降解塑料知識科普

2020年1月，國家發改委發布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》。

《意見》明确：

到2020年底

到2020年底，直轄市、省會城市、計劃單列市城市建成區的商場、超市、藥店、書店等場所以及餐飲打包外賣服務和各類展會活動，禁止使用不可降解塑料袋，集貿市場規範和限制使用不可降解塑料袋；

到2022年底實施範圍擴大至全部地級以上城市建成區和沿海地區縣城建成區。

到2025年底

到2025年底，上述區域的集貿市場禁止使用不可降解塑料袋。鼓勵有條件的地方，在城鄉結合部、鄉鎮和農村地區集市等場所停止使用不可降解塑料袋。

降解塑料

降解塑料是一個大的概念，它是在規定環境條件下，經過一段時間和包含一個或更多步驟，導緻材料化學結構的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子質量、結構或機械強度）和/或發生破碎的塑料。其中，光降解塑料、熱氧降解塑料屬于破裂性塑料，不應歸結在生物降解塑料中。降解塑料應使用能反映性能變化的标準試驗方法進行測試，并按降解方式和使用周期确定其類别。不結合降解塑料類型及其降解環境條件，而籠統地說降解塑料，并不是說該類塑料就是能夠完全降解為對環境無害的物質。

目前，全球生物降解塑料産能已達1000kt左右，并以每年超過20%的速度增長；我國生物降解塑料作為“十三五”期間塑料行業發展的重點，得到快速發展：國内産能已達500kt左右，其中PLA 産能已達50kt/年，PBAT産能已超200kt/年，并且還有大批生産線正在建設或計劃建設中，PHA、PCL、PPC等材料産能和使用量也都在不斷增大，相信在“十四五”期間生物降解塑料還将得到更好的發展。

Q: 什麼是生物降解材料？

A:生物降解材料包括了生物降解天然高分子材料如纖維素、澱粉、紙等，也包括了生物合成或化學合成得到的生物降解塑料等。

生物降解塑料，是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最終完全降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質（如微生物死體等）。

要注意的是每一種生物降解材料包括紙等，其降解都需要一定環境條件，如果在不具備降解條件尤其是微生物生活條件下，其降解會很慢；同時，也并不是每一種生物降解材料在任何環境條件下都能夠快速降解。因此，對待生物降解材料，應該從其環境條件出發，結合材料本身結構等進行分析判定其是否為生物降解材料。如何判斷一種材料是否可以生物降解，國際上和中國都出台了一系列的檢測方法标準，這在标準問題中進行回答。

Q: 生物降解塑料都有哪些種類？

A:根據生物降解塑料的原料來源，可将其分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。

生物基生物降解塑料主要可分為四類：第一類為天然材料直接加工得到的塑料，目前市場上，利用天然高分子生産的生物降解塑料，主要有熱塑性澱粉、生物纖維素、多糖類和聚氨基酸以及其共混改性、化學改性的産物；第二類為微生物發酵和化學合成共同參與得到的聚合物，如聚乳酸（PLA)等；第三類為由微生物直接合成的聚合物，如聚羟基烷酸酯（PHA)等；第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。

石化基生物降解塑料是指以化學合成的方法将石化産品單體聚合而得的塑料，如聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、二氧化碳共聚物（PPC）、聚乙醇酸（PGA)等。

Q: 生物降解塑料的規模化生産是否會

導緻到糧食危機？

A:目前，全球生物降解塑料的産能約為100萬噸左右，年增長率約20%~30%，目前還是化石基來源的PBAT等生物降解塑料為主。這些塑料中以玉米澱粉為原料制備的生物降解塑料主要為聚乳酸，目前聚乳酸全球産能約為28萬噸/年，表觀消費量約為16萬噸/年。即使按照一些報道中的聚乳酸産能建設在近幾年都實現的話，利用玉米澱粉為原料制備的生物降解塑料也不過百萬噸級左右，這對糧食還不會造成根本的影響。從近5年乃至更長時間内，發展生物降解塑料對糧食危機的影響程度是很低的。

Q: 什麼是可堆肥生物降解塑料？

A:堆肥化是産生堆肥的一種需氧處理方法。可堆肥，是指在堆肥過程中材料被生物分解的能力。一種材料包括紙、塑料等，如宣稱有堆肥能力，必須說明材料在堆肥化體系中（如标準試驗方法所示）可生物分解和崩解，并且在堆肥最終使用中是完全可生物分解的。堆肥必須符合相關的質量标準。質量标準如低重金屬含量、無生物毒性、無明顯可區分的殘留物。

Q: 工業化堆肥和家庭堆肥的區别？

A:肥是混合物生物分解得到的有機土壤調節劑。該混合物主要由植物殘餘組成，有時也含有一些有機材料和一定的無機物。堆肥的原料可以是城鄉的有機固體廢棄物，如農業作物稭稈、農村養殖糞便、城市生活垃圾、廚餘垃圾、市政污泥、食品工業廢渣等。堆肥化，産生堆肥的一種處理方法，是利用自然界廣泛存在的微生物，有控制地促進固體廢物中可降解有機物轉化成為穩定的腐殖質的生物化學過程。堆肥化根據微生物生長的過程及其是否給氧，可以分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化，好氧堆肥化是在氧氣存在下，有機物質分解的過程，最終産物是CO2、H2O、熱量和腐殖質，厭氧堆肥化是無氧條件下，厭氧微生物将有機物降解成CH4、CO2、H2O、熱量和腐殖質。通常說的堆肥化是指好氧堆肥化。

工業化堆肥是指在控制條件下，微生物對固體和半固體有機物質進行好氧中溫或高溫降解，産生穩定腐殖質的過程。一般周期為180天，但随着好氧堆肥技術變化，最短時間也有到30天甚至更短。

家庭堆肥是指在主要利用家庭廚餘或園林垃圾，進行好氧堆肥，用于生産供自家使用的堆肥過程。家庭堆肥的時間較工業堆肥時間長，但一般最長不超過一年。

無論是工業化堆肥和家庭堆肥，其所處理的有機垃圾，應有以下特征：

a) 生物分解性能（即材料原本的可生物分解性）；

b) 堆肥過程中的崩解性能；

c) 不會對生物分解過程産生不利影響；

d) 對最終堆肥質量産生不利影響，如：有害元素超量。

Q: 生物降解塑料隻能堆肥化處置？

A:這是不一定的。生物降解塑料能夠在堆肥條件下生物降解，也能夠在其他條件如厭氧消化裝置生物降解，也能夠在自然環境如土壤、海水等條件下生物降解，但具體和塑料的化學結構、制品的配方等以及降解環境條件有關系。籠統地說生物降解塑料隻能堆肥化處置是不對的。

像PHA、PBAT材料在海水、土壤、堆肥條件下都比較容易生物降解，而PLA在堆肥條件下比較容易生物降解，海水與土壤條件下降解周期或速度相對就會慢些。

Q: 生物降解塑料在土壤裡是否能完全

降解？

A:由于在自然界的土壤裡，溫度、水分、微生物等條件不可控，相比可堆肥化過程中條件受控的情況，其條件相對不可控。目前從生物降解地膜應用及其實驗室和野外降解實驗結果看，多數的生物降解塑料在野外土壤條件下是可以生物降解的，像PBAT、PHA、PCL、PBS等在正常氣候條件下5個月埋土情況下可以完全降解，且對植物不會造成影響；像PLA材料降解相對較慢，時間較長，但其和PBAT等材料共混後，從實驗結果看，也能在半年左右内被完全降解。下圖是我們在門頭溝利用自然土壤對PBAT、PBAT/PLA、PLA薄膜埋土實驗後的觀察結果，從照片可以看出，生物降解塑料在土壤濕度充足情況下，在北方春夏秋溫度合适情況下是可以被自然降解的。

Q: 在自然條件下，生物降解塑料降解

時間多長？

A:公衆特别關注在自然條件下，生物降解塑料降解時間多長，确實是這樣。但降解時間和自然條件及其塑料的結構與配方有關，不能一律概論。如果自然條件沒有賦予微生物生長或生命活動的一些适宜條件，對生物降解塑料甚至是天然高分子如紙、稭稈、木頭等來說，其降解也是會比較緩慢的，我們去郊外林地或山上時能看到一些沙土上的樹枝、木頭或紙很長時間内沒有被環境降解的現象，也是這個道理。

像PBAT材料制作的生物降解地膜在近5年全國的示範應用來看，快的時候4~5個月就能降解完全，在實際鋪膜應用即使作物收割當時沒有降解完全，但在翻耕後都能完全降解。

像PHA、PBAT材料在海水、（25±3）℃條件下，約在30-60天就能完全降解。

Q: 生物降解塑料在土壤裡是否能完全

降解？

A:由于在自然界的土壤裡，溫度、水分、微生物等條件不可控，相比可堆肥化過程中條件受控的情況，其條件相對不可控。目前從生物降解地膜應用及其實驗室和野外降解實驗結果看，多數的生物降解塑料在野外土壤條件下是可以生物降解的，像PBAT、PHA、PCL、PBS等在正常氣候條件下5個月埋土情況下可以完全降解，且對植物不會造成影響；像PLA材料降解相對較慢，時間較長，但其和PBAT等材料共混後，從實驗結果看，也能在半年左右内被完全降解。下圖是我們在門頭溝利用自然土壤對PBAT、PBAT/PLA、PLA薄膜埋土實驗後的觀察結果，從照片可以看出，生物降解塑料在土壤濕度充足情況下，在北方春夏秋溫度合适情況下是可以被自然降解的。

Q: 生物降解塑料的降解産物或降解後

會不會造成次生環境危害？

A:大家都特别關心生物降解塑料降解後的産物會不會對環境造成次生的危害，所以在對生物降解塑料的降解性能要求時增加了重金屬含量的指标，進行了嚴格的要求。

對可堆肥塑料其堆肥化後的堆肥進行了生态毒性試驗包括植物毒性試驗、蚯蚓毒性試驗等。

對土壤可降解的生物降解地膜除了降解性能、重金屬含量規定外，在新的國際标準中對生态毒性等也進行了規定。

因此，從目前看，符合标準要求的生物降解塑料其降解後對環境不會造成次生的危害。

Q: 生物降解塑料是否能夠回收？

A:生物降解塑料其實是塑料中的一個特殊品種，其回收再利用和傳統塑料是沒有多大的區别，可以進行物理回收再利用，即熔融再生和再加工利用。

隻不過因為它具備了生物降解的特性，所以比傳統塑料多了可以生物回收的途徑（如堆肥化處置），在地膜中應用中可以不再進行回收等。另外，生物降解塑料的化學結構主要是以酯鍵為主的化學結構，易進行堿或酸或醇降解，從而比起傳統塑料來可以進行化學回收，通過利用的單體回收辦法進行物質回收再利用。

Q: 生物降解塑料在垃圾分類和回收處

置中的作用有哪些？

A:

A:生物降解塑料從其設計和使用意義角度來講，在一次性制品及其使用後和有機垃圾混合情況下去生化處置情況下，或者是在像地膜制品使用後難以回收情況下，使用生物降解塑料其生物降解功能能體現的更加充分。但因為全球垃圾分類及其垃圾處置不是合理情況下，即使是歐美等發達國家在垃圾分類和處置非常規範情況下，總也會有一部分塑料包裝會被無意或有意地釋放到自然環境中，如果這部分制品能被用生物降解塑料替代，那麼也可以降低環境污染的風險。因此，生物降解塑料的使用，也可以認為是避免塑料垃圾被無意釋放到密閉垃圾系統外後對環境造成污染的一種預防性措施。另外，随着我國垃圾分類及其處置系統的完善，通過生物降解塑料垃圾袋的配方的調整，使其更加适合于城市有機生活垃圾生化處理的工藝，從而可以解決像目前居民小區在日常丢廚餘垃圾桶時，需要主動進行破袋而帶來個人衛生問題的苦惱了。

Q: 填埋或焚燒生物降解塑料和傳統塑料或傳統有機垃圾有什麼區别？

A:有些報道中認為生物降解塑料比起傳統塑料來在焚燒時會産生二惡英等次生危害。但生物降解塑料是傳統塑料的一種，其聚合物結構上也沒有氯元素等，焚燒時是不會有二惡英廢氣的。另外，生物降解塑料的聚酯結構，決定了其相比傳統塑料如聚乙烯等，主鍊上有機碳含量更低，在焚燒時候更容易充分燃燒。焚燒處理時，生物降解塑料比傳統塑料不會産生更多廢氣。

另外，在填埋時擔心生物降解塑料會釋放更多有害氣體，由于目前許多現代化的填埋場多數都會采用一些填埋過程中收集沼氣來能量回收的裝置，即使沒有回收沼氣也有相應的有機垃圾填埋後的沼氣釋放措施。在填埋場的垃圾中塑料的固體含量不到7%，且生物降解塑料目前的量也不到傳統塑料的1%，因此，即使填埋也不會有更多影響填埋場的沼氣的問題。

公衆對降解塑料的幾種誤解

認為生物降解塑料在空氣或使用中會降解。

部分消費者會誤認為生物降解塑料在使用過程中或者空氣中就會降解掉，因為生物降解塑料的降解需要溫度、濕度和微生物這些适合的條件下才會發生微生物降解，所以在日常使用或保存期内是不會被生物降解的。

認為生物降解在任意環境中會降解。

生物降解塑料因為品種不同、化學結構不同，在不同條件下降解行為是不同的，另外降解也如上所述是需要一定的外部環境條件，因此，生物降解塑料也不是在任意環境就能降解，目前看，多數生物降解塑料在土壤、海水、堆肥等環境中，在溫濕度合适條件下，會發生降解，會被微生物所分解。

因此，建議生物降解塑料像傳統塑料一樣，在使用廢棄後，能回收物理再利用的先回收再利用的，對不易回收或難回收的建議采用生物回收或化學回收。

認為生物降解塑料隻能堆肥。

生物降解塑料的降解條件和環境可以是多種，在堆肥、土壤、河水、海水等環境下，在溫濕度及其微生物适合情況下都可以發生降解，因此不僅僅是在堆肥條件下可以降解，也可以在土壤等條件下可以生物降解。但因為堆肥化是受控條件，相對來說，生物降解的過程更容易控制。

生物降解材料發展趨勢

以可循環、易回收、可降解為導向，研發推廣性能達标、綠色環保、經濟适用的塑料制品及替代産品，打造有利于規範回收和循環利用、減少塑料污染的新業态新模式，是我國進一步加強塑料污染治理的基本原則，更是生物降解塑料發展的方向。

我國在城市生活垃圾分類、電子商務包裝、郵政快件包裝、外賣包裝綠色化要求等綠色生産、消費領域出台的一系列法規和政策措施，大力推動綠色、循環、低碳發展，加快形成節約資源、保護環境的生産生活方式，已取得了一定成效，相信随着更多的國内外政策的逐步出台、落實和完善，我國生物降解塑料技術革新、檢測評價與标準體系越來越完善，有關生物降解塑料的制造、加工、應用、可回收等技術性等也将更加成熟，生物降解塑料的生産、銷售、使用都将向大規模工業化階段過度。

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