微生物降解塑料及全生物降解塑料
時間:2006-08-02
微生物降解塑料
目前，國際上工業發達的國家早已盛行對由微生物生成的聚羥基直鏈烷酸酯的研究和開發。
其中特別是聚羥基丁酸酯(PHB)有產量高和成型加工容易等優點。但因結晶度過高，脆而易碎，不能實際應用。后采用熱處理法控制其結晶結構和非結晶結構，從而制得有優異力學性能的PHB材料。另外英國的 ICI 公司開發出 PHB 與聚羥基戊酸酯(PHV)共聚的稱作 BIOPOL的產品，以制造洗發液容器和一次性剃刀等物。后又利用以乳酸菌的發酵產物——乳酸化學合成L－乳酸(PLA)，可制成薄膜和纖維，因在人體內部具有水分解性能，故可用于醫療領域。繼而又開發了一種乳酸與聚乙醇酸交酯的共聚物，已廣泛用作手術縫線。如交酯類與內酯類的共聚物的多種乳酸共聚物也兼具水分解和生物降解性能，但也存在易水解，使貯存時間縮短的缺點。此外，由于微生物的水溶性多糖，在含水5%－10%，加熱和100KG／cm2加壓下可制得生物降解塑料。再有，正在研制由細菌生產的纖維素和聚谷氨酸以用作功能性材料。另外，業已制得3－羥基丁酸酯與4－羥基丁酸酯共聚物 P(3HB－4HB)。隨著4－羥基丁酸酯單元的增加，共聚物由結晶性的硬塑料向富有彈性的橡膠態過渡，且兼具良好的熱穩定性，可加工成透明的薄膜和強度很高的纖維。
全生物降解塑料
(一)肇慶市華芳降解塑料有限公司自行研究，另辟技術路線，走生物降解的路子，已在生物降解塑料的開發上取得重大的技術突破。該全生物降解塑料不同于降解率只有10%～30%的可降解塑料，也不是塑料母料，而是能設定降解時間，100%降解的，有市場競爭力，能完全替代塑料的產品。其使用的主要原料是可再生資源，即淀粉、聚乙烯醇(PVA)和甘油復合助劑等。
由國家塑料制品質量監督檢驗中心、聚合物成型裝備國家工程研究中心、華南理工大學聚合物加工工程教育部重點實驗分析中心出具的檢測報告顯示，全生物降解塑料系列已達到國內外領先水平。主要技術指標為：28天生物降解率≥66.6%(國家標準為≥10%、國際標準為≥15%)，薄膜縱橫向強度〉30Mpa、斷裂伸長〉600%，角撕裂強度為54.8KN／m－84.7KN／m，分別比世界上最好的意大利Mater－Bi公司產品同項指標高出一倍以上。粒料生產成本僅為9500元／噸左右，是目前PE 粒料的 90%。
目前，全生物降解塑料已完成了產品中試，并應用擁有國際專利的電磁動態(比一般設備節電30%－50%)制粒設備和通用型吹膜設備，完成了工業化生產的調試。
據專家介紹，華芳公司研制的完全生物降解塑料使用的主要原料完全立足國內的可再生資源，即由玉米、土豆、木薯中得到的淀粉占60%；由石灰巖、焦炭中得到的聚乙烯醇(PVA)占 20%；由動植物中得到的甘油占 15%；以及技術核心增塑劑、濕強劑，占5%共混組成。專家說，用這些原料制成的完全生物降解塑料在生產過程以及廢棄后，均不會造成環境污染，產品最終變成了多種生物群，二氧化碳和水，回歸自然。“全生物降解塑料產品”使用的原料都是來源十自然資源，因而產品全部能夠降解，對環境不但沒有任何破壞作用，還能夠改良土壤條件，有利于各種植物的生長。
全降解塑料產品不是塑料母料，也不是添加劑，而是直接生產各種類型全生物降解塑料的終端產品。并且可以按照生產生活需要，通過調整配方結構，使產品的降解時間按需要進行控制，像地膜可以安排在3 年左右降解，購物袋可設計為廢棄以后兩個月降解，各種包裝物、一次性器皿 8 個月降解等等。
據了解，華芳公司在推動上游產業滿足供給的前提下，正在探討和進行以省市為區域的項目投資合作。一般規模可投資 5000 萬元，形成年產5 萬噸粒料能力。目前這種粒料市場競爭價為13000元／噸。可供生產各種包裝膜、農用地膜、一次性餐具、農副產品包裝器具、各種農用一次性使用的器皿等。
(二)福建省綠環投資發展有限公司研制出淀粉基生物全降解包裝新技術材料及制品，其質地細膩、色澤好、隔熱性能好、強度高且有韌性、可完全生物降解、無毒無害、成本低廉、附加值高、使用后回收有利用價值。淀粉基生物全降解包裝及制品是以農業可再生資源天然高分子淀粉為基料(淀粉主要來自于玉米、薯類等農作物)，以微生物發酵生產的生物全降解包裝，徹底避免了發泡塑料餐具和包裝物對環境造成的白色污染。
(三)全生物降解塑料在國際產品方面已有四大品牌：美國的 NOVON、意大利的 Mater－Bi、英國的 BIOPODT 和日本的BIONOLE，而從產品的力學性能、降解性能、生產工藝及規模等因素考慮，真正形成工業化生產的只有意大利的 Mater－Bi。而MATER－Bi 的不足之處是不能在0℃～50℃以外，相對濕度在 30℃～80℃以外的低溫、高溫及高濕的環境中使用。同時Mater－Bi 產品的價格高達 7000 多美元／噸，因而產品很難在世界范圍內推廣應用。
我國的全生物降解塑料關鍵技術的先進性表現在克服了世界著名的意大利 Mater－Bi產品在耐候、耐濕及膜在高淀粉含量的情況下，干、濕強度不高的缺點，使用了補強劑、濕強劑及耐寒劑以擴大產品的應用范圍。
時至今日，面對無回收價值的廢棄塑料污染環境問題，世界上還沒有一家企業能夠提供一種有效耐用可被市場接受的降解塑料。
