摘　要　降解塑料發展迅速，經歷了一段開發過程后，人們終于認識到只有開發真正可降解的塑料才能對環境友好，造福人類。文中簡述了目前國內外淀粉塑料發展現狀，并對各種淀粉塑料的優缺點進行分析，指出了其發展前景將是十分廣闊的。

　　關鍵詞　降解塑料；淀粉塑料；微生物；完全生物降解

The Developing Trend of Starch-Plastics
　　ABSTRACT　It is recognized that only developing real degradable plastics can make environment safe and people happy after a quick developing process. The present developing states of starch-plastics in our country and abroad were described. The advantage and disavantage of all sorts of starch-plastics were analyzed and their splendid future was pointed out.
　　KEYWORDS　degradable plastics;starch-plastics; microorganism; full biodegradation

　　塑料是應用最廣泛的材料，1998年世界塑料產量約1.5億t，我國1999年的塑料制品產量預計在1 100～1 200萬t 之間［1］。如此龐大的難降解的“白色污染”物嚴重污染環境；另外石油資源越用越少，據報道全世界的石油只能用40年［2］，因而尋找新的對環境友好的塑料原料，發展非石油基聚合物迫在眉睫。70年代以來，歐美和日本等國科學家提出了降解塑料概念，近30年來開發了一系列降解塑料產品，其中淀粉基塑料約占2/3。90年代后，經過反復爭論和多年實踐，下面的問題已達成共識：
　　(1)淀粉作為開發具有生物降解性塑料的潛在優勢在于：淀粉在各種環境中都具備完全的生物降解能力；塑料中的淀粉分子降解或灰化后，形成二氧化碳氣體，不對土壤或空氣產生毒害；采取適當的工藝使淀粉熱塑性化后可達到用于制造塑料材料的機械性能；淀粉是可再生資源，取之不絕，開拓淀粉的利用有利于農村經濟發展。
　　(2)80年代風行一時的填充淀粉塑料(含淀粉量7%～30%)雖然發展到每年生產幾億千克，但由于不能完全降解，對解決污染意義不大。加上填充型淀粉塑料價格比傳統塑料高，回收又更不利，因而國外已將它定為淘汰型［3～6］。
　　(3)所謂降解塑料就必需在廢棄后能短期百分之百降解為無害物質，如生成CO2和水，否則就無推廣意義了。

1　國外淀粉塑料現狀

　　美國發展淀粉塑料不僅為解決白色污染，而且也希望減少對進口石油的依賴和節省石油，開辟玉米淀粉的應用途徑。在美國每年玉米總產量高達數億t，大大超過國內市場需求量，且玉米淀粉售價低，所以全國玉米種植者協會和國防部撥巨款資助淀粉塑料推廣應用計劃［5，6］。
　　真正能完全降解的塑料，目前有三類：
　　聚合型光降解塑料。如美國DOW化學公司、杜邦公司和聯合碳化物公司等生產的乙烯/一氧化碳共聚物、乙烯/乙烯基酮共聚物等。
　　聚合型生物降解塑料。利用發酵和合成方法制備，可分為生化合成和化學合成兩種，如聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚羥基丁、戊酸酯(PHBV)；脂肪族聚脂(Bionol)等，已制成洗發精瓶子、薄片、漁網及海軍專用易拉罐［14～22］。
　　全淀粉塑料。含淀粉在90%以上，添加的其他組份也是能完全降解的，目前已有日本住友商事公司、美國Wamer-Lamber公司、意大利Ferrizz公司等宣稱研究成功含淀粉量在90%～100%的全淀粉塑料，在(1月～1年)完全生物降解而不留任何痕跡，無污染，可用于制造各種容器、瓶罐、薄膜和垃圾袋等［7～12］。
　　全淀粉塑料的生產原理是使淀粉分子變構而無序化，形成了具有熱塑性能的淀粉樹脂，因此又稱為熱塑性淀粉塑料。其成型加工可沿用傳統的塑料加工設備。人們預計，今后發展的重點應是全淀粉熱塑性塑料［6～13］。

2　國內淀粉塑料現狀

　　80年代初，光降解塑料由中科院上海有機化學研究所等單位研究成功，在新疆等地試用，但因價格較同類塑料制品高；只能在光照下才能降解，受地理環境、氣候制約性很大；且降解的準確時控性難度大；埋地部分和進入垃圾填埋系統不能降解等問題，故大面積推廣應用受到一定限制［12］。
　　我國淀粉塑料首先由江西省科學院研究成功［13］，現在參予研究的高等學校、科研院所及企業有六十多家，生產廠家(或生產線)已有上百家，生產能力估計達50～60萬t，其中有十多家是從國外引進的。
　　眾多產品問世后，政府及各方面大力支持，國家環保局已公布了“降解塑料包裝制品”環境標志產品技術要求、由輕工總會有關單位牽頭成立了“中國降解塑料研究會”，中央電視臺等各大傳媒也大力宣傳這一類新產品問世，且呼吁人們使用等等。似乎塑料污染難題只要大量生產就解決了，有些刊物甚至認為我國在這方面處于國際領先水平，因而導致廠家一哄而上，且還有蔓延之勢［12，17～19］。
　　然而，我們必須清醒地認識到，開發降解塑料雖然可能是解決現行塑料發展難題的途徑之一，但是迄今為止，從綜合性能和成本考慮，所有的降解材料均無法取代現行塑料，有些品種如填充型淀粉塑料等根本不具備生命力。遺憾的是，我國目前已投產的絕大多數恰恰屬于這類品種。
　　(1)降解性能�？v觀國內外有關降解塑料的文獻資料，尚未查到有一例報道填充型淀粉塑料能完全降解的。部分失重、裂成碎片、菌落生長和力學性能降低等均不能說明產品消失了，其中的PE、PVC等均不可能降解而一直殘留于土壤中，日積月累當然會造成污染，因此國外將此類產品歸屬為淘汰型。
　　另外，就目前我國使用的降解塑料產品而言并沒有解決環境景觀污染問題，如鐵道上推廣的雙降解聚丙烯快餐盒丟棄鐵道兩旁也不會快速降解(一個月以內)，而且由于聚丙烯快餐盒單位重量比聚苯乙烯泡沫快餐盒高1～2倍，就垃圾量而言，聚丙烯快餐盒的廢棄量也高1～2倍，使用成本當然也高了［12］。
　　因此，就“降解”而言，國內目前生產的降解塑料品種大多是無意義的。
　　(2)價格。國內外普遍承認，降解塑料比同類現行塑料產品的價格高15%以上，其中能完全降解的高4～8倍。據日本最新報道，生物降解塑料的目標成本每千克為200日元(約合人民幣16元)，為聚乙烯的一倍，而降解和力學性能較好的PCL和淀粉共混塑料每千克為380日元(約合人民幣30元)［23，27］。而我國在鐵路上推廣的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒高50%～80%。
　　至于農地膜，目前現行塑料地膜已有多種超薄地膜，規格可薄至0.004～0.008 mm，因此每畝只需復蓋1～2 kg，而淀粉由于分子粒徑較大及有關工藝問題，所制成的地膜厚度一般在0.02 mm以上，每畝復蓋量比現行塑料膜多幾倍，故不僅其出廠價要高，且其使用成本也要高得多，難以為廣大農民接受。
　　(3)使用性能。國內外公布的各種品牌淀粉塑料力學性能一般可以和同類應用的現行塑料相比，但其使用性能往往不如人意，其主要缺點之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，濕強度差，一遇水則力學性能大降，而耐水性恰恰是現行塑料在使用過程中表現的優點；另外在不同行業使用時也產生不同問題，如在鐵道上推廣的光/生物降解聚丙烯快餐盒與現用聚苯乙烯泡沫餐盒相比，實用性較差，質軟、熱裝食品易變形，且資源耗費大，以每個餐盒計，重量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒重1～2倍。
　　綜上所述，目前我國的降解塑料主要是淀粉填充型，并不具有大量推廣的能力，無法代替現行塑料。我們不應走國外已走不通的老路。

3　展望

　　我們也應看到，生物降解塑料的潛在市場是巨大的，目前適于使用降解塑料的包裝、農用制品及一次性塑料用品約占塑料總產量的30%，全世界降解塑料市場估計為4 000萬t，我國則為300萬t，因而大家都希望完全降解塑料盡快工業化生產。
　　國內外眾多科學家仍在不斷努力，隨著技術不斷進步，現在已有多種完全降解的降解塑料問世，而且在進一步完善，而國內則研究甚少，有些還是空白，我們必須加強對真正完全降解的塑料研究。
　　阻礙它發展的首要問題是成本。就目前問世的完全降解塑料品種而言，成本降低可能性最大的要數全淀粉塑料，因為不管如何，它所需的原料淀粉是可再生資源，其單位價格遠比傳統塑料原料低，更不說與現在合成的可降解樹脂比了。
　　隨著產量遞增其成本也會下降，美國塑料協會1995年發表了一組有趣數字，隨著降解塑料的生產量遞增，其平均成本將大幅度下降，如表1。

表1　生物降解塑料產量及成本展望
 
     年產量/t     售價/元·kg-1
1000         62.4
10000        31.4
       100000     12.6～18.8

　　隨著研究深入，全淀粉塑料與一般塑料價格相當或略高是完全可能的［9，10，15］。
　　其次是性能問題，我們所制備的樣品經測試已達到同類應用現行塑料的國家標準，其薄膜力學性能如下：密度1.15 g/ml，厚度0.4 mm，光澤度80%，拉伸強度7～10 MPa，斷裂伸長率180%，撕裂強度33 N/mm。
　　從我們及Ferrizz公司所制成的樣品看來，全淀粉熱塑性塑料在某些領域中已可能應用，特別是一次性制品由于要求不高其價格可能下降，現正在進一步測試及收集使用后各項有關數據，相信在不久的將來，真正完全生物降解的全淀粉熱塑性塑料制品將在塑料應用中占有一席之地，為清除塑料造成的污染和發展農村經濟作出應有的貢獻，造福人類。

    邱賢華，男，1968年，助理研究員，環境化學；江西省南昌市上坊路郵政所100信箱糧油深加工及食品

參考文獻

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