这些可降解材料你用过吗?最严“限塑令”带来新机遇

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”成为了热门话题,甚至有网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。

这些可降解材料你用过吗?最严“限塑令”带来新机遇

塑料自发明以来,给人类的衣食住行带来了巨大的进步,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。

那么是否能够开发一种可以代替塑料的新材料,打破环境污染的困扰,摆脱生态破坏的“枷锁”?可降解材料有哪些前沿进展?日前,记者专访了我省材料领域的专家学者,带你一窥其中的奥秘。

与乳酸饮料同宗的

“聚乳酸”

走进杭州师范大学材料与化工学院教授李勇进的办公室,桌上放着的一大袋吸管吸引了记者。“这个是完全可生物降解的吸管。”李勇进拿出一根斜口粗吸管捏了捏:“戳破奶茶盖完全没有问题,还能耐80℃高温,不会喝着喝着就变形。”

李勇进告诉记者,这种吸管是用一种叫聚乳酸的材料制作的,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,聚乳酸在堆肥状态下又能完全降解成为水和二氧化碳。因而,聚乳酸是一种完全生命周期的可降解、可循环的材料。

聚乳酸(PLA)可降解餐盒。理想的生物可降解材料是这样一种高分子材料,它使用性能优良、废弃后可被环境微生物完全分解、最终回归大自然生态循环系统。可能不少人以为,可降解材料掩埋在自然环境中几个星期后就会无影无踪。李勇进指出,可降解材料的分解同样需要时间和条件,但相较于一般塑料完全降解上百年的时长,可降解塑料的降解效率要高得多。

作为一种新型高分子材料,聚乳酸大多应用在包装、一次性薄膜上,也可以作为工程塑料使用在汽车、电器制造上,甚至也可以应用于医疗领域,目前有不少厂家正以聚乳酸作为熔喷布的原料,制作口罩。

“我今天穿的衣服就是用聚乳酸纤维做的,很舒适。” 李勇进指着自己的领子说,“在传统塑料使用的所有领域,它都有发挥本领的空间。”

材料虽好,推广却困难重重。原因之一在于聚乳酸本身的耐热温度不是很高。李勇进举例,两年前安徽丰原集团就曾因聚乳酸的耐热问题请教他——他们发现吸塑过程中,当温度达到70℃,聚乳酸变形十分严重,良品率仅有30%。

高居不下的成本也是聚乳酸制品推广缓慢的原因。记者了解到,传统塑料制品的主要原料聚乙烯,市场上一吨的价格在1万元左右。尽管聚乳酸属于较便宜的可生物降解材料,目前的成本也要3万元每吨。

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。李勇进说,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,但70%的聚乙烯仍然残留,而且会变成碎片,更难处理。

李勇进提醒,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。

来自天然植物的

“纳米纤维素”

常见的一次性饭盒、一次性餐具、一次性塑料袋……在杭州市化工研究院的展览厅,这些可降解材料制品的外观看上去,和我们平日使用的传统塑料产品别无二致。

杭州市化工研究院院长姚献平如数家珍: “这些产品都是由淀粉衍生物和纳米纤维素相结合制成的。与其他只能部分降解的产品不同,它们在自然环境中6个月左右就可全部降解,彻底回归大自然,实现对环境的零污染。”

姚献平介绍,他研究的纳米纤维素是具有一维尺寸小于100纳米的微细纤维,粗细只有头发丝的两万分之一。可别被它“身轻体细”的表面迷惑了,这种生物材料的重量仅为钢材重量的五分之一,但强度却是其5倍。它还具有与玻璃纤维类似的低热膨胀系数,应用范围十分广泛。

纳米纤维素制备流程现场之纤丝化制备。“纳米纤维素的原料非常丰富,从理论上来说,所有植物的纤维素都能成为它的素材。”姚献平说,纳米纤维素主要由树木、废木材、植物和废纸等天然生物质制成,由于其原始成分,该材料是可回收和可生物降解的。因此,纳米纤维素可以与淀粉衍生物、生物降解高分子材料等相结合用来开发全降解生物质新材料,替代难以降解、会对环境造成严重污染的一次性塑料。


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