在國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越發(fā)重視的趨勢(shì)下，塑料制品行業(yè)尤其是一次性塑料制品的企業(yè)生存岌岌可危，是否能快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)“可生物降解材料”成為企業(yè)未來發(fā)展走向的關(guān)鍵。生物可降解塑料其產(chǎn)業(yè)鏈跨越了農(nóng)業(yè)和化學(xué)品合成領(lǐng)域。以玉米淀粉為原料的聚乳酸（PLA）為例，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括植物原材料獲取、原材料制備、化學(xué)單體和中間體制備、生物可降解塑料顆粒合成、改性塑料配制到最終塑料制品生產(chǎn)幾個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈通常是全球范圍跨地區(qū)、多個(gè)上下游企業(yè)一起完成的。

European Bioplastics(歐洲生物塑料協(xié)會(huì))發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，全球生物基塑料約占每年生產(chǎn)的塑料中的1%。2020年，全球生物基塑料產(chǎn)能達(dá)211.1萬噸，其中可生物降解塑料的產(chǎn)能為122.7萬噸，不可生物降解產(chǎn)能為88.4萬噸。政策利好和預(yù)估的需求暴增正在推動(dòng)著可降解塑料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

一、生物可降解塑料類別

生物可降解塑料超過20種，但目前只有三種類型實(shí)現(xiàn)商業(yè)大規(guī)模制造，包括主要以植物淀粉為原料的淀粉基塑料和聚乳酸（PLA），以及以石油副產(chǎn)品為主要原料的二元酸二元醇共聚酯（PBS，PBSA，PBAT，下稱PBS類塑料），這三類材料的產(chǎn)能總和達(dá)到全部生物可降解塑料的95%。

1.淀粉基塑料

淀粉因?yàn)楸阋?、量大、制造容易、且生物可降解，被看作是發(fā)展生物可降解塑料的重要材料。早期的淀粉基塑料主要是在不可降解的塑料如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）中添加淀粉，從而達(dá)到降低成本、增加降解性的目的。這類材料只有淀粉部分可以在特定條件下降解。目前淀粉基塑料全球產(chǎn)能約45萬噸，隨著市場(chǎng)對(duì)降解性要求的提升，現(xiàn)階段的淀粉基塑料主要是熱塑性淀粉，與其他生物可降解材料混合制備出新的聚合物。

2.PLA

PLA是另外一種主要發(fā)展的生物可降解塑料種類，價(jià)格相對(duì)低廉且具有比較良好的物理特性，截至2020年，全球PLA產(chǎn)能約39萬噸。淀粉基塑料和PLA的生產(chǎn)依賴糧食作物，包括土豆、玉米、甘蔗或木薯等。雖然塑料產(chǎn)業(yè)在研究使用非糧作物進(jìn)行生產(chǎn)，如以玉米秸稈、甘蔗渣等木質(zhì)纖維素，或以二氧化碳、甲烷作為原料，但在短期內(nèi)糧食作物仍然會(huì)是主要原材料。

3.PBS類塑料

PBS類是以石油副產(chǎn)品為原材料聚合而成的生物可降解塑料，目前全球產(chǎn)能約37萬噸。從技術(shù)層面來講，PBS可以100%使用生物基原材料制造，PBAT可以達(dá)到50%生物基。但由于目前生物基原材料的產(chǎn)業(yè)化還不成熟，石化來源的PBS類塑料仍然是市場(chǎng)主流。丁二醇、丁二酸為生產(chǎn)PBS類聚酯生物降解塑料的主要生產(chǎn)原料。

4.PHA

聚羥基脂肪酸酯（PHA）是另外一類重要的生物可降解塑料，目前產(chǎn)能尚少，全球僅25,000噸。PHA是微生物以糖類或油脂為原材料在發(fā)酵過程中自身代謝合成的物質(zhì)?，F(xiàn)在的PHA合成主要使用多糖，但科學(xué)家在研究是否可以將各種農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、廚余、生活廢水、沼氣等廢棄物用做高效的PHA生產(chǎn)原料。PHA尚未大規(guī)模商品化的主要瓶頸是居高不下的生產(chǎn)成本，未來或也將是發(fā)展最快的生物可降解材料。

除這四大類商業(yè)主流種類之外，還有多種生物可降解塑料，比如可以在水中溶解的PVOH，用二氧化碳制造的PPC，能夠與多種材料共混的PCL，聚乙烯醇PGA等等。雖然近年來關(guān)于新的生物可降解塑料研究成果的報(bào)道層出不窮，但由于技術(shù)和成本的限制，這些材料仍然無法滿足商業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)化還有待時(shí)日。

二、全球生物可降解塑料的發(fā)展概況

歐洲、美國(guó)、日本有多家公司實(shí)現(xiàn)了生物可降解塑料的規(guī)模化生產(chǎn)。由于原材料供應(yīng)的便利和生產(chǎn)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)基地近年來逐步向亞洲集中。亞洲新增了很多本地制造商以及歐美公司投資的產(chǎn)能，其中國(guó)內(nèi)和泰國(guó)的增長(zhǎng)尤為突出。

淀粉基塑料：意大利的Novamont公司是全球最大的全淀粉基塑料生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)能達(dá)到15萬噸/年。Novamont公司在意大利境內(nèi)設(shè)有4個(gè)生產(chǎn)基地，使用的植物原材料主要包括谷物淀粉和菜籽油。

PLA：全球過半PLA產(chǎn)能集中在美國(guó)的Nature Works公司，其15萬噸/年的生產(chǎn)線均在美國(guó)境內(nèi)。全球第二大的PLA生產(chǎn)線由荷蘭的Total Corbion PLA公司于2019年在泰國(guó)建成，年產(chǎn)7.5萬噸，使用泰國(guó)本地甘蔗為原材料。2020年初，Total Corbion宣布將在法國(guó)再建一座年產(chǎn)10萬噸PLA的生產(chǎn)線。剩余的主要PLA生產(chǎn)商都集中在中國(guó)。江蘇允友成生物環(huán)保材料有限公司擁有年產(chǎn)5萬噸的PLA生產(chǎn)線，其他大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)線產(chǎn)能在1萬噸左右。最近，安徽豐原集團(tuán)有限公司宣布了“2025年達(dá)到PLA年產(chǎn)1500萬噸，2030年達(dá)到3500萬噸”的計(jì)劃。該公司計(jì)劃產(chǎn)能若建成，將是現(xiàn)有全球PLA產(chǎn)能的100倍。安徽豐原集團(tuán)稱PLA生產(chǎn)的原材料將以巴西進(jìn)口玉米為主。最近中糧生物在時(shí)隔18個(gè)月之后的PLA生產(chǎn)線也已重啟。

PBS類塑料：巴斯夫（BASF）現(xiàn)有PBAT產(chǎn)能7.4萬噸/年，并且在2020年宣布擬在中國(guó)新增6萬噸/年的PBAT產(chǎn)能。中國(guó)PBAT材料行業(yè)內(nèi)企業(yè)集中度高，金發(fā)科技為首的多家企業(yè)總產(chǎn)能達(dá)到20萬噸/年，超過全球50%。這些公司的PBS類塑料都使用石油副產(chǎn)品作為原材料。目前日本三菱作為PBS產(chǎn)能最大的日本公司，在泰國(guó)新建了產(chǎn)能為3萬噸/年的工廠，用來生產(chǎn)玉米基和石油基混合的PBS。PBS類聚酯生產(chǎn)可通過對(duì)PET、PBT聚酯設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)生產(chǎn)。目前我國(guó)聚酯設(shè)備生產(chǎn)能力嚴(yán)重過剩，改造生產(chǎn)PBS為過剩的聚酯設(shè)備提供新的機(jī)遇。

PHA：PHA的產(chǎn)能曾經(jīng)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有規(guī)模，但由于市場(chǎng)推廣沒有達(dá)到預(yù)期，產(chǎn)能利用率低于10%，多家企業(yè)相繼停止生產(chǎn)。目前美國(guó)的Danmier Scientific擁有現(xiàn)在最大的PHA生產(chǎn)線，以油菜籽為原材料在美國(guó)進(jìn)行生產(chǎn)，該公司稱未來幾年的目標(biāo)是推動(dòng)PHA生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到商業(yè)量產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)使用的油菜籽有可能會(huì)來自美國(guó)東南部。在中國(guó)，天津國(guó)韻生物材料有限公司擁有全國(guó)最大的PHA生產(chǎn)線，年產(chǎn)能達(dá)1萬噸。

三、生物可降解塑料的市場(chǎng)需求

歐洲和北美是現(xiàn)在生物可降解塑料的最大市場(chǎng)，在一些亞洲國(guó)家，尤其是中國(guó)和印度，減塑政策也推動(dòng)著生物可降解塑料的需求迅速增長(zhǎng)。

一次性包裝是生物可降解塑料的最大使用領(lǐng)域，2019年59%生產(chǎn)的生物可降解塑料被做成了可降解塑料袋、食品袋、食品盒、飲料和化妝品塑料包裝等等，其中各種軟性包裝用量最大，使用了近50萬噸生物可降解塑料。多家國(guó)際消費(fèi)品公司、全球連鎖的餐飲巨頭和連鎖超市在推廣和使用生物可降解塑料，其中生鮮和食品包裝、一次性餐具、以及可堆肥降解塑料袋需求量最大。生物可降解食品包裝和一次性餐具的需求在2017年達(dá)到16.4萬噸，預(yù)計(jì)到2022年將超過18萬噸。

可堆肥降解袋是生物可降解包裝的第二大應(yīng)用，2017年達(dá)到7.2萬噸，預(yù)計(jì)到2022年將接近8萬噸。國(guó)際知名電商公司也在政策和環(huán)保的雙重壓力下開始使用生物可降解塑料包裝。以中國(guó)為例，快遞和外賣兩個(gè)行業(yè)在政策推動(dòng)下，若達(dá)到20%外賣包裝可降解以及政策所期待的“50%快遞包裝可降解”，將產(chǎn)生超過74萬噸的生物可降解塑料需求。2020年的新版限塑令要求到2025年底全國(guó)范圍郵政快遞網(wǎng)點(diǎn)禁止使用不可降解的塑料包裝，若快遞業(yè)不著力發(fā)展塑料減量方案，只是用可降解材料替代，以現(xiàn)在的快遞行業(yè)增長(zhǎng)速度，2025年中國(guó)的快遞業(yè)預(yù)計(jì)會(huì)使用近500萬噸的可降解包裝。

2019年生產(chǎn)的生物可降解塑料中14%用于農(nóng)業(yè)和園藝領(lǐng)域，包括生物可降解農(nóng)膜、育苗杯等產(chǎn)品。雖然生物可降解農(nóng)膜的效果和降解性目前仍然在測(cè)試階段，但由于傳統(tǒng)的聚乙烯農(nóng)膜無法在土壤中降解，破碎后會(huì)造成嚴(yán)重的土壤污染，多個(gè)國(guó)家已嘗試推廣使用在土壤中生物可降解的塑料農(nóng)膜以代替?zhèn)鹘y(tǒng)聚乙烯農(nóng)膜。目前發(fā)展生物可降解農(nóng)膜的主要材料是非生物基的PBAT。BASF預(yù)計(jì)全球的生物可降解農(nóng)膜需求可達(dá)到每年200萬噸，歐洲市場(chǎng)的需求可達(dá)到每年10萬噸。中國(guó)是最大的覆膜種植國(guó)，每一年使用的農(nóng)用地膜約250萬噸；若以10%的替換率計(jì)算，中國(guó)對(duì)生物可降解農(nóng)用地膜的年需求將超過20萬噸。

根據(jù)清華大學(xué)溫宗國(guó)教授的估算，若不改變消費(fèi)增長(zhǎng)，并使用生物可降解塑料替代限塑令的禁限品項(xiàng)，中國(guó)在未來五年內(nèi)累計(jì)需求量將達(dá)到2200萬噸，是目前全球全部產(chǎn)能的10倍。

四、生物可降解材料未來發(fā)展

雖然發(fā)展前景看似可觀，生物可降解材料的生產(chǎn)和使用仍面臨著很多未解決的挑戰(zhàn)。作為新興材料，無論是產(chǎn)業(yè)發(fā)展、應(yīng)用或是相對(duì)應(yīng)的后端處理，生物可降解塑料都面臨著很多懸而未決的問題，目前推廣和使用面臨諸多問題，包括：

一、可降解性的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)仍需完善，可降解的認(rèn)證體系無法反映真實(shí)環(huán)境中可降解產(chǎn)品的降解情況；

二、可降解產(chǎn)品沒有明確、統(tǒng)一的認(rèn)證標(biāo)識(shí)供消費(fèi)者辨別，命名也沒有法律規(guī)范，執(zhí)法者也難以辨認(rèn)；

三、可降解產(chǎn)品主要依賴生物原材料，原材料的供應(yīng)鏈缺乏規(guī)范，將會(huì)限制其更大規(guī)模的生產(chǎn)；

四、可降解產(chǎn)品的廢棄物缺乏對(duì)應(yīng)的處理系統(tǒng)，廢棄物無法處理，很難達(dá)到塑料污染治理的目標(biāo)；

五、可降解塑料作為新興材料，生產(chǎn)過程以及降解過程如何保證綠色無毒，仍需要更多研究和監(jiān)督管理。