研究 | 生物降解塑料并不等同于低环境影响

编者按：本文转载自微信公众号：摆脱塑缚（ID：baituosufu0705）

北京石油化工学院与自然资源保护协会于 2020 年 12 月联合发布了《中国塑料的环境足迹评估》报告，其中评价了生物降解塑料的环境足迹。报告分析表明：不同品类的可降解塑料环境绩效差异显著；在塑料领域，“可降解”并非资源节约、环境友好的代名词；塑料的本质碳龄及其在产品链中的位置，很大程度上决定了它们的相对环境友好性。下文将展开介绍。

1. 生物降解塑料的构成

生物降解塑料是可降解塑料中的一种，可降解塑料还包括光降解塑料和热氧降解塑料。相对于传统塑料而言，生物降解塑料同时立足于塑料垃圾滞留困境与资源耗竭问题，寻求来自人类社会经济系统的末端处置方案，以及来自自然经济系统的资源耗竭解决方案。

生物降解塑料的产品包括PLA（聚乳酸）、PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（己二酸丁二醇酯 -co- 对苯二甲酸丁二醇酯）、PGA（聚乙醇酸）、PCL（脂肪族聚酯）、PHA（聚羟基脂肪酸酯）、PPC（聚碳酸亚丙酯），上述产品在全球及中国的构成如下图所示。

全球及中国生物降解塑料的产品构成

报告介绍了部分产品的性能：

PLA 用于注塑、薄膜、片材、纤维几乎各种塑料用途，被认为具有逐步取代传统塑料的潜力。一代 PLA 以谷物、木薯等农产品为原料（存在与粮争地的风险），二代 PLA以秸秆等农业及农产品加工剩余物为原料。全球及国内已有的 PLA 装置主要是一代装置，玉米是国内 PLA 的主要生产原料。

PBS 由SA（丁二酸）和 BDO（1，4 丁二醇）缩聚而成，是目前世界公认的综合性能最好的可完全降解塑料品种，但是存在抗撕裂性能较差和韧性不高的缺点。

PBAT 是热塑性可降解塑料，成膜性能良好，可以克服 PBS 抗撕裂性能较差和韧性不高的缺点，是替代传统塑料中最富技术优势、成本优势的可降解塑料品类。

PPC 是CO2（二氧化碳）和 PO（环氧丙烷）的交替共聚物，被评价为可“抑制温室气体排放”。PPC 具有高阻隔性（隔氧性）和生物相容性，目前主要用于农膜、食品及医药品包装、餐具等领域。

2. 生物降解塑料的环境足迹

注：环境足迹包括水足迹、碳足迹以及能源足迹：

（1）水足迹衡量的是“隐藏”在人们每天购买和使用的产品、服务和流程中被消耗的水量，通常不被产品或服务的最终用户看到，但水已经在整个价值链中被消耗[2]。

（2）碳足迹是指人类活动产生的温室气体总量[3]。

（3）能源足迹由“全球足迹网络”定义，指所有用于提供非粮食和非饲料能源的区域的总和，如用于能源和燃料作物的耕地等[4]。

报告设置了三种情境，在评价谷物（玉米）基 PLA 的环境足迹的同时，将其与 PP（聚丙烯，一种传统塑料）的环境足迹相比较：

情境 1：既考虑玉米的碳库功能，也考虑秸秆在产业链的能源化利用。

情境 2：仅考虑玉米的碳库功能，是国内 PLA 生产的实景。

情境 3：既不考虑玉米的碳库功能也不考虑秸秆利用，描述的是 PLA 被丢弃在自然界，在自然环境又无法降解的情形。

在模拟国内 PLA 生产实景的情境 2 下，每吨 PLA 的能源足迹与 PP 大致相当，碳足迹不足 PP 的 10%，这归功于作物碳库功能沿着产品链从谷物传递到 PLA 产品之中。不过，谷物生产剩余物，即秸秆等的碳排放发生在分析边界之外，成为 PLA 原料的隐形“固废包袱”。

当 PLA 使用后被弃之不管（即情景 3）时，PLA 产品中的碳命运与传统塑料的碳命运并无本质区别。不仅如此，PLA 产品的水足迹较化石基的 PP、PE 还高 20%左右。

PLA 的环境足迹：基于 PP 树脂

如果化石基原料格局没有取得突破性进展，那么生产单位质量的 PBAT 或 PBS 产品的环境需求较传统的 PP、PE 树脂高：PBAT 和 PBS 的能源足迹分别是 PP 的 3 倍 和 2.5 倍，碳足迹是 PP 的 2.6 倍左右。

PBAT/PBS 的环境足迹：基于PP 树脂

纯 PPC 生产的 CO2 与PO（环氧丙烷）消耗配比约为 40% : 60%。PO 合成有三种工艺：氯醇法、间接氧化法、直接氧化法。当 PO 来自氯醇法路径时，生产 1 吨纯 PPC 的能耗是 PP 能耗的 2.5 倍，产生的碳足迹和水足迹是 PP 的3倍。当 PO 来自直接氧化工艺时，单位 PPC 的能源足迹、碳足迹仅为氯醇法的 60%左右，水足迹不足氯醇法的一半。该工艺环境友好度高，但技术难度大。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/zonghexinwen/2021/0513/1190.html