全球快看点丨农业、渔业、医药业、生活消费……生物可降解塑料应用场景大剖析！

2022-08-29 16:04:37 来源：科普中国

6月1日起，关于生物可降解塑料的两项推荐性国家标准《生物降解塑料与制品降解性能及标识要求》和《生物降解饮用吸管》开始实施，或将推动生物可降解塑料市场加速发展。

【资料图】

自2020年限塑令颁布以来，资本纷纷入局生物可降解塑料市场，需求和产能均迎来大幅增长。北京工商大学高分子化学教授翁云宣预测，到2025年，中国两种主要的生物可降解塑料品种PBAT、PLA年产能将从2020年的约30万吨和10万吨，增长至700万吨左右和100万吨以上，达到全球产能三分之二以上。

生物可降解塑料走出工厂后，将进入人们的日常生活，也将在农业、渔业、医药业被广泛运用。然而，生物可降解塑料是否适用于这些场景？能否在这些场景中得到真正的“降解”？是否会给环境带来新的负担？对这些问题的回答，正是科学应用生物可降解塑料，确保环境政策能被真正落实、让环境保护不沦为空谈的关键。

接下来，让我们一一探讨生物可降解塑料在不同场景的的应用前景。

农业：生物可降解塑料最具潜力的应用场景

农用地膜是我国生物可降解塑料最具潜力的市场之一。农用地膜是应用于农业生产的塑料薄膜，主要在播种时期用于给作物保湿、保温，也能起到防虫、防病害的作用。根据《中国农村统计年鉴》，2020年我国农用地膜覆盖面积达1738.68万公顷，农用地膜使用量达135.7万吨。

农用地膜的需求量和使用量巨大，使用范围广泛，这给农民带来了良好的经济效益，却也给环境带来了严重的污染问题。由于农用地膜具有易破碎，难捡拾的特性，机械回收效率低，加工利用成本高，因此农民对于回收农膜积极性较低，这导致废旧农膜回收加工利用的难度很大。

传统地膜通常由聚乙烯化合物（PE）制成，该材料在自然条件下难以降解，**能在土壤中存留200至400年，**这导致土壤中有大量残留的地膜碎片。有研究团队指出，当前国内地膜使用总量的25%难以回收，合计约50万吨。

**耕地土壤中的残膜量不断增加会使土壤环境恶化，土壤含水量下降，板结且肥力下降。**残留地膜还会在土壤中可释放出无机污染物和有机污染物，对土壤性质和农作物的生长造成影响，并通过食物链进入人体、危害健康，加剧环境和健康风险。

为解决残膜污染土壤的问题，**生物可降解塑料可以成为替代传统PE地膜的选择之一，**它与普通地膜一样，都具有增温、保水和保墒效果，能减少农肥和水的用量。同时，生物可降解地膜能自行降解，无需农民费时费力回收处理，可以直接进行下一季的耕作。

目前，我国市面上已经出现了多种类型的可降解地膜，包括聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丙烯酸丁酯（PBA）、聚对苯二甲酸一己二酸丁二醇酯（PBAT）、聚己内酯（PCL）在内的降解聚酯类材料。PLA材质价格较高，PBAT和PBS材质价格相对较低，后两者是当前应用较多的可降解地膜材料。

**和传统地膜相比，生物可降解地膜的成本依然较高，****因此仍需要政府力量去推动其大规模使用。**2019年农业农村部发的《六部委关于加快推进农用地膜污染防治的意见》提出，接下来，要“完善可降解地膜评价认证和降解产物检测评估体系，加强可降解地膜产品操作性、功能性、可控性等的农田适宜性评价，开展新产品的对比试验，进一步降低产品成本，在符合标准基础上开展可降解地膜示范推广 ”。

**值得注意的是，生物可降解塑料虽然具有可降解的明显优势，****却也可能对环境存在潜在负面影响。**有研究指出，生产可生物降解地膜和生产传统地膜的加工技术相同，虽然有生产商会使用低毒性的可生物降解添加剂来取代油性、合成添加剂，但通常更多人用到的添加剂仍与传统地膜所使用的类似。当可生物降解地膜完全进入到农业土壤中，其含有的所有物质都会被释放到土壤中，并与土壤中的天然微生物以及农耕的植物进行直接的接触，造成潜在污染。因此，在大面积推广可降解塑料之前，还需要进一步对可生物降解地膜进行生态毒性的评估。

渔业：目前仍被忽视的领域

《2021年中国海洋生态环境状况公报》指出，塑料是我国海洋垃圾的主要类型。**在海面漂浮垃圾、海滩垃圾和海底垃圾中，塑料垃圾分别占92.9%、75.9%和83.3%，**塑料类垃圾主要为塑料绳、塑料碎片、泡沫和塑料袋等。这些塑料垃圾中，除了河流和陆地泄漏的垃圾之外，也有渔业工作和渔民生活泄漏的塑料垃圾。

研究发现，丢弃量较大的渔业作业塑料垃圾包括损坏或废弃的渔网具、废弃泡沫浮具、箱板等，这些塑料垃圾的产生主要发生在海洋捕捞拖网、张网和流刺网等作业以及海水网箱养殖过程中。

通常来说，由于网具价值较高，渔民会尽力打捞上船修补后再用、或卖给回收机构处理，但仍有少部分网具因遇到障碍无法收回或遇到紧急情况时被迫丢弃。同时，如果遭遇台风天气，也可能导致海水养殖网箱被摧毁或网衣破损丢失。此外，网具漂浮材料和渔获物储存用的泡沫塑料箱虽然可循环利用，但使用过程中会存在少部分发生破损而被遗弃入海的情况，进入海洋环境的泡沫浮具、箱板多来源于此。

除了渔业作业塑料垃圾之外，渔民在海上生活也会产生生活废弃塑料垃圾。研究调查显示，随着生活水平的改善，约80%的船员饮用小瓶装矿泉水，约20%饮用大桶装矿泉水或将船上携带的淡水烧煮后饮用。塑料袋也被渔民普遍使用。由于渔船储存空间有限，渔民又相对缺乏环保意识，将矿泉水瓶、塑料袋等用完后扔入大海的概率较高。

**在这些容易造成塑料垃圾的环境泄漏的情况下，可降解塑料适合成为传统塑料的替代品。**但要满足渔业的需求，可降解塑料还有很长的路要走。

首先，在技术上需要研发出能在海洋中相对较快降解的产品。相较于土壤环境，海洋环境存在高盐分、低微生物密度的特点，在陆地上可以利用微生物酶促反应降解的塑料制品，往往在海洋环境中就会降解失效。**有研究表明，生物降解材料PLA、PBAT、PHA、PCL在海水中的降解率均小于10%，其中市面上主要材料PLA在海水中的降解率更是不到1%。**这对渔业中适合使用的可降解塑料提出了很高的要求，需要加紧海水降解产品的研究和开发，开拓相关领域。

有业内专家指出，如果有合适的产品的话，渔业中的可降解产品将是一个非常大的市场。不过，除了需要开发出能在海水中自行降解的产品，生产商还需要在产品寿命期内保证耐久性和牢固性，以防风浪对其造成损坏、给渔民带来经济损失，同时还要做到降低成本、让渔民能够承受可降解塑料的价格。

医药业：生物可降解塑料发展趋势良好

医疗行业是生物可降解材料应用的重要领域。与农业和渔业不同，生物可降解材料在医疗行业所起到的作用与环境保护的关系相对较小，也更少需要考虑成本的问题。对于医疗行业来说，人们更看重生物可降解材料的特殊性能。

目前来看，PHA和PCL具有良好的热塑性、成型加工性和生物相容性，多用作手术缝合线、骨折固定装置、器官修复、人工皮肤、组织细胞工程等，使用生物降解缝线可以免去病人拆线的痛苦，使用内置的生物降解修复装置可以减少排异和感染风险。

此外，由于生物可降解塑料的性能是可控的，研究人员也会根据使用环境来调整材料的性能、调整降解的时间，以配合药物缓释和体内降解的周期，来更好地满足医疗场景对于性能的精确需求。

正是因为生物可降解材料的这些特质能在医疗和药物方面得到实际应用，因此在高端市场具有发展潜力。

生活：可降解塑料是否适合被应用在生活领域仍待探讨

生活领域是目前可降解塑料使用最多的领域。

清华大学环境学院的研究团队统计发现，可降解塑料袋（38.34%）和餐盒具（38.82%）合计占可降解塑料制品消费总量的77%。

然而，根据该团队现场调研与实证数据核算，接近97%的可降解塑料使用废弃后会被环卫体系送去焚烧和卫生填埋，直接进入环境的比例约3%，仅有不到0.01%进入工业堆肥与厌氧消化等发酵降解阶段。

这意味着可降解塑料并未真正得到降解，而是跟传统塑料一样，进入了垃圾焚烧、填埋设施，无法带来环境优势，甚至产生的环境影响要大于传统塑料——被填埋的PLA在填埋设施中的碳排放当量要超出传统塑料约35%。

理论上，可降解塑料袋应该和厨余垃圾一起进入厨余处理设施，最终被利用转换为肥料或燃气。经过厨余处理设施处理后的可降解塑料垃圾会产生较小的环境影响，大约为焚烧设施的30%、填埋设施的15%。

然而，由于可降解塑料和传统塑料在外观、颜色上都区别很小，难以通过色选机、浮选机、机械分选机等实现有效分选，二者难以分辨。这给普通消费者在垃圾分类时带来了难度，为进入厨余处理设施前预处理阶段的分类造成了麻烦，也会影响后续的分类回收。

对普通人来说，在进行垃圾分类时，无法确保自己能将可降解塑料垃圾正确投入湿垃圾的分类中；对于垃圾处理厂来说，绝大多数厨余处理设施在预处理阶段会直接剔除塑料制品形状的杂质，无法区分可降解塑料和传统塑料，导致最终能进入生物质发酵系统中的剩余可降解塑料制品实际少于5%；在回收阶段，由于做不到可降解塑料与传统塑料的分类，二者会被一并收走，但混有可降解塑料的塑料再生制品，其再生价值会降低20%以上。

正如清华大学的研究团队所强调的，如果不注重可降解塑料的使用场景而大规模推广使用，可能不仅不能产生环保效益，甚至背道而驰，增加巨大的社会成本。

参考资料

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[3]丁豪杰, 苏奇倩, 李林,等. 土壤农用地膜微生物降解研究进展[J]. 中国环境科学, 2021, 41(9):14.

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[6]胡宇鹏,温宗国. 可降解塑料真的被降解了吗,《环球》杂志第8期

[7]高白羽. 中国对生物可降解塑料的态度转向谨慎. 中外对话

[8]上海浦东益科循环科技推广中心. 可降解塑料应用效果评估综述

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