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几种主要的生物降解材料包装各有长短

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  新世纪将要面临两大问题,一是资源问题(能源问题);二是环境污染问题。

  由于石油资源的大量开采和石油产品消耗量的迅速增加,造成石油资源日趋枯竭(还有70 年的开采时间),环境污染日渐严重。特别是人们大量使用难以降解的塑料,造成的“白色污染”令人触目惊心,联合国推行的“CDM 计划(即清洁发展技术计划)”,目的是在世界范围内减少排放和降低环境污染。因此,寻找可持续发展的新资源,探索和研究环境友好材料,成为目前人类生存发展的一个重要课题。淀粉、纤维素等天然高分子材料,是靠植物的光合作用获得的,资源极其丰富,广泛存在于植物的果实、秆茎当中、并具有可持续发展性,且在自然环境中易降解,是解决上述问题的理想材料。由于天然高分子材料具有良好的生物降解性和资源可持续性,因此,开展生物降解材料的研究和应用,已引起世界各国政府的高度重视。

  塑料制品广泛使用曾给人们带来了许多方便和巨大的财富,但是,塑料垃圾也给人们带来了许多烦恼,更给人们带来灾难。塑料垃圾也称为“白色污染”,是当今世界重大的“公害”,已成为威胁生态环境的一个重要因素。因此,怎样解决“白色污染”问题,是当今世界各国政府以及社会各界一切有识之士高度重视的公共课题。

  目前,一些国家视降解塑料为继金属材料、无机材料和高分子材料之后的第四种重要应用材料,且已成为各工业发达国家争相研制和开发的重点。尤其近年来,国际上生物降解塑料的发展较为迅速。其产品已广泛应用于包装领域。但目前,世界上还没有一家企业能够提供一种有效耐用可被市场接受的降解塑料。世界上仅有美国、英国、意大利和日本能生产完全降解塑料,以垄断数十亿美元的国际市场。全生物降解塑料在国际产品方面已有四大品牌:美国的NOVON、意大利的Mater-Bi、英国的BLOPODT 和日本的BLONLE,真正形成工业化生产的只有意大利的Mater-Bi。产品仍有不足之处,且产品的价格高达7000 多美元/吨,很难大规模推广应用。

  塑料作为包装材料在进入我国的短短20 年里,我国塑料制品的产量已居世界第四位。2000年我国塑料制品总废弃量超过5000 万吨,上海市快餐业使用的塑料饭盒,每天达50 万只,北京每天达50 万只。用于处理快餐业垃圾污染的费用是生产价格的10 倍。全年耗资3~4 亿元。据统计,全国快餐盒用量100 亿只,并以每年至少15%的增长率增加。用于家电及仪器包装的塑料制品的产量是餐具的60~100 倍。全国用于治理环境污染的耗资令人触目惊心。每年用于环保的投资1000 亿元左右,1989 年到1995 年达800 亿元,1996 年至2000 年达4500 亿元,严重制约了我国的经济发展。塑料包装制品的难以降解性,其“白色污染”的严重危害性已经给社会和环境造成了难以估量的损失,每年浪费大量的掩埋垃圾的土地。以城市为中心的环境污染在不断加剧,而且向农村蔓延,环境污染日益加重。如不加以控制和制止,将会给我们的子孙后代、给我们生活的地球带来极大的不良影响。这方面已引起世界各国政府的重视,积极采取措施加以制止,并寻求新的替代品,以解决环境污染问题。面对这种现状,国务院通过了《关于环境保护若干问题的决定》等文件,国家还制定了171 项环保国家标准和行业标准,新颁布了500 多项地方环保法规。我国是《蒙特利尔决定》和《维也纳宣言》的签约国,文件中明确规定了EPS 泡沫塑料受到限制使用的期限。

  从国际市场看,凡是塑料制品包装物,特别是塑料食品包装物,均难以进入国际市场。我国加入WTO 以后,怎样保护国内民族工业,扩大出口,在很大程度上取决于产品包装技术的发展。近年来,我国出口到欧美的冰箱、电视机等产品由于内部包装材料不符合国外出口的要求,受到高额罚金,不仅受到经济损失,而且影响我国的国际形象。美国、日本、德国等发达国家已明令禁止使用一次性塑料餐具,对家电和仪器包装的塑料制品也开始加大力度加以禁止。自1989 年起,丹麦、荷兰、美国、英国、法国、意大利、日本等国家,在限制或禁用普通非降解塑料包装的同时,都做出相应规定,欧共体在1991 年提出,到2001 年1 月全部停止使用非降解塑料包装物。在我国继《环境保护法》之后,《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》已于1996 年4月1 日开始实行。因此,根除“白色污染”这一公害为世界人民所共识。

  20 世纪80 年代中期,世界各国科技工作者从塑料制品的回收,到寻求用新的材料代替不可降解的塑料,作了大量的探索性的工作。

  几种主要降解材料比较

  根据降解方式不同,目前,主要分为五大类:双降解塑料;纸制品;草纤维;聚丙烯;全生物降解包装材料。

  1.双降解塑料:在塑料里面加淀粉称为生物降解塑料,加光降解引发剂称为光降解塑料,同时加入淀粉和光降解引发剂的称为双降解塑料。双降解塑料由于不能完全降解成分子状态,只能降解成小碎片或粉末,对生态环境的破坏一点不能减弱,反而更甚;光降解塑料和双降解塑料中的光敏剂有不同程度的毒性,有的甚至是致癌物。1995 年美国FDA(Roed and Drug Administration食品和药物管理局的简称)就明文规定光降解塑料不能用于接触食品包装。光降解引发剂大多是由蒽、菲、茂、苯酮、烷基胺、蒽醌及其衍生物组成,这几种化合物哪一种都是有毒物质,接触久了会致癌。这些化合物在光照下产生自由基,而自由基在衰老、致病因素等方面都会对人体产生很大的影响,这是人所共知的,并且对自然环境造成的危害很大。

  2.聚丙烯:聚丙烯是在原国家经贸委发出“禁止一次性发泡塑料餐具”的6 号令之后,在我国市场才开始逐渐形成起来的。因为原国家经贸委禁止的的“发泡塑料”,没有禁止“非发泡塑料”制品,一部分人则钻了国家政策的空子。聚丙烯的毒性已经引起北京市政府学生营养餐办公室的注意,北京已经开始禁止聚丙烯餐具在中小学生中使用。

  3.草纤维类包装材料:由于草纤维类包装材料的颜色、卫生、能耗问题难以解决,限制了该类材料的应用。1999 年12 月由原国家经贸委组织,国家技术监督局颁发包装材料的标准中,对包装材料的颜色、卫生、重金属作为重点考察项目,限制了该类材料在市场的应用。而且草纤维类包装材料强度问题也没有解决,不能作为家电及仪器的防震包装,成本较高。

  4.纸制品包装材料:出于纸制品包装材料需要大量的纸浆,而且根据不同的要求还加入大量的木质纸浆(如方便面碗需要加入木质纸浆85-100%,才能保持方便面碗的强度和挺括),这样纸制品所用的纸浆前期污染十分严重,木质纸浆对于自然资源的影响也是相当大的。所以,其应用受到限制。美国上世纪80 年代大量使用纸制品包装制品,到现在已基本由淀粉类生物降解材料所代替。

  5.全生物降解包装材料:90 年代初,我国同美国、德国、日本和韩国等发达国家相继开展以淀粉为原料的生物降解包装材料的研究,取得了可喜的成果。生物降解型聚合物作为一种可自然降解材料,在环境保护方面起到了独特的作用,其研究和开发也得到了迅速发展。所谓生物降解材料必须是能被微生物完全消化,并只产生自然副产物(二氧化碳、甲烷、水、生物质等)的材料。淀粉是一年生植物的果实,可以是大米淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉等。淀粉作为一次性包装材料,生产和使用过程中无污染,而且使用后可做饲料,用于鱼及其他动物的喂养,也可降解后做肥料。