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可降解塑料指能夠在自然或堆肥環(huán)境中降解的塑料,降解方式包括生物降解、光降解、水降解等。生物可降解塑料指通過(guò)在一定溫度和濕度條件下,通過(guò)自然環(huán)境中的微生物即可轉(zhuǎn)化成天然物質(zhì),如水、二氧化碳等的塑料,按照原材料可分為生物基和石油基。
生物基可降解塑料主要包括 PLA、PHA、PBS 和淀粉混合物等;石油基可降解塑料主要包括 PBAT、PBS 以及 PCL 等,其中 PBS 可通過(guò)生物基原料發(fā)酵生產(chǎn)或石油基原料生產(chǎn)。不同的可降解塑料由于性能、成本的差異,各自適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域,只有 PLA、PBS 和 PBAT 由于具有較好的耐熱性和力學(xué)強(qiáng)度,而被廣泛用于食品飲料包裝領(lǐng)域。
生物可降解材料的主要性能決定了下游應(yīng)用場(chǎng)景的選擇。
PLA 材料具備較高的硬度、透明性、阻隔性及加工性能,在很多領(lǐng)域可以完全替代傳統(tǒng) PS 及 PET 材料,產(chǎn)品方向包括餐飲具容器(塑料杯、杯蓋),餐飲具注塑類(lèi)產(chǎn)品(刀叉勺)、管材產(chǎn)品(吸管);此外,PLA 具備導(dǎo)溫性、阻燃性,同時(shí)兼有成型、應(yīng)用及降解性,在紡織纖維領(lǐng)域應(yīng)用廣泛;PLA 還具備優(yōu)越的生物相容性及良好的物理性能,降解后生成二氧化碳和水,對(duì)人體無(wú)害且在一定條件下可實(shí)現(xiàn)自然降解。
PHA 材料具備良好的生物降解性能、生物相容性能和塑料的熱加工性能,但由于 PHA 原料成本較高、設(shè)備運(yùn)行成本較高以及產(chǎn)物純化成本較高等原因,暫未大規(guī)模應(yīng)用。PBAT 材料兼具 PBA(聚己二酸丁二醇酯)和 PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)的特性,性能接近傳統(tǒng)塑料,具備較好的延展性和斷裂伸長(zhǎng)率,成膜性能突出,是作為替代不可生物降解軟質(zhì)塑料制品的優(yōu)質(zhì)替代材料,產(chǎn)品方向主要為膜袋類(lèi)包裝產(chǎn)品,例如:農(nóng)用地膜、塑料袋;衛(wèi)生用品,例如尿布和棉簽。
PBS 與 PBAT 性能接近,但由于成本較高,目前主要用于 PLA 材料改性,增強(qiáng)混料的柔韌性。
生物可降解塑料廣泛應(yīng)用于包裝、餐飲產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車(chē)、農(nóng)業(yè)、園藝、紡織品等領(lǐng)域。根據(jù) European Bioplastic(歐洲生物塑料協(xié)會(huì))和nova-Institute 合作編制的最新市場(chǎng)數(shù)據(jù),2021 年、2022 年,全球可降解塑料產(chǎn)能分別為 179.20 萬(wàn)噸、221.70 萬(wàn)噸,其中,生物可降解材料的產(chǎn)能分別為 74.20萬(wàn)噸、107.50 萬(wàn)噸,預(yù)計(jì) 2027 年全球的生物可降解材料產(chǎn)能將達(dá)到 273.50 萬(wàn)噸。
我國(guó)的生物可降解塑料行業(yè)發(fā)展起步較晚,但市場(chǎng)消費(fèi)增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛。上世紀(jì) 90 年代,中國(guó)的生物可降解塑料研發(fā)初顯成效,但使用性能與歐美國(guó)家相比仍有較大差距。近年來(lái),在碳達(dá)峰、碳中和等一系列政策推出后,國(guó)內(nèi)生物可降解塑料進(jìn)入快速發(fā)展階段,但其應(yīng)用領(lǐng)域、市場(chǎng)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)適用性仍然有限。2020年,我國(guó)出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)》后,中國(guó)生物可降解塑料行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。
根據(jù) Frost & Sullivan 研究報(bào)告,2016-2020 年,我國(guó)生物可降解塑料產(chǎn)量從16.64 萬(wàn)噸上升至 24.10 萬(wàn)噸,復(fù)合增長(zhǎng)率為 9.70%,其中,PLA 塑料產(chǎn)量從 3.61萬(wàn)噸上升至 6.28 萬(wàn)噸,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 14.85%。
隨著全球生物可降解原材料產(chǎn)能的擴(kuò)張以及 PLA 塑料逐步替代傳統(tǒng)塑料,預(yù)計(jì) 2026 年我國(guó)生物可降解塑料產(chǎn)量和 PLA 塑料產(chǎn)量將分別達(dá)到 101.36 萬(wàn)噸和 35.32 萬(wàn)噸。2020-2026 年,我國(guó)生物可降解塑料產(chǎn)量和 PLA 塑料產(chǎn)量復(fù)合增長(zhǎng)率將分別達(dá)到 27.05%和 33.36%。
根據(jù) Frost & Sullivan 研究報(bào)告,2016-2021 年,我國(guó)生物可降解塑料需求量從 15.14 萬(wàn)噸上升至 36.01 萬(wàn)噸,復(fù)合增長(zhǎng)率為 18.92%。隨著限塑類(lèi)政策的不斷推出和我國(guó)居民環(huán)保意識(shí)的不斷提高,預(yù)計(jì) 2026 年我國(guó)生物可降解塑料產(chǎn)量將達(dá)到 153.87 萬(wàn)噸,2021-2026 年,我國(guó)生物可降解塑料產(chǎn)量復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到33.70%。