未来塑料业发展的大势所趋：生物塑料
中国科学技术信息研究所/封颖
北京奥运会和残奥会虽然已经落下帷幕，但给世人留下了 “绿色奥运”的理念和实践——奥运会使用的570万个垃圾袋全部采用全降解生物塑料，这种塑料袋以玉米淀粉为原料，丢弃后72天内即可自然分解为二氧化碳和水，不会对环境造成任何污染；奥运餐具将使用可降解生物塑料餐具； 10万把奥运场馆临时塑料座椅也将由可降解生物塑料制造。通过绿色奥运的契机，人们接触并接受了生物塑料这一新生事物。奥运之后，很多企业已经在大力开发进入寻常百姓生活的种种可降解生物塑料制品，如，生物塑料铅笔盒，可降解生物拼插及剪贴儿童玩具等等。
1.生物塑料及其应用
生物塑料的技术发展已较成熟，主要应用在五个行业中。第一是包装行业。塑料包装制品是塑料行业中的一大支柱产业，包括塑料袋、食物包装盒、饮料包装等。第二是生物塑料农用地膜。原先制造农用地膜的材料主要是不可降解的化工塑料，会导致了“白色污染”。生物塑料农膜使用后直接将地膜就地填埋降解，避免了化工塑料造成的污染。第三是纺织业。玉米塑料制成的玉米纤维透气性和手感都好于涤纶，能够改变涤纶材料容易起静电、透气性差的缺电。法国范思哲公司已经将玉米纤维应用在部分高级男装上；美国的杜邦公司将它使用在内衣上。第四，制造业。生物塑料还可以用于塑料玩具、家用电器的塑料外壳、汽车内饰、塑料门窗等。第五，医学行业。医学方面是玉米塑料应用最为成功的领域。首先是医用骨钉。以前治疗骨折等骨科疾病使用的是不锈钢骨钉，病人必须通过两次手术才能治愈。使用了生物塑料骨钉只需一次手术植入骨钉，病愈的同时，骨钉也降解在人体内。虽然生物骨钉的价格比不锈钢骨钉高出50％，但是很多患者为了避免两次手术的痛苦和花费，会选择玉米塑料骨钉。其次是在组织工程支架方面的应用。皮肤组织工程中的皮肤培育支架一直都是困扰医疗界的问题。玉米塑料支架在皮肤培育成功后直接降解成二氧化碳和水，可以在很大程度上缓解患者的痛苦。
2.生物塑料是未来塑料业的发展趋势，并终将成为主流
1999～2005年间。世界生物聚合物生产能力大大增长，到2005年已达约29万吨/年。欧洲消费量已从2001年2万吨增加到2005年8万吨，预计到2015年消费量将增加到约100万吨。据巴斯夫公司预测，在2010年，生物降解塑料的年增长率大于20％。欧盟使用生物聚合物的长期替代潜力估计将提高到1500万吨，生产塑料可望达到现有塑料生产量约1/3。
位于德国柏林、代表欧洲生物塑料行业的IBAW协会认为，面对油价飞涨、环境危机的现实，生物塑料正在得到更多的推广应用。减少社会和现代工业对化石燃料的依赖，使用可再生的生物原料，是公民、企业和国家都必须履行的社会责任。据IBAW估算，全球生物塑料业如今正迅速发展，2007年约占欧洲塑料市场4000万吨的10％。
在美国召开的塑料工程师学会年会上，专家预计，全球生物塑料生产将从2007年的26.24万吨提高到2011年的99.88万吨，这一预测显示了全球生物塑料生产在持续升温。但是，截至目前，全球消费的生物塑料仍仅占全部2.31亿吨塑料的0.7％，应用市场空间与潜力较大。
3.生物塑料在世界各国的推广情况
欧盟是推广生物塑料的先行军。欧盟给生物塑料制品贴上了符合欧洲环境标准EN13432的绿色标志，给予政策优惠，鼓励消费者购买。尤其是受过高等教育的消费者，他们理解为什么生物塑料是进入和谐社会的重要步骤，并且乐意购买生物塑料取代传统塑料。
在德国，尽管目前只有0.1％的塑料包装使用的是生物塑料，但每年增加使用生物塑料的潜力可达50万吨。德国消费者的环保意识很高，一项调查表明，75％的消费者愿意为环保包装支付更多的钱。德国一些知名连锁超市也争相尝试使用生物包装材料，营造环保形象以吸引顾客，其中最受超市欢迎的是水蒸气可渗透生物塑料盘和薄膜，这是可以用来包装有机水果和有机蔬菜的材料。预测认为，未来几年德国生物塑料领域可达30％的增长速度。德国政府和欧盟都给予生物塑料企业很多政策优惠。如，德国政府允许生产生物塑料的厂商2012年之前不需回收其旧塑料袋循环使用。而目前生产不可降解塑料袋的厂商均有义务回收塑料袋。这一措施可以使得厂家生产成本每吨节约1500欧元。
法国和意大利已为全面停止使用塑料袋设置了最后期限，即2010年。据2006年的法国农业法律规定，到2010年超市所用的购物袋必须全部使用生物降解塑料。2002年，爱尔兰对塑料袋收税，此举一出，爱尔兰塑料袋的使用在几个月内便减少94％。西班牙政府决定，到2009年，将石油基塑料袋的使用率减少90％，到2010年，完全禁止用石油基塑料袋，25％的购物袋必须使用可降解材料制造。
美国一些大城市，如伯克利、波士顿和旧金山已经颁布了石油基塑料袋禁令。纽约市则规定，凡是免费提供塑料袋的商店都要负责回收发放出去的塑料袋，以便循环使用。
近年来，日本政府大力推广生物塑料。出台的《生物技术战略大纲》和《生物质日本综合战略》都提到，扩大生物塑料的使用是一项重要课题。《生物技术战略大纲》设定的政策目标是，到2010年，20％的塑料要用可再生资源制造。
一些国际性大企业和世界500强企业已纷纷应用生物塑料。日本富士通公司使用以蓖麻油为原料的生物塑料，应用在用作制造笔记本电脑的机盖。日本索尼公司用生物塑料生产随声听的机壳。麦当劳公司和可口可乐公司使用生物塑料的饮料杯。美国野生燕麦公司使用生物塑料的包装。美国最大超市沃尔玛和瑞士雀巢公司使用生物塑料的包装。高级服装品牌法国范思哲公司使用生物塑料制作高级男装。
4.我国生物塑料产业发展所面临的机遇和挑战
成本较高和产业链条不健全是我国生物塑料产业发展的挑战。
美国Nature Works公司是全球唯一的生产玉米塑料原材料的企业。它的玉米塑料原材料售价约在2000美元/吨，化工塑料原材料售价只有其一半约1000美元/吨。因此相比于生物塑料，目前化工塑料仍具有低成本的优势。另外，我国生物塑料的下游产业和原材料产业还未能形成规模。所以短时期内玉米塑料不可能替代化工塑料。
生物塑料产业也拥有着许多的发展机遇。
首先，生物塑料技术不断取得进步。近年来，上海同济大学
其次，减少对石油的依赖和实现环境友好将有力地驱动生物塑料的需求，同时发展生物塑料也是满足各国环保新法规的一条重要途径。走传统石油化工路线的塑料每年消耗约25亿桶石油，而当前石油原料正面临短缺，且接替的新增储量仅为石油消费量的1/4。我国于2005年4月出台了《固体废弃物防治污染法》，其中做出了谁污染谁治理的规定，污染的产品要收取30％的固体废物处理费。提高化工塑料的使用成本自然就降低了生物塑料的成本。我国还于2008年推行“禁塑令”，并在各种媒体上广为宣传环保理念，在政策环境和消费者理念方面都有利于生物塑料的推行。
5. 生物塑料是未来塑料业发展的大势所趋
据业界专家估计，在未来几年内，我国国内生物降解塑料在一次性包装领域的需求量将达约150万吨/年，在无纺布领域将达30万～60万吨/年，在农业地膜领域将达约100万吨/年，在一次性日用杂品和部分医疗材料领域将达约50万吨/年，可降解塑料在中国市场潜力巨大。
目前，国内一批生物塑料及制品优秀企业已经脱颖而出。武汉华丽环保科技有限公司生产的由葡萄糖组成的可塑淀粉生物降解塑料，可用于一次性餐具、酒店用品、工业包装等领域，市场推广良好。宁波天安生物材料有限公司生产的一种由微生物合成的可降解的聚羟基脂脂肪酸酯塑料，具有很好的抗热湿气性能，可以在食品包装上大显身手。内蒙古蒙西分子材料有限责任公司研制开发的二氧化碳聚合物降解塑料，用在农业地膜上效果很好。浙江海正生物材料股份有限公司研制生产的聚乳酸是一种玉米塑料，可制成高性能的一次性碗、盘、杯、叉、刀、勺等。中科院理化所国家工程塑料中心开发的全生物降解塑料聚丁酸丁二醇酯，产业化势头尤为迅速，目前已形成超过2万吨/年的生产能力，并已入选北京奥运会作为一次性餐具材料。台湾瑞旗生物科技股份有限公司生产的运用玉米等植物淀粉发酵后，再经过聚合制造出的植物塑料聚乳酸特别适用于餐饮用品、服装制造等领域。
虽然生物塑料的技术成熟还有待时日、应用范围还需要开拓，但可以预见，作为“第四种新材料”出现的生物塑料，经过10多年的研究和产业化，在市场上已经找到了生存的空间。技术的发展肯定会使生物塑料真正进入人们的日常生活，普及程度肯定会达到化工塑料的应用范围，未来塑料行业最快的增长点将是生物塑料。就目前而言，我国政府应大力扶持生物塑料，提供产业化、技术开发和资金的支持；另一方面，对化工塑料领域依然需要加强监管，避免造成严重的污染，同时也要加快废旧塑料处理技术的发展。
(载于《世界环境》2009年第1期，p. 59－60)