生物降解塑料真的减碳吗

2023-04-03 17:01:59 来源：科普中国

自2020年9月国家提出2030年实现“碳达峰”与2060年实现“碳中和”的“双碳”目标以来，时间过去两年有余。在这两年里，绿色低碳发展理念逐渐深入人心。在生活中，生物降解塑料袋和无纺布袋逐渐替代了一次性塑料袋，生物降解塑料餐具逐渐替代了一次性餐具。被认为是“环保”、“绿色”的生物降解塑料得到了越来越多的关注，正在进入人们生活的方方面面。

然而，以生物降解塑料替代传统塑料，带来的环保收益到底有多大？生物降解塑料，是良好的一次性塑料产品替代方案吗？摆脱塑缚带你从碳减排的角度，从产品的全生命周期评估，用数据揭晓答案。

(资料图)

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塑料分为哪些种类？

首先，我们需要明确塑料的种类，下表列举了部分较为常见的塑料：

按降解性能来分，塑料可以被分成不可降解的传统塑料和可降解塑料。根据《可降解塑料制品的分类与标识规范指南》中的定义，可降解塑料指的是能在自然界、特定堆肥化条件或厌氧消化条件下，由微生物作用最终完全降解变成二氧化碳或/和甲烷、水、矿化无机盐以及新的生物质（如微生物死体等）的塑料。其中降解条件为需氧生物降解的可降解塑料就是生物可降解塑料。

在可降解塑料中，又可根据原料成分来源分为化石基可降解塑料和生物基可降解塑料，其中化石基可降解塑料是以化石能源为原料生产，产品主要类型包括 PBAT、PBS 等类型；生物基可降解塑料主要是以玉米、秸秆等生物基材为原料生产，主要包括 PLA、PHA 等类型[1]。

需要注意的是，即使化石基生物降解塑料是以化石能源为原料生产的，但因其可以彻底被微生物降解，所以依然叫“生物降解塑料”。而生物基的不可降解塑料即使含有“生物”二字，因其不可降解的特性，也依然无法被归为生物降解塑料。

图丨《馅饼还是陷阱：关于生物可降解塑料的10个Q&A》

理论上，生物降解塑料的碳排放和能耗是否更低？

明确了塑料的降解性能和原料，我们将能进一步理解下图不同塑料材质的排放和能耗，先看以下两张图，来源于侯冠一团队2022年1月发表的研究《生物降解塑料产业现状与未来发展》[2]。

图中分别列举了化石基不可降解塑料:高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)；生物基不可降解塑料：生物基聚乙烯(Bio-PE)、；生物基生物降解塑料PLA、PHA和化石基生物降解塑料PBAT、PPC这几种塑料在全生命周期中所消耗的非可再生能源（包括原油、原煤、天然气等）和碳排放。

图丨生物降解塑料产业现状与未来发展

**这份研究结论表明，无论能否降解，生物基塑料使所消耗的能源、所产生的碳排要远远低于化石基塑料。**如果使用能耗最低的生物降解PHA塑料替代不可降解的PE，能节省近70%能耗。此外，PLA几乎能算是“碳中和”产品，PHA还能实现“负碳”，是当之无愧的绿色塑料。

原因在于，大多数生物基塑料的原料来自于玉米、甘蔗或其他植物，植物生长过程中会吸收大气中的二氧化碳(CO2)，相当于从大气中除去了一部分的二氧化碳，这时，如果使用这些吸收了二氧化碳的植物来生产生物基塑料，二氧化碳相当于被“封”在了该产品里，且整个产品寿命期内都会保持二氧化碳的储存状态。即使在加工制备、合成转化阶段会产生部分的碳排放，但这部分碳排放往往会被植物生长过程中吸收的二氧化碳所抵消。因此，生物基塑料在减少对有限化石资源的依赖和减少温室气体排放方面具有优于化石基塑料的独特优势。

那么如果都是化石基呢？可降解塑料和不可降解塑料又会有什么差别？从图中得知，可降解的PBAT和PPC这两种材料的能耗要高于不可降解的PE，碳排放相对偏低。

该研究认为，使用生物基可降解塑料替代传统塑料，能有效减少能耗和碳排放，带来较好的环境效益。

然而碳排放不是评判环境影响的唯一维度，把问题放回现实中看，生物来源的物质不稳定，产量受限，而且占用大量土地，对于水资源的需求也较高，生产效率远赶不上人工合成的物质。这可能也是相比于生物基可降解塑料，**化石基可降解塑料产能迅速增长的原因：**根据现有建设和规划情况来看，化石基可降解塑料之一的PBAT在2025年的产量将达到1150万公吨，而生物基可降解塑料PLA的产量将仅达到380万吨[3]。

但如果使用化石基可降解塑料（而非生物基可降解塑料）替代传统塑料，将无法为减少碳排放做出大的贡献，甚至还会造成更高的能耗。[4]

现实中生物基可降解塑料能否达成良好的减碳效应？

虽然使用生物基原料能够减少与化石原料生产相关的碳排放，但是将生物原料加工成塑料的过程也会产生其他显著的碳排放来源，比如土地利用改变，工业化农业生产的农药、化肥的大量使用，以及收割、运输和加工过程等。因此**在国际环境法中心（CIEL）的报告《塑料与气候》[5]中，将生物基塑料或生物可降解塑料定义为“虚假的解决方案”，**要么未能缓解塑料生命周期的温室气体影响，要么可能加剧此类影响，并可能加剧其他环境影响和健康影响。

何况，生物基可降解塑料在某些环境下（如淡水或海洋）无法实现降解，且现在国内的生物质堆肥处理设施暂未跟上生物降解塑料降解的标准，绝大多数生物降解塑料依然在使用传统的焚烧或填埋处理。

清华大学联合中国石化最新发布的报告指出[3]，废弃可降解塑料制品目前主要流向受控焚烧和卫生填埋（合计约占96.77%），剩余不到4%的废弃可降解塑料分别流向厨余垃圾工业堆肥（0.001%）、厨余垃圾厌氧发酵（0.006%）、泄露进入环境（3.10%）。

这主要是因为，生活中常用的可降解塑料（塑料袋、餐具、吸管等）经常会跟其他垃圾一起被丢器，混合进入垃圾焚烧、填埋设施。现阶段，一方面我国已有的末端垃圾分选设施难以将可降解塑料和传统塑料分开，导致可降解塑料往往会被当成普通塑料去焚烧或填埋；另一方面，生物质处理设施的运行时间周期远短于目前可降解塑料所需的降解时长，导致设施已经运行完毕，但其中的可降解塑料还未得到完全降解。

图丨可降解塑料的环境影响评价与政策支撑研究报告

然而，此前研究的结论，即“生物降解塑料碳排放低于传统塑料”，是基于“生物降解塑料受到妥善处理”这个前提得出的。如果生物降解塑料垃圾在后端被焚烧或填埋，产生的碳排放要远远高于侯冠一团队呈现的结果。根据上述清华大学的报告，1kg的PLA光是在填埋设施的CO₂排放当量高达为3.1kg，而侯冠一团队计算得到1kg的PLA全生命流程总排放仅0.6kg二氧化碳当量，二者有5倍的差距。

因此，**我们仍需要谨慎考虑生物降解塑料的使用场景和应用领域。**比如生活领域应用最多的可降解塑料袋、餐盒、一次性餐盒，通常会被焚烧或填埋，那么需要更加谨慎推广，以避免在付出巨大成本后无法取得良好的减碳和环保效果。又比如通常来说会被遗弃在农田里、大多会自然降解的农业地膜，可以进一步了解降解机理及影响，在科学评估其环境安全性和可控性后推广。在生物降解塑料这个赛道越来越“热”的时候，政府更应该严格做好把关，防止产能盲目扩张，引导生物降解塑料健康发展。