• 可生物降解的塑料

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    可生物降解的塑料

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    可生物降解的塑料是可以通過活生物體(通常是微生物)的作用分解為水,二氧化碳和生物質的塑料。可生物降解的塑料通常由可再生原料、微生物、石油化學產品或這三者的組合生產。

    雖然“生物塑料”和“生物可降解塑料”這兩個詞相似,但它們不是同義詞。并非所有生物塑料都是可生物降解的。

    應用

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    可生物降解的塑料通常用于一次性物品,例如包裝、陶器、餐具食品服務容器。原則上,它們可以替代傳統塑料的許多應用,但是成本和性能仍然存在問題。僅在受到限制常規塑料使用的特定法規支持的情況下,使用它們在財務上是有利的。例如,自2011年以來,隨著一項具體法律的出臺,可生物降解的塑料袋和購物者在意大利成為強制性措施。

    類型

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    生物基塑料

    生物合成塑料(也稱為生物塑料或生物基塑料)是從自然起源(例如植物動物或微生物)生產的塑料。

    羥基鏈烷酸酯(PHA)

    聚羥基鏈烷酸酯是一類由各種微生物自然產生的可生物降解的塑料(例如:Cuprividus necator)。PHA的具體類型包括聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)和聚羥基己酸酯(PHH)。PHA的生物合成通常是通過剝奪生物體某些營養素(例如缺乏諸如磷,氮或氧的宏觀元素)并提供過量的碳源來驅動的。然后通過破壞微生物來回收PHA顆粒。

    可生物降解的塑料

    PHA可以進一步分為兩種類型:

    • 短鏈長度(包括3至5個碳原子)的羥基脂肪酸中的scl-PHA是由眾多細菌(包括Cupriavidus necator和Alcaligenes latus(PHB))合成的。
    • 由惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)可以制得具有中等鏈長的含6-14個碳原子的羥基脂肪酸的mcl-PHA?。

    聚乳酸(PLA)

    乳酸是由可再生生物質合成的熱塑性脂族聚酯,通常是由發酵植物淀粉(例如玉米木薯甘蔗甜菜漿)合成的。在2010年,PLA的消費量在世界上所有生物塑料中排名第二。

    根據美國歐洲標準,PLA可堆肥,但不可生物降解,因為它不會在人工堆肥條件之外進行生物降解。

    淀粉混合物

    淀粉共混物是通過將淀粉與增塑劑共混而生產的熱塑性聚合物。由于淀粉聚合物本身在室溫下易碎,因此在稱為淀粉糊化的過程中添加了增塑劑以增強其結晶度。雖然所有淀粉都是可生物降解的,但并非所有的增塑劑都可以。因此,增塑劑的生物降解性決定了淀粉共混物的生物降解性。

    可生物降解的淀粉共混物包括淀粉/?聚酸、淀粉/?聚己內酯和淀粉/聚丁烯-己二酸酯-對苯二甲酸對苯二甲酸酯。

    其他混合物(例如淀粉/?聚烯烴)不可生物降解。

    爭議

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    盡管經常使用術語“可堆肥”、“生物塑料”和“氧降解塑料”代替“可生物降解的塑料”,但這些術語不是同義詞。廢物管理基礎設施目前回收常規的塑料廢物,將其焚化或放入垃圾填埋場。將可生物降解的塑料混入常規廢物基礎設施中會對環境造成一定危害。因此,確定如何正確分解替代塑料材料至關重要。

    環境影響

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    環境效益

    微生物降解:可生物降解塑料的主要目的是代替傳統的塑料,這些傳統的塑料在垃圾填埋場中仍然存在并危害環境。因此,微生物分解這些塑料的能力是令人難以置信的環境優勢。微生物降解可通過3個步驟完成:塑料表面的定殖、水解和礦化。首先,微生物會填充暴露的塑料。接下來,細菌分泌與碳源或聚合物底物結合的酶,然后分解碳氫鍵。該過程導致產生H?2?O和CO?2。盡管釋放了CO?2進入環境后,可生物降解的塑料所留下的足跡要小于堆積在垃圾填埋場中并造成嚴重污染的石油基塑料,這就是為什么人們將其作為傳統塑料的替代品進行探索的原因。

    市政固體廢物:根據美國環境保護署(EPA)2010年的報告,美國有3,100萬噸塑料廢物,占所有市政固體廢物的12.4%。其中回收了255萬噸。該8.2%的回收率遠低于城市固體廢物的34.1%的總回收率。

    塑料回收率下降的原因可能是傳統塑料經常與有機廢物(食物殘渣、濕紙和液體)混合在一起,導致廢物在垃圾填埋場和自然棲息地中積累。另一方面,這些混合有機物(食物殘渣,庭院裝飾物和濕的,不可回收的紙張)的堆肥是一種回收大量廢物并顯著提高社區回收目標的潛在策略、截至2015年,食物殘渣和濕的不可回收紙分別占3,960萬噸和6,790萬噸城市固體廢物。

    可生物降解的塑料可以替代這些廢物流中的不可降解塑料,從而使市政堆肥成為從垃圾填埋場轉移大量原本無法回收的廢物的重要工具。可堆肥塑料將塑料的實用性(重量輕、耐性強、成本相對較低)與在工業堆肥設施中完全完全堆肥的能力結合在一起。支持者們并不擔心回收相對少量的混合塑料,而是認為經過認證的可生物降解塑料可以很容易地與其他有機廢物混合,從而可以堆肥更大一部分不可回收的固體廢物。

    這樣,所有混合有機物的商業堆肥就變得商業上可行且經濟上可持續。由于現在整個廢物流都可以生物降解,因此更易于處理,因此更多的市政當局可以將過多的廢物從負擔過重的垃圾填埋場轉移出去。不再使用垃圾填埋場可能有助于減輕塑料污染問題。

    因此,可生物降解的塑料的使用被認為能夠完全回收大量的城市固體廢物(通過有氧堆肥和原料),這些廢物以前是通過填埋或焚燒以外的其他方式無法回收的。

    環境問題

    氧可生物降解:有指控稱,可生物降解的塑料袋可能釋放金屬,在某些情況下可能需要大量時間才能降解,OBD(氧可生物降解)塑料可能會產生無法持續的微小塑料碎片不論環境如何,都會以任何明顯的速度降低。氧化可生物降解塑料協會的回應是,OBD塑料不含金屬。它們含有金屬鹽,這是法律所禁止的,實際上是人類飲食中的微量元素。瑞典技術研究所和瑞典農業科學大學已對聚合物材料的氧生物降解進行了深入研究。一項經同行評審的研究報告顯示,根據ISO 17556的測試,在24個月內土壤環境中有91%的生物降解。

    對食品供應的影響:關于用天然材料制造可生物降解的生物塑料的總碳,化石燃料和水的使用量以及它們是否對人類食品供應產生負面影響,也存在許多爭議。要制造1千克(2.2磅)的聚乳酸(最常見的市售可堆肥塑料),需要2.65千克(5.8磅)的玉米。自2010年以來,每年生產大約2.7億噸塑料,在全球變暖減少的時候,用玉米衍生的聚乳酸代替傳統塑料將使世界糧食供應減少7.155億噸熱帶農場的生產力。

    甲烷釋放:當任何可生物降解的材料(包括真正可生物降解的塑料)在厭氧垃圾填埋場中降解時,可能會釋放另一種溫室氣體甲烷。從594個管理的垃圾填埋場生產的甲烷被捕獲并用于能源;一些垃圾填埋場通過燃燒消除甲烷釋放到環境中的過程燃燒掉。在美國,當今大多數垃圾填埋場的材料都進入填埋場,在那里它們捕獲甲烷沼氣,用于清潔、廉價的能源。化不可生物降解的塑料也會釋放二氧化碳。在厭氧(垃圾填埋)環境中處理由天然材料制成的不可生物降解的塑料將導致這種塑料可持續使用數百年。

    海洋中的生物降解:尚未完全降解的生物可降解塑料由廢物管理設施處置在海洋中,并假定塑料最終會在短時間內分解。但是,海洋不是生物降解的最佳選擇,因為該過程有利于擁有大量微生物和氧氣的溫暖環境。剩余的未經過生物降解的超細纖維可能會對海洋生物造成傷害。

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    詞條目錄
    1. 可生物降解的塑料
    2. 應用
    3. 類型
    4. 生物基塑料
    5. 聚羥基鏈烷酸酯(PHA)
    6. 聚乳酸(PLA)
    7. 淀粉混合物
    8. 爭議
    9. 環境影響
    10. 環境效益
    11. 環境問題

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