這些可降解材料你用過嗎？最嚴“限塑令”帶來新機遇

浙江新聞客戶端 記者 林婧 見習記者 何冬健 俞碧寅

可降解塑膠袋。

2021年，號稱我國史上最嚴的“限塑令”正式生效。

走進各大商場，曾經可以付費購買的塑膠袋消失了蹤影，環保袋取而代之，成為人手一隻的暢銷品。不少連鎖咖啡、奶茶店將塑膠吸管替換成了紙吸管的同時，卻也帶來了強度低、易吸溼等缺點。一時間，“用紙吸管喝奶茶有多難”成為了熱門話題，甚至有網友針對不同品牌使用的紙吸管進行了測評，分享個人“食用”體驗。

塑膠自發明以來，給人類的衣食住行帶來了巨大的進步，在家用電器、包裝材料、建築設施、醫療器械等領域都有著廣泛的應用。但由於其降解緩慢甚至不能降解，“白色汙染”問題日漸成為全球生態環境的不可承受之重。

那麼是否能夠開發一種可以代替塑膠的新材料，打破環境汙染的困擾，擺脫生態破壞的“枷鎖”？可降解材料有哪些前沿進展？日前，記者專訪了我省材料領域的專家學者，帶你一窺其中的奧秘。

與乳酸飲料同宗的

“聚乳酸”

走進杭州師範大學材料與化工學院教授李勇進的辦公室，桌上放著的一大袋吸管吸引了記者。“這個是完全可生物降解的吸管。”李勇進拿出一根斜口粗吸管捏了捏：“戳破奶茶蓋完全沒有問題，還能耐80℃高溫，不會喝著喝著就變形。”

李勇進告訴記者，這種吸管是用一種叫聚乳酸的材料製作的，原料是從玉米、馬鈴薯等生物質中提取的澱粉。澱粉發酵後產生了乳酸，乳酸再經過一定的化學變化就形成了聚乳酸。使用完後，聚乳酸在堆肥狀態下又能完全降解成為水和二氧化碳。因而，聚乳酸是一種完全生命週期的可降解、可迴圈的材料。

聚乳酸（PLA）可降解餐盒。

理想的生物可降解材料是這樣一種高分子材料，它使用效能優良、廢棄後可被環境微生物完全分解、最終迴歸大自然生態迴圈系統。可能不少人以為，可降解材料掩埋在自然環境中幾個星期後就會無影無蹤。李勇進指出，可降解材料的分解同樣需要時間和條件，但相較於一般塑膠完全降解上百年的時長，可降解塑膠的降解效率要高得多。

作為一種新型高分子材料，聚乳酸大多應用在包裝、一次性薄膜上，也可以作為工程塑膠使用在汽車、電器製造上，甚至也可以應用於醫療領域，目前有不少廠家正以聚乳酸作為熔噴布的原料，製作口罩。

“我今天穿的衣服就是用聚乳酸纖維做的，很舒適。” 李勇進指著自己的領子說，“在傳統塑膠使用的所有領域，它都有發揮本領的空間。”

材料雖好，推廣卻困難重重。原因之一在於聚乳酸本身的耐熱溫度不是很高。李勇進舉例，兩年前安徽豐原集團就曾因聚乳酸的耐熱問題請教他——他們發現吸塑過程中，當溫度達到70℃，聚乳酸變形十分嚴重，良品率僅有30%。

高居不下的成本也是聚乳酸製品推廣緩慢的原因。記者瞭解到，傳統塑膠製品的主要原料聚乙烯，市場上一噸的價格在1萬元左右。儘管聚乳酸屬於較便宜的可生物降解材料，目前的成本也要3萬元每噸。

當前，“生產成本”和“限塑令”的雙重壓力讓市場上出現不少“歪路子”的偽可降解制品。李勇進說，偽可降解制品中70%左右是聚乙烯、聚丙烯等傳統塑膠原料，加入了30%左右的澱粉和一點光敏劑。製品廢棄之後，在微生物、光等環境的作用下，澱粉雖然成功降解，但70%的聚乙烯仍然殘留，而且會變成碎片，更難處理。

李勇進提醒，在日常生活中，分辨真偽可降解制品的一大要素就是“可降解塑膠製品標識”，去年9月，中國輕工業聯合會制定併發布了《可降解塑膠製品的分類與標識規範指南》，其中規定了可降解塑膠“雙j” 字樣的圖形標識。

來自天然植物的

“奈米纖維素”

常見的一次性飯盒、一次性餐具、一次性塑膠袋……在杭州市化工研究院的展覽廳，這些可降解材料製品的外觀看上去，和我們平日使用的傳統塑膠產品別無二致。

杭州市化工研究院院長姚獻平如數家珍： “這些產品都是由澱粉衍生物和奈米纖維素相結合製成的。與其他只能部分降解的產品不同，它們在自然環境中6個月左右就可全部降解，徹底迴歸大自然，實現對環境的零汙染。”

姚獻平介紹，他研究的奈米纖維素是具有一維尺寸小於100奈米的微細纖維，粗細只有頭髮絲的兩萬分之一。可別被它“身輕體細”的表面迷惑了，這種生物材料的重量僅為鋼材重量的五分之一，但強度卻是其5倍。它還具有與玻璃纖維類似的低熱膨脹係數，應用範圍十分廣泛。

奈米纖維素製備流程現場之纖絲化製備。

“奈米纖維素的原料非常豐富，從理論上來說，所有植物的纖維素都能成為它的素材。”姚獻平說，奈米纖維素主要由樹木、廢木材、植物和廢紙等天然生物質製成，由於其原始成分，該材料是可回收和可生物降解的。因此，奈米纖維素可以與澱粉衍生物、生物降解高分子材料等相結合用來開發全降解生物質新材料，替代難以降解、會對環境造成嚴重汙染的一次性塑膠。

“實驗發現，奈米纖維素天然無毒且具有優良的阻隔效能，可以用來製備食品用防油紙和一次性紙餐具。在它的包裹下，氧氣和水蒸氣進不去、出不來，在食品保鮮方面也能大放異彩。”姚獻平說。

奈米纖維素製備流程現場之取樣。

此外，奈米纖維素還具有輕質高強、生物相容性好等特點。藉助這些特性，可用於汽車、飛機等交通工具高強輕量化材料，還可作為化妝品營養物的匯入材料以及生物醫學材料。幾年前，德國透過3D列印技術，利用木質奈米纖維素，製成了移植用的人造耳朵。這種人造耳朵可為先天性耳廓畸形兒童重建耳廓，使畸形耳朵得以補救，而且不會影響聽力。

目前，姚獻平團隊在華南理工大學、杭州機電設計研究院等專家團隊合作下，已建成國內首條100kg/d微奈米纖維素的中試線，已在奈米纖維素綠色、低成本、連續化製備關鍵技術上取得重大突破。

姚獻平告訴記者，零水分的奈米纖維素，國際市場上每噸價格在100萬元人民幣以上，等中試線成熟、產業線大量投入以後，團隊有信心將成本降到10萬元以下。

“現階段全世界這項新材料的研究也是起步不久，造價成本高，市場能否接受還是一個問題，但是透過聯合技術攻關，我們有信心趕上世界先進水平。”姚獻平滿懷自信。

馮傑教授使用可降解塑膠袋在超市購物。

防治無處不在的

“白色垃圾”

近年來，科學家陸續在地球上人跡罕至的環境裡發現了“白色垃圾”的痕跡。2019年，有探險家在馬裡亞納海溝的底部10927米處“巧遇”塑膠垃圾。這個人類能達到的地球最深處，也遭到了“白色垃圾”的入侵。

有學者認為，若干年後，海洋中的塑膠垃圾可能會與海洋中的魚類一樣多。由於塑膠垃圾無處不在，人類已難以在地球上找到不被汙染的淨土。

公開資料顯示，全世界每年大約生產3。7億噸塑膠，相當於250萬隻藍鯨的重量，其中90%以上的產品都沒有回收利用。2020年由自然資源保護協會和北京石油化工學院釋出的《中國塑膠的環境足跡評估》指出，截至2019年，全國初級形態塑膠產量累計已超過10億噸，我國現已成為全球最大的塑膠生產國與消費國。

與“白色汙染”相比，微塑膠的粒徑範圍從幾微米到幾毫米，是形狀多樣的非均勻塑膠顆粒混合體，肉眼往往難以分辨，有學者曾形象地將它與“PM2。5”做類比。

目前，對微塑膠汙染的研究大多集中海洋環境中，發現在海底和一些深海海域有著高濃度的微塑膠，同時也有越來越多的證據表明它們會對海洋物種的健康產生影響。

浙江工業大學材料科學與工程學院高分子材料研究所教授馮傑認為，廣義的微塑膠離我們並不遠，從化纖織物磨損後掉落的碎屑、部分膏狀化妝品新增物，到馬路上輪胎的磨損，都可能含有或形成微塑膠。微塑膠危害程度要看具體尺寸和進入人體的途徑，如果口腔不小心攝入微米級微塑膠，因為顆粒較大，不能透過人體的小腸絨毛進入血液，它應該會被排出體外。但是，口腔攝入奈米級的微塑膠就會產生潛在危害。奈米級甚至微米的微塑膠能夠進入呼吸系統，並可能在肺泡中產生殘留，形成炎症，最終導致呼吸問題。

當前，“禁塑”已然成為社會熱點問題，但是“禁塑”的目的不止於“禁”。

在李勇進看來，“禁塑”的目的在於教會人們如何使用塑膠袋。他認為：“都說人工合成的塑膠是20世紀最重要也是最差的發明，但我認為它一定是最好的發明。如果能做到儘量少用、重複利用和可回收，‘白色汙染’是可以避免的。”

“禁塑不是要讓塑膠製品離開我們的生活，而且避免用過即棄這樣的使用習慣。”浙江省塑膠工程學會秘書長陳思表示，如今我省可降解材料的產能在逐漸上升，市場佔有率也越來越高，大家還是非常樂意接受可降解材料的。

馮傑提醒：“目前至少有5%-10%的塑膠袋是沒有回收的，如果使用傳統塑膠袋就會對環境造成不可逆影響，這是國家推廣使用可生物降解塑膠的主要原因。即使我們使用了可生物降解的塑膠袋還是不能亂丟，要進行分類並回收處理。可降解塑膠袋一旦進入水系，很難講其降解過程不會對水生動物產生負面影響，這些都值得深入研究。”