白色污染的终结者原来是它！

在家动动手指，产品自动送货上门。当人们在享受网络购物便捷的同时，却也产生了大量的快递垃圾。有数据显示，2015年，全国快递业务量完成206亿件，消耗塑料袋82.6亿个，数量之大令人震惊。一直以来，白色污染都是一个令人苦恼的问题，那么这个问题到底能不能有效解决呢？答案当然是肯定的。在第47个世界地球日到来的今天，本期《化工与生活》特别隆重介绍白色污染的终结者、塑料界的明日之星——可降解塑料。 

1、什么是可降解塑料？

可降解塑料，至今世界上还没有统一的国际标准化定义，但美国材料实验协会（ASTM） 通过的有关塑料术语的标准ASTMD883-92对可降解塑料所下的定义是: 在特定环境条件下，其化学结构发生明显变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。这个定义基本上和国际标准ISO472（塑料术语及定义） 对降解和劣化所下的定义相一致。

可降解塑料头盔

那么，如何评价可降解塑料的降解性能呢？美国国家环保局和全美降解学会的专家认为，必须具备下面3个基本特征才能称其为可降解塑料（或可降解树脂）。 

一是该塑料在自然界受到阳光、氧、潮湿、微生物等条件的影响，在较短时间内， 其外观发生明显的变化（例如，从制品袋、制品盒变成粉末，并进一步消失的过程）；力学性能也会明显降低甚至完全丧失。 

二是该塑料在上述条件下，相对分子质量应大幅度下降（例如，由降解前的十几万或几十万, 下降到一万或以下）。 

三是该塑料在上述条件下，化学结构发生重大改变，产生大量的含氧化合物（如酮、醛、酸、酯、过酸过酯、氢过氧化物等）。只有出现上述变化，降解后产生的小分子含氧化合物才可能被微生物、菌类吞食，并放出二氧化碳和水，从而达到使塑料降解的目的。

2、走进可降解塑料家族

通过上面的简单介绍，相信大家对可降解塑料有了初步的认识。下面，带大家认识一下可降解塑料家族的成员们。 

见光就跑的光降解塑料 

光降解塑料是指在塑料中引入光增敏基团或加入光敏性物质，使其在吸收太阳紫外光后发生光化学反应，从而使塑料大分子链断裂成为小分子，最终导致性能变差的一类塑料。按制备方法的不同，光降解塑料又可分为共聚型和添加型两种。 

共聚型光降解塑料通常采用含有光增敏基团（CO）的单体或烯酮类(如甲基乙烯酮、甲基丙烯酮)与烯烃类单体共聚，从而可合成含有羰基结构的光降解型PE、PP、PVC、PS、PET等。其中以PE类研究较多，PE大分子在降解后成为小分子（相对分子质量500）时，可被土壤中的微生物吸收最终变为CO2和H2O。添加型光降解塑料则是在塑料中添加光敏剂和其他助剂，在紫外光的作用下，光敏剂吸收光后产生出具有活性的自由基，进而引发塑料发生氧化反应使高分子链断裂以达到降解目的。

可降解塑料盒

可降解塑料袋

可降解塑料杯

在20世纪80年代，我国先后有长春应用化学所、天津轻工学院、中科院上海有机所等多家单位进行了研究与试生产，由于其可控性、降解性、降解彻底性及性价比等存在一些问题，产品未能大批进入市场。 

由于光降解塑料只有在日光作用下才能降解，能降解为小分子化合物进入生态循环的塑料只是极小部分，绝大部分塑料只是逐步崩解变为碎片或者粉末，也许肉眼看不见，但它们长期在土壤中被微生物吸收的情况尚未明了。塑料废弃物部分埋在土壤中或整个作为垃圾填埋在地下时，因缺光或缺氧、缺水而不会降解，只能将污染由可见变为不可见，而且对生态环境带来更大的潜在危害。 

另外，除了受紫外线强度、地理环境季节气候、农作物品种等因素的制约较大，降解速率很难控制，因此光降解塑料的应用受到一定限制。近年来，国内外对单纯的光降解塑料的研究已经逐步减少，而将重点转向生物降解塑料和光/生物降解塑料的研究上。

可被吃掉的生物降解塑料

生物降解塑料是指在自然环境中通过微生物的生命活动而发生降解的一类塑料。对塑料降解起作用的是细菌、霉菌、真菌和放线菌等微生物，通过生物物理作用、生物化学作用、酶的作用，加速塑料的生物降解反应。塑料的生物降解速度主要取决于塑料分子结构和大小、微生物的种类和环境因素（湿度、温度、pH值及营养的可利用性等），所以在无光、高湿、大量无机盐有效碳源存在的条件下，生物降解过程易进行。

理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳循环的一个组成部分的高分子材料。众所周知，“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。那么，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。生物降解塑料，按生物降解过程又可分为完全生物降解和生物崩坏塑料两类。

左右逢源的光/生物双降解塑料

光/生物降解塑料大多是聚烯烃塑料，辅以适量的光敏剂、生物降解剂、促进氧化剂和降解控制剂（包括稳定型、促进型控制剂和生物降解增敏剂）。这种塑料之所以能够双降解，关键决定于它的整体材料中加有两种诱导剂，即在材料中掺混有生物降解剂淀粉，还掺有诱发光化学反应的可控光降解的光敏剂或被人称之为“定时器”的复配光敏剂以及自动氧化剂等助降解剂。其中可控光降解的光敏剂在规定的诱导期之前不使塑料降解，具有理想的可控光分解曲线，在诱导期内力学性能保持在80%以上，达到使用期以后，力学性能迅速下降。而且它还可以通过调整浓度比，使塑料定时分解成碎片，接着在自动氧化剂和微生物对淀粉的共同作用下，此种材料将很快被分解。比如过氧化异丙苯（DCP）能够促使低相对分子质量组份所生成的极性基团分解而加速劣化, DCP与土壤中有机金属盐作用，对生物降解塑料会产生强烈的光劣化作用。

美国、加拿大、法国等都开发出了相关的母料，我国在这方面的研究也非常活跃，现已开发出的产品有光/生物降解地膜、光/生物降解PP、光/生物降解发泡PS餐盒等。这种降解餐盒在用过弃之户外十多天出现脆裂，20余天破碎，50天碎化粉化，降解物的重均相对分子质量已由原来的18万降到1万以下，其中相对分子质量在5000以下的占42%，60天以后被野外环境完全消纳。此时在地表，已看不见降解残物的存在。通过仪器分析，塑料分子已变成小分子的铜、酸、酯等，并被微生物利用，放出二氧化碳和水。 

除了上面常见的这3种可降解塑料外，还有一些其他降解塑料。例如乙烯醇水解塑料、光钙型多功能环境友好塑料材料、转基因生物生产型生物降解高分子材料等。

3、出发吧 为了我的未来

进入21世纪以来，保护地球环境、构筑资源循环型社会，走可持续发展道路，已成为世界关注热点和紧迫任务。生物降解塑料通过产品整个生命周期分析，已确认为环境低负荷材料。另外，相当一部分生物降解塑料的主要原料是来自可年年再生的农业资源，作为有限的、日渐减少、日趋枯竭、不可再生的石油资源的补充替代，生物降解料已成为全球瞩目的发展趋势。

因此，生物降解塑料已成为全球研究开发热点，特别是完全生物降解更是未来发展的重点。在众多可生物降解聚合物中，已经进入工业化生产的聚乳酸异军突起，以其优异的机械性能、广泛的应用领域、显著的环境效益和社会效益，为全球塑料行业所关注。随着聚乳酸生产成本接近传统塑料成本，市场应用的大力拓展，其普及使用将进入高峰。另外，目前问世的完全降解塑料品种，成本降低可能性最大的是全淀粉塑料，因为它所需的原料淀粉是可再生资源，其单位价格远比传统塑料原料低，更不说与现在合成的可降解树脂比了。真正完全生物降解的全淀粉热塑性塑料制品将在塑料应用中占有一席之地。 

目前，可降解塑料虽然还存在价格高、制备技术不成熟、消费者认知度不高等一系列问题，但是随着我国电子商务的快速发展，生物降解塑料的潜在市场是巨大的，发展可降解塑料包装制品是我国塑料工业的未来。毕竟，我们只有一个地球。