生物塑料

有報告指出，全球生物塑料市場將快速增長，預計年均增速可達8%-10%，將由2007年的10億美元增加到2020年時的100億美元。在汽車和電子行業的新應用將推動生物塑料需求的增長，雖然包裝仍將佔主導市場地位，預計它的份額將由2007年的65%下降2025年的40%。到2025年，亞洲將是生物塑料市場市場的領導者，約佔32%的市場份額，其次是歐洲佔到31%，美國佔28%。亞洲將佔據市場領先地位主要是基於轉基因植物將得到快速發展。2007年，生物塑料約佔塑料市場的10%-15%，預計到2020年將達到25%-30%。主要將得益於生物塑料技術性能的改進，技術創新將拓展在汽車，醫療和電子行業的應用。

生物塑料不僅對環境友好，其對肌體的適應性也非常好，可望用於生產可被肌體吸收的術後縫合線等醫用產品。

日本政府為推進生物塑料等可再生資源的使用出台了《生物技術戰略大綱》和《生物質日本綜合戰略》，其中提到，擴大生物塑料的使用是一項重要課題。《生物技術戰略大綱》設定的政策目標是，到2010年，20%的塑料要用可再生資源製造。 ^[1] 

一，美國農業部鼓勵生物塑料的生產從2004年起實行生物產品優先採購計劃(Procurement program)，擬於2010年起實施生物基優先標籤程序(BioPreferred program)，欲鼓勵消費者積極消費生物質含量高的生物產品。

二，歐洲比利時推出OKbiobased標籤，標明生物塑料產品生物基的含量，鼓勵消費者消費綠色環保的生物塑料。

三，由於我國生物基材料發展時間短，許多產品尚沒有標準和測試方法，而國外的標準和測試評價體系相對制定得較早，因此，在生物基含量、生物分解性能等方面，國內產品出口時往往碰到壁壘。我國生物降解塑料產業仍是羽翼未豐，企業要想馬上盈利還有困難，市場及消費者的接納也需要有一定的過程，但環保事業終究還是需要政府來買單。

大到電視機的支架、電腦框體，小到小擺件、廚房垃圾袋等，生物塑料的身影隨處可覓。

化學塑料製品在給人類帶來各種方便的同時，也給人們帶來難以想象的麻煩。由於有些廢棄塑料在自然條件下不會降解，燃燒又會釋放出有害氣體，給生態環境造成了難以治理的污染。因此，各國科學家開始研製可以自行分解的自毀或自溶塑料，以解決這個問題。有人把它稱作"綠色塑料"。 許多國家的公司都推出自己的生物自毀塑料。美國密茨根大學生物學家最早提出了"種植"可分解塑料的設想。他們用土豆和玉米為原料，植入塑料的遺傳基因，使它們能在人工控制下生長出不含有害成分的生物塑料。美國帝國化學工林公司利用細菌把糖和有機酸製造成可生物降解的塑料。其方法與生產出乙醇的發酵工藝相似，所不同的只是，用的細菌是產鹼桿菌屬，能把餵食的物質轉變成一種塑料，稱為PHBV。細菌積累這種塑料是作為能量儲存，就像人類和動物積存脂肪一樣。當細菌積存的PHBV達到它們體重的80%時，就用蒸汽把這些細胞衝破，把塑料收集起來。PHBV具有與聚丙烯相似的性質，這種材料在廢棄後，即使在潮濕的環境下也是穩定的，但在有微生物的情況下，它將降解為二氧化碳和水。

德國哥廷根大學微生物學家通過對一種細菌的特定基因隔離，使植物的細胞內部生成聚酯，利用這類聚酯，可製成植物型生化塑料。這類塑料在細菌作用下，分解成水和二氧化碳，因此這種塑料垃圾可作為植物肥料而回歸大自然。日本工業技術研究院的科技人員用農林作物下腳料，如豆秸等製成可分解農用薄膜。另有一些科學家正在實驗在塑料中添加澱粉類物質，這樣以澱粉為食料的細菌則吞噬之，從而使其慢慢消失掉。

生物自毀塑料在醫療上用途頗廣。在骨折手術中，它可以充當骨骼間的承託物。隨着骨骼的癒合，它也會逐漸自行分解。醫治破碎性骨折，醫生通常使用不鏽鋼製作的螺母、螺釘。夾板和鑽孔器，把碎骨固定起來。這種方法的缺點是要做兩次手術，一次是植入這些不鏽鋼材料，一次是再把它們取出來。荷蘭科學家發明一種塑料，植入體內大約兩年便自行分解，變成二氧化碳和水。還有一種線狀生物自毀塑料，可以代替傳統的醫用外科手術線縫合傷口。這種塑料手術線，可被身體逐漸吸收，免除拆線之苦惱。此外，用生物自毀塑料製成的藥用膠囊，在體內會慢慢溶解，並且可控制藥物進入血管的速度。

英國開發了一項名為Combine的研究計劃，此項計劃開發了一種耐耗性強的塑料。這種塑料不僅堅硬、重量輕，而且環保，可以用作汽車門、船殼、嬰兒保育器以及類似的產品。普通塑料的半衰期為數千年，此計劃研究的塑料原料採用的是植物，其半衰期短，是一種無害的合成塑料，也是第一次利用可再生資源製造結構材料和產品。創新的結合Combine計劃的目的是通過對自然纖維和生物塑料的創新結合來開發一種高性能的、以生物為原料的合成物，這種合成物可以用作結構部件。現今，自然纖維只有填充成型短纖維和壓縮成型的墊子纖維兩種，但這兩種都不能提供足夠的強度和硬度來製造結構部件。自然纖維紗通常都是擰在一起的，這使得向其中注入粘性熱塑樹脂變得很困難。在這個計劃中，麻纖維和亞麻纖維要經過加工，將之紡成連續的纖維，再織成高性能的紡織物。把這些紡織物與自毀型生物塑料如聚乳酸結合，然後通過真空袋成型和壓縮成型使之成型為各種部件。最後還要進行表面處理，加強纖維與樹脂之間的粘合。材料結合和加工技術還有待於改進，同時也要考慮材料將來的環境退化、混合性和可回收性等因素。

上海研製的一種新型生物塑料。其耐熱性大大提高，熱變形温度超過100℃，可廣泛用於一次性餐飲用具、一次性醫療用品等一次性器具，電子器件等產品的包裝，以及農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料等農用領域。

這種新型生物塑料可生物降解聚酯，採用了獨創的生產工藝和催化劑。經國家塑料製品質量監督檢驗中心測試，經過94天其降解率即達到62.1%%，符合國家標準對生物可降解塑料的定義。該生物塑料可按一定比例與澱粉等生物原料共混、製成各種用品。這些用品廢棄之後，便成為土壤中微生物的“食物”，從而實現無害化分解。

美國麻省大學阿姆赫斯特分校PaulJ.Dauenhauer率領的科研小組發現了一種生產生物質塑料的新方法，該方法成本低廉，以大多數的生物質為原料均能以75%的高收率獲得對二甲苯（生物質塑料的關鍵原料），該項研究成果被髮表在美國化學會《ACS催化》期刊上。對二甲苯被用來製造PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）塑料，其用途範圍包括許多產品，如碳酸飲料瓶、食品包裝、合成纖維服裝，甚至汽車零部件。塑料工業均是以石油為原料生產對二甲苯；而新方法則能夠以一種可再生的方式以生物質為原料製得該化學品，進而生產標有三角回收標誌“1#”的塑料產品。該方法使用分子篩做催化劑，在高温生物反應器中通過三步反應就能將葡萄糖轉化為對二甲苯。由於催化劑的納米結構對生物反應效果的影響很大，這一特別設計的催化劑是成功的關鍵，它經過了一系列的優化改良，用於促進對二甲苯反應、提高收率。這是一項重大的突破，因為其他生產可再生對二甲苯的方法，要麼成本昂貴（例如發酵），要麼反應效率低下、產品收率低。今後，該方法還能夠進一步優化以提高對二甲苯的收率並且降低成本，這項發現是創新能源催化中心（CCEI）研究由木質纖維素生物質製造生物燃料和化學品計劃取得突破性進展的一部分。

一、生物塑料可以使用於生產塑料的石油消耗減少；

二、生物降解型塑料可以推動美國進展緩慢的塑料回收。據美國環境保護署（theU.S.EnvironmentalProtectionAgency）的資料顯示，2005年美國僅有約6%的塑料得以回收。

三、生物塑料不含聚氯乙烯、鄰苯二甲酸酯等有毒物質。這些毒素對健康的影響已受到廣泛關注，部分國家地區已經法令禁止在玩具和嬰兒用品中添加鄰苯二甲酸酯。

四、生物塑料的研製都是從純植物中獲取，植物中含有大量澱粉和蛋白質，這也是生物塑料中丙烯酸、聚乳酸的主要來源，在植物中提取的丙烯酸、聚乳酸等再經過各種工藝生產製成生物可降解塑料材料，這在很大程度上避免了對環境的污染和破壞，這是傳統塑料無法比擬的優越性。

由於技術問題，國內外多數生物塑料產品均為生物塑料與合成塑料的混合產品。擁有更多的生物含量意味着擁有更多更環保的生物成分，因此對消費類生物塑料產品區分變得尤為重要。美國農業部就對擁有更多生物成分的產品採購等級高於擁有更少的產品。而比利時對生物產品採取星級區分。擁有20~30%生物基成分的產品為一星，30~40%為二星，依此類推。

這些政策都是基於生物碳的含量來界定的，用生物碳含量和總碳含量的百分比評價的。ASTM D6866為美國材料試驗協會開發的量化測試樣品總生物碳與化石碳含量精確百分比的測試方法。 ^[2] 

隨着人們環保意識的增強，激發起對生物塑料需求的增長，生物塑料製造不用石油產品，使用後自我分解，聚乳酸是製造生物包裝材料的原料。生物塑料價格比用石油產品製成的普通聚合物貴1－3倍，用生物塑料包裝能有效抑制氧氣、水蒸氣、紫外線滲入，具有耐熱性。雖然生物塑料產品成本高，但生物包裝塑料需求仍然急劇增長。

Biop生產商計劃在勃蘭登堡建設歐洲第一座工廠，用土豆澱粉生產生物塑料，年生產能力約3．5萬噸，美國Natureworks公司年產15萬多噸玉米塑料。

很多商店使用生物塑料包裝水果、蔬菜和糕點。

2010年法國將允許超市只使用可分解材料紙袋。

生物降解塑料進入美國主流市場；儘管生物降解塑料的成本仍舊比傳統塑料高出10%甚至更多，但生產企業卻發現需求正在增長，這主要是因為消費者環保意識的增強以及環保法規的修訂。此外，生物降解塑料製品的強度不斷提高，為那些深知傳統塑料危害的環衞工人和寵物主人帶來了福音。 ^[3] 

荷蘭DSM投資2000萬美元在中國天津建立天津國韻生物材料有限公司，主要用於在天津經濟技術開發區建設中國最大的聚羥基烷酯類(PHA)聚合物。PHA是一種新的可再生聚合物，應用範圍極廣，包括汽車，生物醫藥和電子產品，纖維，薄膜和泡沫。

一、價格問題。生物塑料現階段比普通塑料價格要高兩三倍，阻礙了這類材料的迅速普及。一些日本企業在其產品中使用生物塑料，主要是為了樹立企業的環保形象。不過，一旦生物塑料進入批量生產階段，成本可大大下降。

二、生物塑料和生物燃料一樣可能會與人爭糧。生物燃料來源於玉米、小麥等糧食作物，會帶動世界糧食價格上漲。以玉米等為原料的生物塑料也可能導致同樣的問題。 日本、美國等國的科學家已着手用廢木材、野草等製造生物塑料。

三、生物塑料供應仍較有限。產品價格在一定程度上仍受石油價格的推動。

四、生物塑料的壽終管理問題。其重心是PLA瓶對再生流的污染問題。儘管當前的PLA水平還未構成嚴重的污染威脅，但大量的PLA瓶將有害於PET瓶的再生經濟。

五、缺乏統一的生物塑料貼標方法。

六、生物塑料的消費者意識日益增加，但多數消費者不懂得如何辨別這些材料—如生物材料與生物可降解材料，或是可再生材料與再生含量—和如何權衡不同的屬性。因此加強對消費者的宣傳很重要，比如準確地闡釋相關術語的定義。 此外消費者對生物降解材料的最佳處置路線也瞭解甚少。生物塑料行業需加強營銷，以打消某些消費者的不信任同樣也是十分重要的。

七、全球變暖問題。生物塑料可以不同程度的進行生物降解，它為世界指明瞭一條不再依靠石油生產塑料的道路。但生產商的“綠色論點”十分複雜，環保主義者也對其持保留看法。生產生物塑料會產生二氧化碳，導致全球變暖。

八、對轉基因材料安全性的疑慮。生物塑料所採用的原材料是農作物——玉米、柳枝稷、甘蔗，甚至是甘薯——這些都需要土地和水源才能種植。為促進發酵，生產商採用的往往是轉基因生物，而回收利用這種塑料也存在一些缺陷。 ^[4]