随着全球对环境保护的重视程度不断提高,塑料污染治理已成为各国国家战略的重要组成部分。生物可降解塑料作为一种新兴的环保材料,因其在特定场景下能够有效缓解塑料污染问题而受到广泛关注。本文通过对生物可降解塑料的性能、全生命周期环境影响、全球产业政策、发展现状及技术进展的系统分析,探讨了我国生物可降解塑料产业发展过程中存在的问题与瓶颈,并提出了针对性的发展建议。
生物可降解塑料根据原料来源可分为生物基和化石基两类。生物基可降解塑料主要包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯类聚合物(PHAs)等;化石基可降解塑料包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)等。这些塑料的性能各异,应用场景也存在差异,主要用于替代传统塑料在一次性、难回收、易泄露的场景中使用。
《2025-2030年全球及中国生物可降解塑料行业市场现状调研及发展前景分析报告》从全生命周期来看,生物可降解塑料的环境友好性主要体现在其可降解属性上。然而,由于国内垃圾分类体系尚不完善,大部分生物可降解塑料未能进入工业堆肥设施,而是被焚烧或填埋,导致其环保优势未能充分发挥。数据显示,在生产环节中,PBAT的能耗和碳排放均高于传统塑料聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE-LD),而PLA在综合环境影响方面略优于PP和PE-LD。在末端处理环节,以PLA为例,直接填埋和焚烧处理的环境影响较大,而工业堆肥与厌氧发酵的影响相对较小。
全球范围内,各国纷纷出台政策推动生物可降解塑料的发展。欧美国家较早开始探索使用可降解材料代替传统塑料,并逐步完善了堆肥设施等配套设施。例如,荷兰和德国分别有95%和60%的家庭垃圾进入工业堆肥场处理。然而,近年来欧盟政策发生转向,2021年出台的《一次性塑料制品指南》(SUP指南)禁止在一次性塑料制品中使用可生物降解塑料和可堆肥塑料,2022年公布的《包装和包装废弃物指令》(PPW指令)则要求到2030年所有包装必须可回收或可重复使用。
生物可降解塑料行业发展现状分析提到我国将塑料污染的全链条治理列入经济建设重点行动,遵循减量化、回收利用、可降解替代并重的发展模式。与国外全面禁用一次性塑料制品不同,我国主要针对不可降解的一次性塑料制品,支持生物可降解塑料在一次性制品领域的替代应用。2023年,我国快递物流行业成为政策重点关注领域,多地出台政策推动快递包装行业的转型。
从产业现状来看,全球生物可降解塑料产能增长预期有所调整。2022年全球生物可降解塑料产能为86.4万吨/年,较2021年减少近300万吨/年。预计到2027年,全球产能将达到400万吨/年。我国生物可降解塑料产业发展迅速,截至2023年,实际已建成产能达157万吨/年,预计到2025年产能将达到200万吨/年,占全球产能的大部分。产品主要以PBAT类为主,占比超60%,其次为PLA,占比约20%。
生物可降解塑料的技术进展主要集中在生物基和化石基两大类材料上。生物基可降解塑料以PLA和PHA为代表,具有绿色可持续、碳足迹较低等特性,但生产过程中技术壁垒较高。PLA主要通过丙交酯开环聚合法生产,技术难点在于高纯度丙交酯的合成。近年来,国内企业相继突破了这一关键技术,实现了从生物质到聚乳酸的全流程技术覆盖。PHA则采用微生物发酵法生产,产能规模较小,技术关键在于菌种筛选、连续化生产工艺开发以及产物分离提纯。
化石基可降解塑料包括PBAT/PBST系列聚酯、PGA、PPC、PCL等。PBAT是当前发展最成熟、工业化程度最高的石油基可降解塑料,主要通过直接酯化法或酯交换法合成。我国PBAT生产技术起步较晚,但发展迅速,目前市场占有率超过90%。PGA的合成方法与PLA类似,主要采用乙交酯开环聚合法,技术难点在于高纯度单体乙交酯的制备和PGA稳定化制备技术。PPC是一种由二氧化碳和环氧丙烷共聚制成的脂肪族聚碳酸酯,虽然在双碳背景下备受关注,但其热力学性能差、加工难度大,应用领域受限。PCL则通过ε-己内酯单体在催化剂作用下经开环聚合制备,技术关键在于催化剂的选择和单体的合成工艺。
尽管我国生物可降解塑料产业发展迅速,但仍面临诸多问题和瓶颈。首先,产能盲目扩张导致产品竞争力不足。在政策驱动下,我国生物可降解塑料产能布局已处于阶段性过剩状态,整体行业开工率不足30%。其次,相关标准和认证体系不完善,产品质量参差不齐,行业监管难度大。此外,缺乏末端回收处理设施,导致生物可降解塑料的全生命周期环境影响甚至大于传统塑料。目前,国内仅有少数堆肥企业,且缺乏完善的垃圾分类-回收体系,大多数生物可降解塑料废弃物被焚烧或填埋,无法发挥其生物降解优势。
为推动生物可降解塑料产业高质量发展,我国需从政策调整、科技创新、标准完善、应用场景细化和公众宣传等方面入手。首先,应调整政策法规,明确一次性不可降解塑料制品的替代物,防止通用级生物可降解产品产能盲目扩张,同时扩大国内需求,为相关企业提供财政奖补、税收优惠和金融支持。其次,企业应加大科技创新力度,围绕低成本原料生产、装置柔性改造、制品加工改性等开展关键共性技术研究,降低生产成本,提升产品质量与多样性。此外,还需完善标准体系与检测认证制度,加强执法监督能力,推动行业规范健康发展。在应用场景方面,应细化生物可降解塑料的应用领域,推进高端产品开发,重点落实到直接环境泄露领域,如农业、渔业等。最后,通过宣传教育提升公众对塑料污染危害的认识,推动源头减量和废弃塑料分类投放,营造全民共治的良好氛围。
综上所述,生物可降解塑料作为一种替代传统塑料的环保材料,在全球范围内得到了广泛关注和快速发展。然而,我国在生物可降解塑料产业发展过程中仍面临诸多挑战,包括产能过剩、标准缺失、末端处理设施不足等问题。通过政策引导、技术创新、标准完善和公众宣传等多方面的努力,有望推动生物可降解塑料产业的可持续发展,为实现绿色低碳目标提供有力支撑。