推动塑料污染治理,生物降解塑料将会是最终解决方案

发布时间:2021年04月14日

据报道,针对目前市场上出现的大量降解塑料制品,4月10日,清华大学郭宝华教授和中科院化学所张军研究员受邀参加央视《透视新科技》访谈,对降解塑料与普通塑料的性能、结构差异,应用前景与发展阻力做了一系列深入探讨。

降解塑料多包含杂原子,易于被微生物分解

传统塑料在结构上为简单的碳氢结构,分子量巨大,塑料袋的常用材料聚乙烯分子量常超过几十万,结构稳定,但难以被微生物降解,随意丢弃容易污染环境。 而生物降解塑料在结构上与传统塑料的碳氢结构有较大区别,多包含各类杂原子(氧、氮),能够被微生物消化分解。郭宝华教授表示,如目前合成的可降解高分子材料,大量存在酯键,可以被微生物消化利用,最终被分解为小分子,不会污染环境。

回收不能解决所有问题,降解塑料有其必要性

张军研究员表示,目前在各大城市积极推行的垃圾分类,对于专门用途的塑料制品能够起到前期分选的作用,将它们送到特定处理单位能够促进塑料的回收利用。但回收利用不能解决所有问题,生活中使用的大量一次性塑料制品,即使最终得到了回收,可回收前期的分拣、运输处理成本也十分高昂,甚至会超过产品本身的价值。对于一次性塑料制品而言,生物降解塑料可能就是一个良好的选择。

生物降解塑料是最终解决方案

随意丢弃的塑料制品给人们带来了强烈的感官污染, 光氧降解能够将大块塑料破坏成碎片,曾被视为解决塑料污染的有效途径。光降解通过在聚乙烯中添加光引发剂实现降解,能够破坏地面上的大块塑料,但埋在地下不能接受光照的塑料则不被破坏。

另外,随着科学研究的深入,人们发现,光氧降解只是将大块塑料分解成了微塑料,塑料主要成分聚乙烯的分子量没有任何变化,分解产生的微塑料更可能进入动植物的体内,继续污染环境。而全生物降解塑料,只要环境中存在微生物就能够降解,大块塑料与微塑料均能够得到处理。最终,生物降解塑料分解所产生的产物将汇入整个生态圈的循环,不会产生危害,是降解塑料的最终解决方案。

原材料的成本高、加工难限制了降解材料的应用

张军研究员表示天然高分子的加工相对困难,如在纤维素的加工过程中,由于分子间的氢键较强,需要用到大量的化学物品,消耗大量能源。目前,科学家常采用化学溶剂,将纤维素溶解后再制造和合成高分子。另外纤维素高出同类塑料两三倍的价格也是限制其使用的重要因素,成本阻碍了纤维素对传统塑料的大量替代。

郭宝华教授表示目前高昂的原料价格是限制生物降解材料的重要因素,与大宗传统塑料相比,生物降解材料的使用量小、成本高,严重制约了降解塑料的推行。如果想要降低价格,有两种方法,一是加快生产效率,生产更多的降解原料,二是扩大降解材料的使用规模。

降解材料的降解速率应该做到可控

降解材料在单种性能方面具有良好表现,但作为传统塑料的替代品,降解材料的综合性能却难以令人满意。如常见的塑料饭盒,就需要同时满足防水和防油的功能,而天然高分子材料纤维素就难以同时做到。

另外,降解材料的降解周期也需要跟随产品的使用时间做相应调整,做到降解速率可控。如货架上的商品,其保质期是一年,那么降解塑料就需要在一年以后再发生降解。

降解材料的应用前景广泛

在农用地膜、服装、医用等领域降解材料发挥着独特作用。传统聚乙烯材质的地膜,在耕种完后继续留在土壤中,阻碍了植物根系的生长活动。而使用降解地膜,不仅在使用完成后自然降解,无碍于作物生长,甚至能提高作物产量。使用全生物降解地膜比传统PE地膜可以增产20% 全生物降解材料PLA(聚乳酸)具有抗菌作用,可以用作婴儿服装和口罩的原材料,能够抑制细菌的生长。

郭宝华教授和张军研究员表示,尽管生物降解塑料目前还存在大大小小的问题,但生物降解塑料的无害性是其最显著的优点,避免了传统塑料可能出现的微塑料污染,对动物和人类均无危害。而生物降解塑料对传统塑料的大量替代,在未来将有效缓解白色污染问题,甚至使得塑料污染现象在地球上彻底消失。