2024年02月07日
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據(jù)報道,針對目前市場上出現(xiàn)的大量降解塑料制品,4月10日,清華大學(xué)郭寶華教授和中科院化學(xué)所張軍研究員受邀參加央視《透視新科技》訪談,對降解塑料與普通塑料的性能、結(jié)構(gòu)差異,應(yīng)用前景與發(fā)展阻力做了一系列深入探討。
降解塑料多包含雜原子,易于被微生物分解
傳統(tǒng)塑料在結(jié)構(gòu)上為簡單的碳氫結(jié)構(gòu),分子量巨大,塑料袋的常用材料聚乙烯分子量常超過幾十萬,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,但難以被微生物降解,隨意丟棄容易污染環(huán)境。 而生物降解塑料在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)塑料的碳氫結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別,多包含各類雜原子(氧、氮),能夠被微生物消化分解。郭寶華教授表示,如目前合成的可降解高分子材料,大量存在酯鍵,可以被微生物消化利用,最終被分解為小分子,不會污染環(huán)境。
回收不能解決所有問題,降解塑料有其必要性
張軍研究員表示,目前在各大城市積極推行的垃圾分類,對于專門用途的塑料制品能夠起到前期分選的作用,將它們送到特定處理單位能夠促進塑料的回收利用。但回收利用不能解決所有問題,生活中使用的大量一次性塑料制品,即使最終得到了回收,可回收前期的分揀、運輸處理成本也十分高昂,甚至?xí)^產(chǎn)品本身的價值。對于一次性塑料制品而言,生物降解塑料可能就是一個良好的選擇。
生物降解塑料是最終解決方案
隨意丟棄的塑料制品給人們帶來了強烈的感官污染, 光氧降解能夠?qū)⒋髩K塑料破壞成碎片,曾被視為解決塑料污染的有效途徑。光降解通過在聚乙烯中添加光引發(fā)劑實現(xiàn)降解,能夠破壞地面上的大塊塑料,但埋在地下不能接受光照的塑料則不被破壞。
另外,隨著科學(xué)研究的深入,人們發(fā)現(xiàn),光氧降解只是將大塊塑料分解成了微塑料,塑料主要成分聚乙烯的分子量沒有任何變化,分解產(chǎn)生的微塑料更可能進入動植物的體內(nèi),繼續(xù)污染環(huán)境。而全生物降解塑料,只要環(huán)境中存在微生物就能夠降解,大塊塑料與微塑料均能夠得到處理。最終,生物降解塑料分解所產(chǎn)生的產(chǎn)物將匯入整個生態(tài)圈的循環(huán),不會產(chǎn)生危害,是降解塑料的最終解決方案。
原材料的成本高、加工難限制了降解材料的應(yīng)用
張軍研究員表示天然高分子的加工相對困難,如在纖維素的加工過程中,由于分子間的氫鍵較強,需要用到大量的化學(xué)物品,消耗大量能源。目前,科學(xué)家常采用化學(xué)溶劑,將纖維素溶解后再制造和合成高分子。另外纖維素高出同類塑料兩三倍的價格也是限制其使用的重要因素,成本阻礙了纖維素對傳統(tǒng)塑料的大量替代。
郭寶華教授表示目前高昂的原料價格是限制生物降解材料的重要因素,與大宗傳統(tǒng)塑料相比,生物降解材料的使用量小、成本高,嚴重制約了降解塑料的推行。如果想要降低價格,有兩種方法,一是加快生產(chǎn)效率,生產(chǎn)更多的降解原料,二是擴大降解材料的使用規(guī)模。
降解材料的降解速率應(yīng)該做到可控
降解材料在單種性能方面具有良好表現(xiàn),但作為傳統(tǒng)塑料的替代品,降解材料的綜合性能卻難以令人滿意。如常見的塑料飯盒,就需要同時滿足防水和防油的功能,而天然高分子材料纖維素就難以同時做到。
另外,降解材料的降解周期也需要跟隨產(chǎn)品的使用時間做相應(yīng)調(diào)整,做到降解速率可控。如貨架上的商品,其保質(zhì)期是一年,那么降解塑料就需要在一年以后再發(fā)生降解。
降解材料的應(yīng)用前景廣泛
在農(nóng)用地膜、服裝、醫(yī)用等領(lǐng)域降解材料發(fā)揮著獨特作用。傳統(tǒng)聚乙烯材質(zhì)的地膜,在耕種完后繼續(xù)留在土壤中,阻礙了植物根系的生長活動。而使用降解地膜,不僅在使用完成后自然降解,無礙于作物生長,甚至能提高作物產(chǎn)量。使用全生物降解地膜比傳統(tǒng)PE地膜可以增產(chǎn)20% 全生物降解材料PLA(聚乳酸)具有抗菌作用,可以用作嬰兒服裝和口罩的原材料,能夠抑制細菌的生長。
郭寶華教授和張軍研究員表示,盡管生物降解塑料目前還存在大大小小的問題,但生物降解塑料的無害性是其最顯著的優(yōu)點,避免了傳統(tǒng)塑料可能出現(xiàn)的微塑料污染,對動物和人類均無危害。而生物降解塑料對傳統(tǒng)塑料的大量替代,在未來將有效緩解白色污染問題,甚至使得塑料污染現(xiàn)象在地球上徹底消失。