可降解塑料的可行之路

　　中国石化与清华大学近日联合发布的《可降解塑料的环境影响评价与政策支撑研究报告》指出，我国可降解塑料产业技术体系已经较为完善，并具备全链条自主可控能力，但可降解塑料使用与后端处理仍然存在一些问题，应在解决可降解塑料评价标准体系与实际末端处理处置方式严重脱节等方面下功夫。

　　产业技术体系较完善

　　《报告》指出，近年来，我国可降解塑料产能规划增长迅速，其中聚对苯二甲酸—己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)是主流材料品种。同时，可降解塑料产业技术体系方面已经较为完善，具备全链条自主可控能力。

　　据中国石化在我国各主要区域现场调研，2020年我国PBAT类可降解塑料产能约29.3万吨。截至2021年4月，国内已有超过50家企业宣布进军PBAT产业，已规划产能达到1439.8万吨/年。到2021年年底，国内PBAT产能已达到68万吨，目前在建年产能128万吨，涵盖18家企业，另有40多家企业宣布计划布局PBAT产业，规划年产能约965万吨。从现有建设和规划情况看，到“十四五”末，我国PBAT年产能有望超过1150万吨。由于2021年以来1,4-丁二醇(BDO)价格高企大幅波动，造成PBAT生产成本的不确定性增大，多数企业未配套BDO生产装置，以及下游需求不及预期，致使不少新进企业项目建设推迟，实际落地产能还未可知。

　　《报告》还指出，PLA产业在我国仍处于起步阶段，已建成并投产的生产线并不多，且多数规模较小。近年来，国内一些玉米深加工企业和生物化工企业也开始投资进入PLA产业。2020年，我国PLA类可降解塑料产能约22万吨，目前在建年产能超过60万吨，另有14家企业计划布局增产PLA，规划年产能超过200万吨。若这些项目都能落地，2025年我国PLA产能将达380万吨，成为全球PLA主产地。PLA中间体高光学纯度的丙交酯提纯工艺复杂、难度高，一直是生产PLA的核心技术难题。丙交酯分离提纯存在壁垒，多数企业仍在攻关阶段，预计我国目前和未来的主要产能还是掌握在安徽丰原、浙江海正等生产工艺成熟的企业。浙江海正目前拥有PLA产能4.5万吨/年。浙江海正称已自主掌握丙交酯等核心技术，能够扎实推进我国PLA的产业化发展。

　　据介绍，安徽丰原目前拥有PLA产能3.3万吨/年，还规划建设4~5个模块，预计释放共计130万~150万吨的新产能。除与比利时格拉特合作外，安徽丰原还拥有一套自主知识产权的技术。生产成本方面，据安徽丰原介绍，2~2.5吨玉米可生产1吨PLA，30万吨/年PLA装置共消耗60万~75万吨玉米，PLA的吨生产成本在1.3万~1.5万元。转化率方面，乳酸到丙交酯转化率在80%~85%，丙交酯到PLA转化率在90%~95%，单个模块(50万吨/年乳酸、30万吨/年PLA装置)可节余5万吨左右的丙交酯作为商品出售。

　　除上述企业外，国内其他企业如吉林中粮、河北华丹、永乐生物等也都有规模不等的PLA生产线。总体来说，国内企业目前在PLA生产领域基本具备自主生产能力，不存在大规模扩产后核心技术受制于人的问题。

　　除PBAT类、PLA类可降解塑料之外，我国还存在部分聚碳酸亚丙酯(PPC)与聚羟基烷酸酯(PHA)类可降解塑料产能，相对而言产能规划较少。

　　可降解优势尚未完全发挥

　　《报告》认为，我国目前可降解塑料制品使用存在结构性矛盾，可降解优势尚未完全发挥。物质代谢研究结果表明，我国可降解塑料目前接近97%的比例仍然流向受控焚烧与卫生填埋方向，流入环境方向的占比约3%，只有不到0.01%的比例会最终进入工业堆肥与厌氧消化的发酵降解阶段。可降解塑料制品使用后实际进入环境，以及进入生物质处理设施发挥可降解优势的比例极低。

　　我国可降解塑料产能布局已经出现过剩趋势，超出未来政策最严要求用量近3倍，尤其是存在严重的结构性矛盾，即主要的可降解塑料制品不会泄漏进入环境。主要的可降解塑料制品为可降解塑料袋、其次为餐盒具、再次为可降解吸管，然而这些制品绝大多数在生命周期末端不会泄漏进入环境，而是进入焚烧与填埋设施，导致这部分制品难以实现解决环境问题的目的。

　　《报告》还指出，在现有的末端处理设施中，可降解塑料与传统塑料的环境影响区别不大。在焚烧设施中，可降解塑料的环境影响与传统塑料类似;在填埋设施中，可降解塑料的环境影响显著高于传统塑料，由于填埋气甲烷的产生，1千克PLA在填埋设施的二氧化碳(CO₂)排放当量超出传统塑料焚烧的CO₂排放当量约35%。

　　《报告》建议应明确可降解塑料应用场景白名单，将存在直接环境泄漏的塑料制品使用场景作为各地制定并出台可降解塑料替代方案的前提。

　　评价标准体系需修正

　　《报告》还指出，目前的可降解塑料评价标准体系与实际末端处理处置方式严重脱节，建议测试标准基于目前我国工业堆肥和厌氧发酵工艺的实际运行时间，修正可降解塑料的降解时间评价指标。

　　根据实证降解研究结果发现，在现有实际设施运行时间中，PLA可以在工业堆肥和高温厌氧消化环境下降解，但不能在中温厌氧消化条件下降解。在58℃工业堆肥条件下运行30天左右，PLA降解率可以达到约70%；在55℃高温湿式厌氧消化条件下运行40天左右，降解率可达约80%。两种条件下的降解率分别优于或接近天然纤维素。但在35℃中温湿式厌氧消化条件下运行40天时，PLA的降解率只有约10%。

　　而PBAT不能在工业堆肥、中温厌氧消化以及高温厌氧消化的环境下降解。PBAT在工业堆肥设施单批次最大运行时间30天时降解率小于5%，在35℃和55℃湿式厌氧消化设施单批次最大运行时间40天时降解率均小于8%，均远劣于天然纤维素和PLA，远达不到设施实际运行时间要求。

　　在实际设施的生物质发酵环节中，PHA具有最优秀的生物降解性能。在58℃工业堆肥、35℃湿式厌氧消化、55℃高温湿式厌氧消化下均可表现出优于或接近天然纤维素的降解率。但由于PHA是天然存在于微生物中储存碳源和能量的物质，其生物降解性能过于优异，在加工和使用中极易降解。这成为制约其应用的一大问题。