生物塑料如何定义,与“生物基”和“生物降解”是何关系?
发布时间:2022-03-07
欧洲生物塑料协会把生物塑料定义为生物基塑料或可生物降解塑料。
什么是生物基塑料和生物降解塑料呢?我们接着往下看!
01. 生物基塑料
生物基塑料是指塑料产品的原材料部分或全部来自于生物质。比如使用玉米、甘蔗、纤维素、鱼皮、瓜子壳这类生物质材料进行塑料生产。
02. 生物降解塑料
生物降解塑料是指在微生物的作用下可以自然分解的塑料。
生物降解是一个化学过程,是指环境中的微生物在没有人工添加剂的条件下,将物质转化为水、二氧化碳和其他堆肥材料等天然物质。生物降解的过程主要由环境条件(例如温度或位置)、材料性质或应用等因素决定。
03. 生物基≠生物降解
生物降解的性质并不取决于一种材料来自于什么样的材料,而是与它的化学结构有关。换句话说,100%的生物基塑料也可能是不可生物降解的,而100%的化石塑料是可以生物降解的。
生物基解决了产品原料问题,生物降解解决了产品寿命终止后塑料垃圾何去何从问题。
生物塑料可分为3种类型,
① 生物基非生物降解型塑料; ② 生物基生物降解型塑料; ③ 石油基生物降解型塑料。 01. 生物基 非生物降解型塑料
这类塑料是指原材料全部或部分来自于生物质的,但不能被微生物降解的塑料。比如生物基PE、PP、PET,以及生物基性能聚合物,如PTT、TPC-ET等。
生物基非降解型塑料,在环境中不易降解。这类材料的主要目标市场是作为石油基塑料的补充,以及替代现有石油基同类产品,达到节约石油资源,降低二氧化碳排放等目的。 这类非降解型中的生物基PE、PP和PVC产品已经大量投产,巴西Braskem公司每年生产20万吨生物基PE,可口可乐则主要使用生物基PET制作饮料瓶。
这类塑料还包括了生物基非降解型性能聚合物。 这个类型的材料包括了生物基聚酰胺(PA),聚酯(如PTT, PBT),聚氨酯(PUR)和聚环氧化物,它们的应用非常的多样化。 其中比较典型的应用是——纺织纤维(座垫、地毯)、汽车应用,如座椅、外壳、电缆、软管和座套等的泡沫材料。通常,这类产品的使用寿命为几年,也被称为耐用品,因此生物降解性就不是一个受欢迎的特性了。
02. 生物基生物降解型塑料
这类塑料是指原材料全部或部分来自于生物质的,且可被微生物降解的塑料。比如,PLA,PHA,PBS等。 这类塑料包括了有热塑性改性淀粉、其他可生物降解的聚合物,以及PLA或PHA等聚酯生产而成的淀粉混合物。 该类材料具有废弃后可在环境中完全降解的性质,可以消除“白色污染”,保护土壤。现阶段此类材料的主要目标市场是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具。
与纤维素材料(再生纤维素或纤维素-醋酸酯)不同,这类塑料仅在过去几年才初具工业规模。到目前为止,它们主要用于像包装这样的短期产品。然而,由于新生物基单体,如丁二酸,丁二醇,丙烷二醇,或脂肪酸衍生物等的引进,塑料工业在②类(生物基生物降解型)生物塑料这一领域正持续增长着。 该领域的几种材料,主要是PLA,正在探索一条远离生物降解的新途径,走向诸如循环利用等延长使用寿命的方案。这些材料的可再生性是人们关注和技术发展的焦点。 众多研究动态都说明生物塑料有潜力重塑塑料工业,并产出集创新性与竞争力于一体的材料。
03. 石油基生物降解塑料
这类塑料的原材料全部来自于石化材料,但可以被微生物降解的塑料,如PBAT。
它们是一个相对较小的群体,主要与淀粉基塑料或其他生物塑料结合使用,因为它们通过生物降解性和机械性能提高后者的应用性能。这些可生物降解塑料目前仍在石油化工生产过程中生产。
但是,这些材料的部分生物基替代版本已经在开发中,并将在不久的将来面世。
如何测量生物塑料的生物基含量或者生物降解性?应该使用哪种标准、方法、术语和标签?
接下来会分别介绍国内外的生物基含量和生物降解的检测标准和认证标签。
01. 生物基含量检测 与认证标签介绍
对于生产生物基塑料的公司,可以选择在其产品上标明生物基碳(生物质)含量或者使用生物基认证标签。
碳-14法能有效区分生物基与石油基,是一种完善的测量原材料或产品中生物基碳含量的方法。
国内外现有的可应用于生物塑料的生物基含量的测试标准有:
欧美标准:ASTM D6866、ISO 16620、EN 16640
国内标准:GB/T 29649 生物基材料中生物基含量测定
*欧美标准分别包括了AMS和液闪计数2种方法,国内的标准目前采用的都是液闪计数法,精度不如AMS法。
生物基认证标签有:美国USDA生物优先标签、UL 9798生物基含量验证标志,巴西的I’m Green 标签,德国的DIN-Geprüft生物基认证标签,比利时的OK Biobased 标签,韩国的BP标签,中国台湾的“Green Mark”环保标签等。
02. 生物降解测试和认证
生物降解这个术语只有在特定的环境和时间条件下才是有效的。在没有任何标准和规范的情况下, 仅仅宣称生物降解是有误导性的。
在美国,曾先后有多家大型知名企业因非法使用“可生物降解”的标记被政府处以罚款。
2018年,亚马逊罚款150万美元;
2018年,Costco被罚款50万美元;
2017年,沃尔玛被罚款100万美元。
如果一种材料或产品被宣传为可生物降解的,也应该提供有关时间要求、生物降解水平和所需的周围条件等相关信息。
欧洲生物物料协会建议,重点关注具体的可降解性要求。现在,国际市场上已有相应的检测标准和认证标签:
检测标准:ISO17088, EN 13432 / 14995 或ASTM 6400/ 6868;
认证标签:Vinçotte或DIN CERTCO的幼苗标签,Vinçotte的OK Compost标签,BPI标签。
中国在2019年10月也发布了国家标准GB/T 38082-2019《生物降解塑料购物袋》,并于2020年5月1日开始实施。
04. 生物塑料的优势
在寻找新材料的解决方案,和关注全球可持续生产和消费的过程中,利用可再生资源是大规模生物塑料生产的关键,并且有以下3个优势:
01. 通过以下方式可提高资源效率
使用至少一年内就可收割的作物;
阶梯使用原则,生物质可以先用于生产材料,后用于生产能源。
02. 减少材料和产品的碳足迹和温室气体排放
03. 逐步替代石化资源,以节省石化资源
生物塑料正在推动塑料的进化。与传统塑料产品相比,采用生物技术的塑料产品有两大优势:利用生物质的可再生性,节省石化资源,并具有独特的碳中和潜力。此外,生物降解性是某些类型生物塑料的附加特性,它在产品寿命结束时还可有利于废弃物的管理,减少“白色污染”。
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