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拿什么替代你 塑料

发布日期： 来源：河北

2021年，号称我国史上最严的“限塑令”正式生效。

走进各大商场，曾经可以付费购买的塑料袋消失了踪影，环保袋取而代之，成为人手一只的畅销品。不少连锁咖啡、奶茶店将塑料吸管替换成了纸吸管的同时，却也带来了强度低、易吸湿等缺点。一时间，“用纸吸管喝奶茶有多难”成了热门话题，甚至有友针对不同品牌使用的纸吸管进行了测评，分享个人“食用”体验。

塑料自发明以来，给人类的衣食住行带来了巨大进步，在家用电器、包装材料、建筑设施、医疗器械等领域都有着广泛的应用。但由于其降解缓慢甚至不能降解，“白色污染”问题日渐成为全球生态环境的不可承受之重。

“千用材料”也让人烦恼

塑料偶然产生于一位英国摄影师——亚历山大·帕克斯的暗房之中。

摄影中使用的材料之一是“胶棉”，它是一种“硝棉”溶液，亦即在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液。当时它被用于把光敏的化学药品粘在玻璃上，来制作类似于今天照相胶片的同等物。

在19世纪50年代，帕克斯查看了处理胶棉的不同方法。一天，他试着把胶棉与樟脑混合，惊奇地发现，混合后产生了一种可弯曲的硬材料。帕克斯根据自己的名字，命名该物质为“帕克辛”(Parkesine)，这就是世界上最早发明的热塑性塑料——即加热后可以变软的塑料。

此后经过半个多世纪的发展与研究，美籍比利时人列奥·亨德里克·贝克兰第一次完全人工合成了塑料，并于1907年注册了酚醛塑料的标准电容专利。

酚醛塑料绝缘、稳定、耐热、耐腐蚀、不可燃，贝克兰称之为“千用材料”。特别是在迅速发展的汽车、无线电和电力工业中，它被制成插头、插座、收音机和外壳、螺旋桨、阀门、齿轮、管道。在家庭中，它出现在把手、按钮、刀柄、桌面、保温瓶、电热水瓶、钢笔和人造珠宝上。

塑料作为现代科技的产物，如今已经广泛地渗透到生活的各个领域，给人们带来巨大的便利，但同时也产生了负面影响。

“塑料具有良好的耐腐蚀性，这既是它的优点，也是致命的缺陷。”河北科技大学材料科学与工程学院高分子材料与工程系教师侯连龙介绍，研究发现，由于塑料的化学分子结构比较稳定，高分子中的主化学键在自然情况下不易断裂；同时，塑料是人工合成的高分子聚合物，自然界中很难有相对应的微生物将其分解。因此，除了热降解以外，塑料在自然环境中的光降解和生物降解的速度都比较慢。

科学家曾用C14同位素跟踪考察了塑料在土壤中的降解情况，结果表明，塑料的降解速度虽然与环境条件(降雨量、透气性、温度等)有关，但总体而言，塑料降解的速度非常缓慢，通常需要200年至400年。

近些年，随着大家对于食品安全的重视，人们发现塑料制品中含有的一些化学物质也会危害人体健康，“塑化剂”这个专业名词也进入人们的视野。

“塑化剂，也叫增塑剂，它是一种在塑料生产过程中加入的添加剂，能够增强塑料的柔韧性，使其更容易加工，属于合法的工业添加剂。”但专家也表示，如果人体摄入过量的塑化剂则会造成内分泌失调，阻害人体生殖机能，甚至还会引发恶性肿瘤等。

“塑化剂之所以会出现在食品中，是因为很多灭火装置食品(包括饮料和白酒)的包装材料是塑料制品或者食品生产及运输时采用塑料制品储藏。在这个过程中，塑料制品会直接接触食品，其中含有的塑化剂就有可能会渗入食品中。”侯连龙表示。

可降解塑料避免“白色污染”

面对塑料带来的环境污染问题，许多国家采用了掩埋、焚烧和回收利用等方法来处理废弃塑料，但这些方法也都存在无法克服的缺陷。

“填埋处理占地多，而且容易使填埋地不稳定。焚烧处理时，塑料焚烧发出热量大，容易损坏焚烧炉，还会排出二噁英等有害物质。回收利用，往往难以收集并且经济效益很差。”有专家表示。

为了真正解决“白色污染”问题，科学家们开始探索新的途径，可降解塑料应运而生。

“可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂，使其稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。”侯连龙说，目前，全生物降解塑料制品作为一种新兴的材料，广受市场青睐。

侯连龙介绍，全生物降解塑料废弃在土壤中，能够在一定的温度湿度条件下，最终分解为二氧化碳和水。“全生物降解塑料分天然与合成两种。天然材料包括淀粉、纤维素等，合成材料包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)等。”

其中，PLA尤其受人们的关注。

“PLA的原料是从玉米、马铃薯等生物质中提取的淀粉。淀粉发酵后产生了乳酸，乳酸再经过一定的化学变化就形成了聚乳酸。使用完后，PLA在堆肥状态下又能完全降解成为水和二氧化碳。”侯连龙说，因而，PLA是一种完全生命周期的可降解、可循环的材料。

但PLA在常温下处于玻璃态，呈现硬而脆的性质，薄膜材料及其他制品的柔韧性较差，抗撕裂强度低。并且，纯PLA的结晶度不高，导致其热稳定性较差。曾有企业发现，在吸塑过程中，当温度达到70，PLA变形十分严重，良品率仅有30%。

这些缺陷大大限制了PLA的发展和应用。因此，近年来国内外研究者在PLA的高性能化方面做了为了更好的把机器生产合格很多研究。

“在提高燃油经济性的同时也增强了空气动力学和碰撞安全性能共混改性就是提高聚合物性能，降低高分子材料成本的有效途径。”侯连龙表示，与PLA共混的组分必须也是能完全生物降解的聚合物，并且能改善PLA的力学性能、降解性能以及亲水性。

注意到，目前商超和便利店提供的可降解塑料购物袋的主要原料为PBAT、PLA。

对此，侯连龙解释，PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具二者的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能。“这两大产品技术较为成熟，是未来国内产能投放的主力产品。”

材料虽好，推广却困难重重。

高居不下的成本是其推广缓慢的原因之一。了解到，传统塑料制品的主要原料聚乙烯，市场上一吨的价格在1万左右。而拿PLA来说，该材料已经属于较便宜的可生物降解材料，目前的成本每吨也要3万。

当前，“生产成本”和“限塑令”的双重压力让市场上出现不少“歪路子”的伪可降解制品。有专家说，伪可降解制品中70%左右是聚乙烯、聚丙烯等传统塑料原料，加入了30%左右的淀粉和一点光敏剂。制品废弃之后，在微生物、光等环境的作用下，淀粉虽然成功降解，金属线槽但70%的聚乙烯仍然残留，而且会变成碎片，更难处理。

因此侯连龙提醒，在日常生活中，分辨真伪可降解制品的一大要素就是“可降解塑料制品标识”，去年9月，中国轻工业联合会制定并发布了《可降解塑料制品的分类与标识规范指南》，其中规定了可降解塑料“双j”字样的图形标识。

防治无处不在的“白色垃圾”

人类和塑料的关系可能比想象得还要“亲密”。除了生活中接触到的各种塑料制品，塑料还会降解成塑料微粒。

“粒径5毫米以下的塑料颗粒被称为微塑料，通常以碎片、纤维等形式存在。”侯连龙说，如同大气中的PM2.5，环境中的微塑料，肉眼往往难以看见。

这种看不见摸不着的小颗粒主要来自初生微塑料和次生微塑料。侯连龙说，有的是大型塑料垃圾经过物理、化学和生物的层层分解，大变小，小变微，最终形成了环境中的微塑料；有的是日用品中含有的微塑料颗粒或作为工业原料的塑料颗粒和树脂颗粒，比如牙膏、洗面奶中具有摩擦清洁功效的塑料微珠。最终，不同来源的微塑料经过河流、污水处理厂等排入海洋环境中。

除了破坏海洋环境外，海搅拌桶洋微塑料一旦进入食物链，将会影响到海洋生态系统的健康和持续发展。

近日，新西兰国家水事和大气研究所发布的一份研究显示，在新西兰周边海域采样的鱼类中，立即停机不仅鱼类内脏中有微塑料，甚至肌肉组织中也发现了微塑料成分。并且，研究显示，鱼类吞食微塑料后，肠道会出现明显的炎症，影响鱼类消化系统等功能，最终可能影响其生存，损害程度随着微塑料浓度的增加而增加。

“微塑料对海洋生物带来较大影响，进而通过食物链的传递将威胁人类健康。”据介绍，微塑料出现在家庭的水龙头里、鱼类体内、餐桌上啤酒和盐罐里，甚至出现在人体内。中国科学家研究发现，平均每克食用盐中含有一颗“微塑料”。

“微塑料危害程度要看具体尺寸和进入人体的途径，如果口腔不小心摄入微米级微塑料，因为颗粒较大，不能通过人体的小肠绒毛进入血液，它应该会被排出体外。但是，口腔摄入纳米级的微塑料就会产生潜在危害。纳米级甚至微米级的微塑料能够进入呼吸系统，并可能在肺泡中产生残留，形成炎症，最终导致呼吸问题。”侯连龙介绍。

目前，生物降解塑料已经大规模替代了不可降解的通用塑料，一定程度上缓解了陆地上的“白色污染”。那么，海水可以降解生物降解塑料吗？

答案是不能。“生物降解塑料大多是含酯键的高分子材料，分子链相对脆弱，可以被自然界许多微生物分解、消化，最终形成二氧化碳和水。”侯目前国内实验机的精度普遍使用1级和0.5级两种连龙说，与陆地土壤不同，海水中微生物量极少，而且海水温度也比较低，生物降解塑料在海水中不能像在陆地上一样降解，或者说很长时间内都无法被海水降解。

一般来说，进入海洋的塑料大致分为两类，一类是塑料垃圾，一类是在海洋中使用的塑料制品。根据塑料制品的用途不同，就需要选择不同性能的可降解高分子材料。

“举个例子，如果废弃的包装盒、保鲜膜、纤维等塑料制品进入海洋，那它们就是塑料垃圾了，我们需要缩短其被降解的时间。”侯连龙说，根据这些生产生活上的不同需求，研究可控降解的材料正是科研人员在研发中考虑的方向。

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