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降解塑料知識(shí)科普
2020年1月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》。
《意見》明確：
到2020年底
到2020年底，直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市城市建成區(qū)的商場(chǎng)、超市、藥店、書店等場(chǎng)所以及餐飲打包外賣服務(wù)和各類展會(huì)活動(dòng)，禁止使用不可降解塑料袋，集貿(mào)市場(chǎng)規(guī)范和使用不可降解塑料袋；
到2022年底
實(shí)施范圍擴(kuò)大至全部地級(jí)以上城市建成區(qū)和沿海地區(qū)縣城建成區(qū)。
到2025年底
到2025年底，上述區(qū)域的集貿(mào)市場(chǎng)禁止使用不可降解塑料袋。鼓勵(lì)有條件的地方，在城鄉(xiāng)結(jié)合部、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)集市等場(chǎng)所停止使用不可降解塑料袋。
降解塑料
降解塑料是一個(gè)大的概念，它是在規(guī)定環(huán)境條件下，經(jīng)過一段時(shí)間和包含一個(gè)或更多步驟，導(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)或機(jī)械強(qiáng)度）和/或發(fā)生破碎的塑料。其中，光降解塑料、熱氧降解塑料屬于破裂型塑料，不應(yīng)歸結(jié)在生物降解塑料中。降解塑料應(yīng)使用能反映性能變化的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，并按降解方式和使用周期確定其類別。不結(jié)合降解塑料類型及其降解環(huán)境條件，而籠統(tǒng)地說降解塑料，并不是說該類塑料就是能夠完全降解為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)。
目前，全球生物降解塑料產(chǎn)能已達(dá)1000kt左右，并以每年超過20%的速度增長(zhǎng)；我國(guó)生物降解塑料作為“十三五”期間塑料行業(yè)發(fā)展的要點(diǎn)，得到快速發(fā)展：國(guó)內(nèi)產(chǎn)能已達(dá)500kt左右，其中PLA 產(chǎn)能已達(dá)50kt/年，PBAT產(chǎn)能已超200kt/年，并且還有大批生產(chǎn)線正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)中，PHA、PCL、PPC等材料產(chǎn)能和使用量也都在不斷增大，相信在“十四五”期間生物降解塑料還將得到更好的發(fā)展。
1、什么是生物降解材料？
A:生物降解材料包括了生物降解天然高分子材料如纖維素、淀粉、紙等，也包括了生物合成或化學(xué)合成得到的生物降解塑料等。
生物降解塑料，是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并完全降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽以及新的生物質(zhì)（如微生物死體等）。
要注意的是每一種生物降解材料包括紙等，其降解都需要一定環(huán)境條件，如果在不具備降解條件尤其是微生物生活條件下，其降解會(huì)很慢；同時(shí)，也并不是每一種生物降解材料在任何環(huán)境條件下都能夠快速降解。因此，對(duì)待生物降解材料，應(yīng)該從其環(huán)境條件出發(fā)，結(jié)合材料本身結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析判定其是否為生物降解材料。如何判斷一種材料是否可以生物降解，國(guó)際上和中國(guó)都出臺(tái)了一系列的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，這在標(biāo)準(zhǔn)問題中進(jìn)行回答。
2、生物降解塑料都有哪些種類？
A:根據(jù)生物降解塑料的原料來源，可將其分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。
生物基生物降解塑料主要可分為四類：一類為天然材料直接加工得到的塑料，目前市場(chǎng)上，利用天然高分子生產(chǎn)的生物降解塑料，主要有熱塑性淀粉、生物纖維素、多糖類和聚氨基酸以及其共混改性、化學(xué)改性的產(chǎn)物；第二類為微生物發(fā)酵和化學(xué)合成共同參與得到的聚合物，如聚乳酸（PLA)等；第三類為由微生物直接合成的聚合物，如聚羥基烷酸酯（PHA)等；第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學(xué)合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。
石化基生物降解塑料是指以化學(xué)合成的方法將石化產(chǎn)品單體聚合而得的塑料，如聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、二氧化碳共聚物（PPC）、聚乙醇酸（PGA)等。
（圖片轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)）
3、生物降解塑料的規(guī)?；a(chǎn)是否會(huì)導(dǎo)致糧食危機(jī)？
A: 目前，全球生物降解塑料的產(chǎn)能約為100萬(wàn)噸左右，年增長(zhǎng)率約20%~30%，目前還是化石基來源的PBAT等生物降解塑料為主。這些塑料中以玉米淀粉為原料制備的生物降解塑料主要為聚乳酸，目前聚乳酸全球產(chǎn)能約為28萬(wàn)噸/年，表觀消費(fèi)量約為16萬(wàn)噸/年。即使按照一些報(bào)道中的聚乳酸產(chǎn)能建設(shè)在近幾年都實(shí)現(xiàn)的話，利用玉米淀粉為原料制備的生物降解塑料也不過百萬(wàn)噸級(jí)左右，這對(duì)糧食還不會(huì)造成根本的影響。從近5年乃至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，發(fā)展生物降解塑料對(duì)糧食危機(jī)的影響程度是很低的。
4、什么是可堆肥生物降解塑料？
A:堆肥化是產(chǎn)生堆肥的一種需氧處理方法?？啥逊剩侵冈诙逊蔬^程中材料被生物分解的能力。一種材料包括紙、塑料等，如宣稱有堆肥能力，必須說明材料在堆肥化體系中（如標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所示）可生物分解和崩解，并且在堆肥使用中是完全可生物分解的。堆肥必須符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如低重金屬含量、無(wú)生物毒性、無(wú)明顯可區(qū)分的殘留物。
5、工業(yè)化堆肥和家庭堆肥的區(qū)別？
A: 肥是混合物生物分解得到的有機(jī)土壤調(diào)節(jié)劑。該混合物主要由植物殘余組成，有時(shí)也含有一些有機(jī)材料和一定的無(wú)機(jī)物。堆肥的原料可以是城鄉(xiāng)的有機(jī)固體廢棄物，如農(nóng)業(yè)作物秸稈、農(nóng)村養(yǎng)殖糞便、城市生活垃圾、廚余垃圾、市政污泥、食品工業(yè)廢渣等。堆肥化，產(chǎn)生堆肥的一種處理方法，是利用自然界廣泛存在的微生物，有控制地促進(jìn)固體廢物中可降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程。堆肥化根據(jù)微生物生長(zhǎng)的過程及其是否給氧，可以分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化，好氧堆肥化是在氧氣存在下，有機(jī)物質(zhì)分解的過程，產(chǎn)物是CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì)，厭氧堆肥化是無(wú)氧條件下，厭氧微生物將有機(jī)物降解成CH4、CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì)。通常說的堆肥化是指好氧堆肥化。
工業(yè)化堆肥是指在控制條件下，微生物對(duì)固體和半固體有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行好氧中溫或高溫降解，產(chǎn)生穩(wěn)定腐殖質(zhì)的過程。一般周期為180天，但隨著好氧堆肥技術(shù)變化，時(shí)間也有到30天甚至更短。
家庭堆肥是指在主要利用家庭廚余或園林垃圾，進(jìn)行好氧堆肥，用于生產(chǎn)供自家使用的堆肥過程。家庭堆肥的時(shí)間較工業(yè)堆肥時(shí)間長(zhǎng)，但一般不超過一年。
無(wú)論是工業(yè)化堆肥和家庭堆肥，其所處理的有機(jī)垃圾，應(yīng)有以下特征：
a) 生物分解性能（即材料原本的可生物分解性）；
b) 堆肥過程中的崩解性能；
c) 不會(huì)對(duì)生物分解過程產(chǎn)生不利影響；
d) 對(duì)堆肥質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，如：有害元素超量。
6、生物降解塑料只能堆肥化處置？
A: 這是不一定的。生物降解塑料能夠在堆肥條件下生物降解，也能夠在其他條件如厭氧消化裝置生物降解，也能夠在自然環(huán)境如土壤、海水等條件下生物降解，但具體和塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、制品的配方等以及降解環(huán)境條件有關(guān)系。籠統(tǒng)地說生物降解塑料只能堆肥化處置是不對(duì)的。像PHA、PBAT材料在海水、土壤、堆肥條件下都比較容易生物降解，而PLA在堆肥條件下比較容易生物降解，海水與土壤條件下降解周期或速度相對(duì)就會(huì)慢些。
7、生物降解塑料在土壤里是否能完全降解？
A: 由于在自然界的土壤里，溫度、水分、微生物等條件不可控，相比可堆肥化過程中條件受控的情況，其條件相對(duì)不可控。目前從生物降解地膜應(yīng)用及其實(shí)驗(yàn)室和野外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，多數(shù)的生物降解塑料在野外土壤條件下是可以生物降解的，像PBAT、PHA、PCL、PBS等在正常氣候條件下5個(gè)月埋土情況下可以完全降解，且對(duì)植物不會(huì)造成影響；像PLA材料降解相對(duì)較慢，時(shí)間較長(zhǎng)，但其和PBAT等材料共混后，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，也能在半年左右內(nèi)被完全降解。下圖是我們?cè)陂T頭溝利用自然土壤對(duì)PBAT、PBAT/PLA、PLA薄膜埋土實(shí)驗(yàn)后的觀察結(jié)果，從照片可以看出，生物降解塑料在土壤濕度充足情況下，在北方春夏秋溫度合適情況下是可以被自然降解的。
8、在自然條件下，生物降解塑料降解時(shí)間多長(zhǎng)？
A:公眾特別關(guān)注在自然條件下，生物降解塑料降解時(shí)間多長(zhǎng)，確實(shí)是這樣。但降解時(shí)間和自然條件及其塑料的結(jié)構(gòu)與配方有關(guān)，不能一律概論。如果自然條件沒有賦予微生物生長(zhǎng)或生命活動(dòng)的一些適宜條件，對(duì)生物降解塑料甚至是天然高分子如紙、秸稈、木頭等來說，其降解也是會(huì)比較緩慢的，我們?nèi)ソ纪饬值鼗蛏缴蠒r(shí)能看到一些沙土上的樹枝、木頭或紙很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒有被環(huán)境降解的現(xiàn)象，也是這個(gè)道理。
像PBAT材料制作的生物降解地膜在近5年全國(guó)的示范應(yīng)用來看，快的時(shí)候4~5個(gè)月就能降解完全，在實(shí)際鋪膜應(yīng)用即使作物收割當(dāng)時(shí)沒有降解完全，但在翻耕后都能完全降解。
像PHA、PBAT材料在海水、（25±3）℃條件下，約在30-60天就能完全降解。
9、生物降解塑料的降解產(chǎn)物或降解后會(huì)不會(huì)造成次生環(huán)境危害？
A:大家都特別關(guān)心生物降解塑料降解后的產(chǎn)物會(huì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成次生的危害，所以在對(duì)生物降解塑料的降解性能要求時(shí)增加了重金屬含量的指標(biāo)，進(jìn)行了嚴(yán)格的要求。
對(duì)可堆肥塑料其堆肥化后的堆肥進(jìn)行了生態(tài)毒性試驗(yàn)包括植物毒性試驗(yàn)、蚯蚓毒性試驗(yàn)等。
對(duì)土壤可降解的生物降解地膜除了降解性能、重金屬含量規(guī)定外，在新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)生態(tài)毒性等也進(jìn)行了規(guī)定。因此，從目前看，符合標(biāo)準(zhǔn)要求的生物降解塑料其降解后對(duì)環(huán)境不會(huì)造成次生的危害。
10、生物降解塑料是否能夠回收？
A:生物降解塑料其實(shí)是塑料中的一個(gè)特殊品種，其回收再利用和傳統(tǒng)塑料是沒有多大的區(qū)別，可以進(jìn)行物理回收再利用，即熔融再生和再加工利用。
只不過因?yàn)?/span>它具備了生物降解的特性，所以比傳統(tǒng)塑料多了可以生物回收的途徑（如堆肥化處置），在地膜中應(yīng)用中可以不再進(jìn)行回收等。另外，生物降解塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要是以酯鍵為主的化學(xué)結(jié)構(gòu)，易進(jìn)行堿或酸或醇降解，從而比起傳動(dòng)塑料來可以進(jìn)行化學(xué)回收，通過利用的單體回收辦法進(jìn)行物質(zhì)回收再利用。
11、生物降解塑料在垃圾分類和回收處置中的作用有哪些？
A:生物降解塑料從其設(shè)計(jì)和使用意義角度來講，在一次性制品及其使用后和有機(jī)垃圾混合情況下去生化處置情況下，或者是在像地膜制品使用后難以回收情況下，使用生物降解塑料其生物降解功能能體現(xiàn)的更加充分。但因?yàn)槿蚶诸惣捌淅幹貌皇呛侠砬闆r下，即使是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在垃圾分類和處置非常規(guī)范情況下，總也會(huì)有一部分塑料包裝會(huì)被無(wú)意或有意地釋放到自然環(huán)境中，如果這部分制品能被用生物降解塑料替代，那么也可以降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，生物降解塑料的使用，也可以認(rèn)為是避免塑料垃圾被無(wú)意釋放到密閉垃圾系統(tǒng)外后對(duì)環(huán)境造成污染的一種預(yù)防性措施。另外，隨著我國(guó)垃圾分類及其處置系統(tǒng)的完善，通過生物降解塑料垃圾袋的配方的調(diào)整，使其更加適合于城市有機(jī)生活垃圾生化處理的工藝，從而可以解決像目前居民小區(qū)在日常丟廚余垃圾桶時(shí)，需要主動(dòng)進(jìn)行破袋而帶來個(gè)人衛(wèi)生問題的苦惱了。
12、填埋或焚燒生物降解塑料和傳統(tǒng)塑料或傳統(tǒng)有機(jī)垃圾有什么區(qū)別？
A:有些報(bào)道中認(rèn)為生物降解塑料比起傳統(tǒng)塑料來在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二惡英等次生危害。但生物降解塑料是傳統(tǒng)塑料的一種，其聚合物結(jié)構(gòu)上也沒有氯元素等，焚燒時(shí)是不會(huì)有二惡英廢氣的。另外，生物降解塑料的聚酯結(jié)構(gòu)，決定了其相比傳統(tǒng)塑料如聚乙烯等，主鏈上有機(jī)碳含量更低，在焚燒時(shí)候更容易充分燃燒。焚燒處理時(shí)，生物降解塑料比傳統(tǒng)塑料不會(huì)產(chǎn)生更多廢氣。
另外，在填埋時(shí)擔(dān)心生物降解塑料會(huì)釋放更多有害氣體，由于目前許多現(xiàn)代化的填埋場(chǎng)多數(shù)都會(huì)采用一些填埋過程中收集沼氣來能量回收的裝置，即使沒有回收沼氣也有相應(yīng)的有機(jī)垃圾填埋后的沼氣釋放措施。在填埋場(chǎng)的垃圾中塑料的固體含量不到7%，且生物降解塑料目前的量也不到傳統(tǒng)塑料的1%，因此，即使填埋也不會(huì)有更多影響填埋場(chǎng)的沼氣的問題。
13、建立降解塑料標(biāo)準(zhǔn)體系的重要性
A:自生物降解塑料出現(xiàn)，對(duì)于其性能的質(zhì)疑和概念的混淆就一直存在，主要是由于在其發(fā)展之初沒有科學(xué)的測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行約束和界定。
如“生物降解塑料”、“生物基材料”、“可堆肥材料”三者的概念及關(guān)系就經(jīng)常被人們混淆。
生物基材料指的是由來自生物質(zhì)的原料制備的塑料。但不是所有生物基材料都是可生物降解或可堆肥的，也不是所有可生物降解塑料都是生物基材料。
生物降解塑料是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并完全降解變成二氧化碳或/和甲烷、水及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽以及新的生物質(zhì)的塑料。
而可堆肥材料還要求其形成的堆肥中重金屬含量、毒性試驗(yàn)、殘留碎片等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
因此，生物降解檢測(cè)方法與標(biāo)準(zhǔn)體系的建立就顯得尤為重要，它不僅有助于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，促進(jìn)市場(chǎng)快速形成，推動(dòng)行業(yè)迅速成長(zhǎng)，更有利于產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)。
14、降解塑料的標(biāo)準(zhǔn)體系，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等情況如何？
A:目前在生物降解檢測(cè)與要求方法方面，ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法15項(xiàng)、可堆肥塑料要求1項(xiàng)，這16項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中我國(guó)已等同轉(zhuǎn)化10項(xiàng)，且未轉(zhuǎn)化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要是海水條件下的檢測(cè)方法。
在國(guó)際上被同行或像DIN CERTCO、BPI等認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)可的能夠檢驗(yàn)這些方法的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室約15個(gè)，其中我國(guó)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室主要是北京工商大學(xué)-國(guó)家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）。由此也可見，在生物降解的檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)方面，我國(guó)并不落后，處于國(guó)際先進(jìn)水平。
認(rèn)為生物降解塑料在空氣或使用中會(huì)降解。
部分消費(fèi)者會(huì)誤認(rèn)為生物降解塑料在使用過程中或者空氣中就會(huì)降解掉，因?yàn)樯锝到馑芰系慕到庑枰獪囟?、濕度和微生物這些適合的條件下才會(huì)發(fā)生微生物降解，所以在日常使用或保存期內(nèi)是不會(huì)被生物降解的。
認(rèn)為生物降解在任意環(huán)境中會(huì)降解。
生物降解塑料因?yàn)槠贩N不同、化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，在不同條件下降解行為是不同的，另外降解也如上所述是需要一定的外部環(huán)境條件，因此，生物降解塑料也不是在任意環(huán)境就能降解，目前看，多數(shù)生物降解塑料在土壤、海水、堆肥等環(huán)境中，在溫濕度合適條件下，會(huì)發(fā)生降解，會(huì)被微生物所分解。
因此，建議生物降解塑料像傳統(tǒng)塑料一樣，在使用廢棄后，能回收物理再利用的先回收再利用的，對(duì)不易回收或難回收的建議采用生物回收或化學(xué)回收。
認(rèn)為生物降解塑料只能堆肥。
生物降解塑料的降解條件和環(huán)境可以是多種，在堆肥、土壤、河水、海水等環(huán)境下，在溫濕度及其微生物適合情況下都可以發(fā)生降解，因此不僅僅是在堆肥條件下可以降解，也可以在土壤等條件下可以生物降解。但因?yàn)槎逊驶鞘芸貤l件，相對(duì)來說，生物降解的過程更容易控制。
生物降解材料發(fā)展趨勢(shì)
以可循環(huán)、易回收、可降解為導(dǎo)向，研發(fā)推廣性能達(dá)標(biāo)、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用的塑料制品及替代產(chǎn)品，打造有利于規(guī)范回收和循環(huán)利用、減少塑料污染的新業(yè)態(tài)新模式，是我國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的基本原則，更是生物降解塑料發(fā)展的方向。
我國(guó)在城市生活垃圾分類、電子商務(wù)包裝、郵政快件包裝、外賣包裝綠色化要求等綠色生產(chǎn)、消費(fèi)領(lǐng)域出臺(tái)的一系列法規(guī)和政策措施，大力推動(dòng)綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展，加快形成節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的生產(chǎn)生活方式，已取得了一定成效，相信隨著更多的國(guó)內(nèi)外政策的逐步出臺(tái)、落實(shí)和完善，我國(guó)生物降解塑料技術(shù)革新、檢測(cè)評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)體系越來越完善，有關(guān)生物降解塑料的制造、加工、應(yīng)用、可回收等技術(shù)性等也將更加成熟，生物降解塑料的生產(chǎn)、銷售、使用都將向大規(guī)模工業(yè)化階段過度。
