塑”法律法规。我国于2007年就出台了限塑措施，于2015年在吉林等省市禁塑试点，于2018年出台可降解农膜国家标准。 今年1月19日，国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，明确了“到2020年底，我国将率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用，到2022年底，一次性塑料制品的消费量明显减少，替代产品得到推广。”这些政策的出台，使得可降解塑料的发展迎来历史机遇。

随着电子商务和网络服务业的迅速发展，快递和外卖餐饮包装以及一次性包装制品如塑料袋、餐盒、杯、杯盖、吸管、刀叉勺、缓冲物等的需求量越来越大。

然而，由于目前国内垃圾处理并不完善，一次性包装制品使用后不能被合理处置，造成一部分废弃物释放到自然环境，带来了环境污染。从去年开始兴起的垃圾分类回收，已成为社会关注的热点，企业也开始积极研发生物基材料、可降解塑料等替代品。

“限塑”将成全球未来趋势，生物降解塑料迎政策东风

早在2007年12月，国务院办公厅发布《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》。这份被称为“限塑令”的通知要求，从2008年6月1日起，在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋，所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所一律不得免费提供塑料购物袋。十几年过去了，从限塑效果来看，并不尽如人意，反而有愈演愈烈之势。

2020年1月19日，国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（被称为“升级版限塑令”）。意见明确，到2020年，率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。新版“限塑令”在塑料制品制造和使用方面提出了更严格的要求，提出全面禁止废塑料进口。此外，违规企业也将被列入失信记录，塑料污染治理重点问题将被纳入中央生态环保督察。

在意见发布近三个月后，国家有关部委近日又对《禁止、限制生产、销售和使用的塑料制品目录（征求意见稿）》公开征求意见。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）由丁二酸和丁二醇经缩合聚合而成。20世纪90年代，日本的昭和高分子公司首先采用异氰酸酯作为扩链剂，与二酸二醇经缩聚反应合成的低分子量聚酯反应，制备出高分子量的聚合物，PBS类聚酯才开始作为新型生物降解塑料引起了广泛的关注。

PBS树脂呈乳白色，无嗅无味，容易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。

PBS于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为可广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究热点材料之一，耐热性能好，热变形温度和制品使用温度可以超过100℃。其合成原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到。

PBS可以用于垃圾袋、包装袋、化妆品瓶、各种塑料卡片、婴儿尿布、农用材料及药物缓释载体基质等；还有其它涉及到环境保护的各种塑料制品，如土木绿化用网、膜等。可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。

 PBS类聚酯不仅力学性能可以满足通用塑料的使用要求，而且PBS类聚酯只有在堆肥等接触微生物的条件下才降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。

• PBS的加工性能非常好，可在通用加工设备上进行各类成型加工。

• PBS类聚酯耐热性好，热变形温度接近100℃，改性后可超过100℃。这一特性能够满足日常用品的耐热需求，可制备冷热饮包装盒餐盒。

• PBS类聚酯具有价格优势。它以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料，规模生产后，价格可以达到PET聚酯的水平。相关原料还可通过奶酪制造中的副产物乳清，天然多糖葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖、甘露糖醇、甘露糖、蔗糖、木糖和纤维素二糖等自然产物通过生物发酵途径生产出的丁二酸、丁二醇。

• PBS类聚酯生产设备已经国产化。PBS聚酯可通过对PET、PBT聚酯设备略作改造进行生产，目前我国聚酯设备生产能力严重过剩，改造生产PBS为过剩的聚酯设备提供了新的机遇。

什么是PBAT材料？

PBAT属于热塑性生物降解塑料，是1，4丁二醇（BDO）、己二酸和对苯二甲酸的三元共聚物。

PBAT兼具PBA和PBT的特性，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。得益于苯环结构， PBAT的抗撕裂强度是聚乙烯的120%，冲击强度是聚乙烯的130%，这些性能是生产高性能膜材的必备条件。

PBAT是目前生物降解塑料膜材的主要原材料。PBAT材料不仅可以生物降解也可堆肥，所以使用PBAT可以对抗白色污染，PBAT生产的生物降解垃圾袋是生物堆肥垃圾中心回收生物变废物时的唯一使用膜材。

PBAT在自然环境中通过微生物的代谢，最终可以被转化为CO2和水。其优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一，良好的使用性能和经济性越来越得到大家的重视。

PBAT作为生物降解材料的一种，符合“EN13432”国际通用评价标准(主要内容为：在相对湿度70%，温度60℃条件下，进行有氧堆肥，在180天之内，相对棉纤维素，材料的生物降解率要达到90%以上)，对解决“白色污染”问题有着重要意义。

PBAT与其他主要生物降解材料的比较从表中可以看出，PBAT的耐热性能高、成膜性能良好、韧性好、耐水解性高。与PBS相比，虽然开发时间晚于PBS，但本身性能优于PBS，因此实际用量更大。

PBAT的生产装置和PBT、PET及PBS的生产装置在聚合反应、真空系统、熔体输送、处理系统、热媒系统等方面存在诸多相似，工程转化的互通性良好。

此外，由于PBAT材料的分子热稳定性高、降解速度低以及分子空间大，可以与其它分子共混;同时分子链具有良好的柔性，因此PBAT材料向柔性发展，侧重于多品种切换，市场表现良好，特别是作为生物降解地膜的专用料方面表现突出。PBAT生物降解地膜在覆膜40天后韧性逐渐降低，60天后开始降解，140 天左右实现降解，少量碎片残留会与土壤粘连，基本对下季作物田间作业无影响。

国内PBAT发展现状

目前国内主要进行PBAT材料研究的有中科院理化技术研究所、中科院化学研究所、蓝山屯河公司、清华大学、江南大学等。

中科院理化技术研究所针对国外全生物降解脂肪族聚酯产品生物安全性低的问题，研究出了成本低、力学性能高、生物安全性良好的PBAT材料，可替代不降解塑料，缓解“白色污染”，形成了具有自主知识产权的PBAT 生产工艺包及成套生产及应用专利技术。目前中科院理化技术研究所授权鑫富药业、汇盈新材料、金晖兆隆新材料和悦泰生物新材料等公司进行PBAT材料的生产，产品质量优良。

中科院化学研究所不断进行技术整合、工艺设计、结构调整，目前也掌握了稳定的PBAT材料生产工艺，并通过中国塑料加工工业协会、全国农业技术推广服务中心组织的完全生物降解地膜农田试验。