妖精影院材料工業經過（guò）近兩百年的發展，分子設計（jì）強調的是高使用（yòng）性能，沒有考慮自然界中的循環問題。強（qiáng）大（dà）的共價鍵組合及較高的材料結晶度，導（dǎo）致光、氧及自然界中的微生物和酶不（bú）易對（duì）廢棄物進（jìn）行自然分解。至（zhì）今全球共生（shēng）產超過95億（yì）噸塑料，隻有9%被回收、12%被焚燒，其餘79%散（sàn）落在環境中。按目前的管理模式（shì），到2050年全（quán）球將產生120億噸廢塑料，需要數百（bǎi）年才能降解。

解決白色汙染問（wèn）題，需要使高分子材料產業（yè）進入循環經濟（jì）模式，包括“生物循環”和“技術循環”兩種模式。“生物循環”是指高分子材料在使用後（hòu），在生物（wù）酶和其他因素的作用下完全降解為二氧化碳或（和）甲烷、水及其所含元素的礦化無機鹽，以及新的生物（wù）質。

生物降解塑料的發展曆程（chéng）

降解塑料（liào）的商業化（huà）開發已有40多年，經曆了較長時間的認知與（yǔ）爭論。上世紀90年代以來，可降解塑料主要是指聚烯烴（tīng）等材料中添加澱粉的品種，被（bèi）冠上了“降解塑料”或“光/氧降解塑料”的名稱。歐盟於（yú）2019年明確禁用，我國則在2021年2月明確出台（tái）生物降解材料不能含有聚烯烴等傳統材料的規（guī）定。

2017年7月，我國發布《關於印發禁止洋垃圾入境（jìng）推進固體廢物進口管理製度改革（gé）實施方案的通（tōng）知》，正式關（guān）閉了歐美（měi）國家每年（nián）將7000多萬（wàn）噸廢（fèi）塑料運往（wǎng）我國的大門。同年，歐盟委員會發布《歐洲循環經濟中的塑料戰略》。到2019年底，全球共有87個國家和地區采取了不（bú）同措施禁塑、限塑。

我國政府從1999年開始陸續出台一（yī）係列（liè）國家層麵的禁限塑政策，在生物基、化石基可降解聚合物的研究方麵開展了多（duō）年的工作，開發了PHBV、PLA、PBS係列等生物（wù）降解產品（pǐn）。2020年11月，我（wǒ）國公布《降解塑料的（de）定義、分類、 標誌和降解性能要求GB/T 20197-202X（征求意見稿）》。該項標準將全部替代原國標的GB/T 20197-2006版。對於降解塑料（liào）的（de）定義由過去的“澱（diàn）粉添加型降（jiàng）解塑料”類嚴格限製在“必須完全降解變成二氧化碳（tàn）或/和甲烷、水及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質”，生物降解（jiě）率必須（xū）大於90%。

生物降解塑（sù）料按（àn）照原料來源分（fèn）類可分為兩大類：生物基生物降解塑料和化石基生物降解塑料（見表1）。

生（shēng）物降解塑料的共性是：在分子設計時主鏈引入（rù）酯鍵。酯鍵是不穩定的化學鍵（jiàn）之一（yī），在生物（wù）酶和水作用下，發生化學鍵斷（duàn）裂，逐步成為水和二氧化碳。然而，不是所有帶（dài）有酯鍵（jiàn）的聚合物都能完全快速降解，主鏈帶有苯環的聚合物（wù）如PET和PC，依靠苯環的共軛作用（yòng）保護，不容易發生降解。脂肪-芳香族共聚（jù）酯苯環（huán）的含（hán）量高（gāo）於50%時，材料（liào）不易發生降解。PBAT能否完全降解、是否（fǒu）仍形成微（wēi）塑（sù）料，目前還（hái）存在爭（zhēng）論。

2020年（nián）全球生物降解塑料市場規模145萬噸，其中亞太81萬噸（dūn），北美15萬噸，歐洲41萬噸。產品以PBS、PLA、澱粉基材（cái）料和PBAT為主，PHA等其（qí）他材（cái）料占比較低（見圖2）。

在各國政府禁、限塑令實施下，生（shēng）物降解塑料需求飛速增長。預計到2025年需求390萬噸，其中（zhōng）亞太274萬噸，北美25萬噸，歐洲79萬（wàn）噸，年均複合增長率為21.9%。品種結構也將發生很大改變，北美和歐（ōu）洲（zhōu）的生物降解塑料以PBS、PLA為主（zhǔ），亞太以PBAT、PBS、PLA為主。

2020年我國生物降解塑料的（de）消費量約55萬噸。預計2025年（nián）我國生物（wù）降解塑料市場規模可到238萬噸（見表2）。

生物降解塑料主要類型

一、PBS係（xì）列產品

該係列產品是二酸（suān）類和二醇類產品進行縮聚反應得到的生物降解塑料產品係（xì）列（liè），包括PBS、PBSA、PBST、PBAT。

PBS由丁二酸和1,4-丁二（èr）醇（BDO）聚合而（ér）成（chéng），優點是穩定（dìng）性好、耐熱性較好，機（jī）械（xiè）性能和加工性能接近PP，成膜性好；缺點是透明度和硬度低，丁二酸供應不足限製了行（háng）業整（zhěng）體發展（zhǎn）。PBS可用於包裝（包括食品（pǐn）包（bāo）裝（zhuāng）、化妝品瓶、藥品瓶（píng））、餐具、一次性（xìng）醫療用品、農用薄膜、農藥及化（huà）肥緩釋（shì）材料、生物醫用高分子材料等領域。妖精影院方法有直接酯化（huà）法、酯交換法和擴鏈法。直接酯化（huà）法是丁二酸和1，4一丁（dīng）二醇先在較低的反應溫度（dù）下（xià）發生酯化（huà）反應（yīng）脫水形成羥基封端的低（dī）聚物，然後在高溫、高真空和催化劑存在下脫二元醇，即可得到PBS。酯交換法是丁二酸二甲酯（zhǐ）或二乙酯，在催化（huà）劑存在（zài）下與1，4-丁二（èr）醇發生酯交換反應，經脫除甲醇或乙醇得到丁二酸二丁二醇酯（zhǐ），再（zài）在（zài）高溫高真空和催化劑的條件下得到PBS。擴鏈法是利用（yòng）活性基團與（yǔ）PBS的端基反應，以實現分子鏈的增長，該法具有便捷、高效、設備投資低等優點。但擴鏈劑通常（cháng）為（wéi）異氰酸酯類，毒（dú）性較大，容易在產品中造成殘留，因此在食品包裝和醫用製品（pǐn）上的應用受到限製。近年來我國（guó）PBS生產和研究主要是圍繞催（cuī）化劑選擇，以及反應條件的控製，采（cǎi）用直接酯化-縮（suō）聚法進行。

PBSA由丁二酸、1,4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA）共聚而成（chéng），與PBS相比有更好的韌性，而且降（jiàng）解速（sù）度更快。可以通過添加碳酸鈣和澱粉降低成本。其主要用途也基本與PBS一致。PBS和PBSA雖開發（fā）較早，但受其自身性能及原（yuán）料丁二酸資源不（bú）足限製，市（shì）場用（yòng）量遠不及（jí）PBAT。

PBST有（yǒu）較好的熱穩定性、力學性能，還有優良的生物降解性，能夠廣泛用在一次性日（rì）用品、包裝材料、農用（yòng）薄膜（mó）等領域（yù）。可以利用國內巨大的聚酯產能改造，但工藝技術（shù）較難，工業化程度低，目前僅儀（yí）征化纖實現了萬噸級工業化生產。PBST的妖精影院由丁二酸、對苯二甲酸（或其二甲酯）和1，4-丁（dīng）二醇三種單（dān）體共聚反應製（zhì）得（dé）。據（jù）悉，PBST產品的利潤較（jiào）PBS高10%~20%。

PBAT是（shì）1,4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA）和對苯二甲酸（PTA）的三元（yuán）共聚物。PBAT的（de）優點是熱穩定性好，加工性能好。原料丁二醇、乙二酸、PTA都易（yì）得，可以利（lì）用國內巨大的聚酯產能獲得；缺點是透明（míng）度（dù）低、硬度低、模量低，阻隔性差（chà），在土壤中的（de）自然降解慢。PBAT用途與PBS基本一致。妖精影院方（fāng）法有（yǒu）直接酯化法和酯交換法。直接酯化法是以（yǐ）PTA、AA（己二酸）、BDO為原料，在催（cuī）化劑條件下，直接進行酯化、縮聚反應而製得。優（yōu）點是工（gōng）藝流程短、原（yuán）料利用率高、反（fǎn）應時間短、生產（chǎn）效率高；缺點是反應體係物質（zhì）較（jiào）複雜、相對（duì）分子質（zhì）量分布寬且不易控（kòng）製、反應（yīng）條件（jiàn）比較苛刻、反應介質（zhì）酸性較強、部（bù）分BDO發生環化脫水反應生成四氫呋喃（THF）等對產（chǎn）品質量有影響。酯交換法（fǎ）以PTA、BDO為原料（liào），在催化劑作（zuò）用下，先進行（háng）酯化反應或（huò）酯交（jiāo）換反應生（shēng）成對苯二甲酸丁二醇酯預聚體（BT），再（zài）與聚己二酸丁二醇酯（PBA）進行酯交換縮（suō）聚製得。隨技術進步，直接酯化法缺點被逐步攻克，現已成為國內新建和擬建裝置的（de）主流工藝。

2020年底，國外PBAT生產企業主要是巴斯夫和Novamont公司，總（zǒng）產能17.4萬噸/年，占到全球總產能的33.6%，我國PBAT總產能（néng）已經超過34萬噸/年。截至（zhì）2021年4月，我國共有48家公（gōng）司有在建或擬建的PBS係列項（xiàng）目，新增PBS係列產能超過500萬噸/年。

二、聚碳酸亞丙酯（PPC）

PPC是以二氧化碳（tàn）和環氧丙烷為原料妖精影院的一種完全可降（jiàng）解的環保塑料，也是目前最有希望的環（huán）保塑料之一。

PPC顯著特（tè）點是（shì）具有生物降解性（xìng）和生物相容性，具（jù）有抗衝擊韌性、透明性和無毒（dú）性，具有優異的（de）阻隔性，被廣泛應用在藥物緩（huǎn）釋劑、可吸收縫合線、一次性餐具（jù）、食品（pǐn）包裝材料、薄膜製品領域，以及生產低溫肉製品保鮮膜和口香糖基料、可降解泡沫材料、板材等。PPC的缺點（diǎn）是耐水性、耐熱性和力（lì）學性能較差，因此PPC常與其他材料進（jìn）行混合改性（xìng）。除了與聚烯烴（tīng）等共混以提高製品耐（nài）溶劑性、隔氧性（xìng）外，還可以與降解材料（liào）PLA、PBAT、PBS等共混。

國內PPC產業化從20世（shì）紀90年代開始，中科院（yuàn）是國內PPC重要研究機構，內蒙古蒙西公司采用中科院（yuàn）長春應用化學研究所技術，2002年投（tóu）產國內首套0.2萬噸/年PPC裝置。江（jiāng）蘇中科（kē）金龍公司采用廣化所（suǒ）技術，2009年投產2.2萬噸/年裝置。近期又（yòu）有博大東方5萬噸/年（nián）、浙江溫嶺邦豐10萬（wàn）噸（dūn）/年裝置投產。

江蘇中科金龍與廣化所（suǒ）聯（lián）合開發了（le）二氧化碳製備可降解TPU技術，目前擁有2.2萬噸/年二氧化碳基多元醇，8000噸/年二氧化碳基TPU。全（quán）球隻有德國科思創和國內中科金龍生產二氧化碳基可降解TPU。

PPC的發展，既解（jiě）決了塑料白色汙染（rǎn）的問題，又有效（xiào）延伸了環氧乙烷（wán）和（hé）環氧丙烷（wán）產業鏈，更重要的是利用二氧化碳直接製備有機高分子材料，具有廣闊的發展前（qián）景。

三、聚乙醇酸PGA

PGA具有良好的生物（wù）降解性和（hé）生物相（xiàng）容性（xìng），較（jiào）高的機械強度，優異的可成型性和卓越的氣體隔絕性。PGA還具有簡單（dān）規整的線性分子結構，結晶度可達80%，熔（róng）點222℃。

傳統的乙醇酸（suān）生產工藝為羥基乙腈酸性水解法（fǎ），毒性大、成本高，這些因素使（shǐ）得PGA作為（wéi）一種極具價值的可降解塑（sù）料，一直未能實現大規模生產。

國內煤製乙二醇行業的大發展，使草酸二甲酯（DMO）大規模生產PGA成為可行的工（gōng）藝路（lù）線。主（zhǔ）要有兩條（tiáo）工藝路線：第一種是直接縮合聚合法，乙醇酸甲酯（MG）在（zài）催化劑的作用下，經加熱脫醇，直接縮聚合（hé）成PGA，但產品分子量低；第二種是開環聚（jù）合法，乙醇酸甲酯（MG）水解製乙醇（chún）酸，乙醇酸製（zhì）中間產品乙交酯，乙交（jiāo）酯開（kāi）環聚妖精影院PGA。 開環聚合法（fǎ）可以生產平均（jun1）分子量較高的PGA。目前國內外主流工藝采用開環聚合法。

PGA在市場導入期（qī）的主要應用是油氣開采領域的壓裂球和可溶性（xìng）柱塞等材料（liào）等領域，成（chéng）長期的應用推廣應在降解塑料領域，發揮其阻隔性好等優勢，應用於醫（yī）學材（cái）料、油氣開采、農林業生產、包裝材料、一次性環保用品等方麵（miàn）。與PBS、PBAT、PLA等材料相比，PGA具有成本優勢和很好的競爭力。

PGA材料結晶度（dù）高、熔點高，在高溫下又易降解（jiě），加工（gōng）應用存在技術門檻。針對PGA材（cái）料的不足，一是可以考慮在生產PGA時引（yǐn）入（rù）少（shǎo）量丙（bǐng）交酯進行聚合（hé）；二是開展下遊應用開發，開發（fā）PGA下遊製品的配方。

成本和標準問題有待解決

生物降解塑料隻是解決白色汙染的部分解決方案，還存（cún）在（zài）環境條件下不能降解、玻璃化溫度差異大、材料的（de）力學性能良莠不齊、共（gòng）混加工困難等問題，有待降低成本，加強（qiáng）技術攻關和加工應用開發。

發（fā）展（zhǎn）PBS係列產品可為PX及純苯（běn）拓展產（chǎn）品鏈；PBS的發展需要大量的丁二酸，順酐（gān）加氫法和生物發酵法具有很好的前景；煤（méi）製PGA工（gōng）藝的發展（zhǎn）改變煤（méi）製乙二醇的單（dān）一路線；PGA加工必（bì）須依靠大量的助劑來輔助完成加工過程，生產無毒無害可分解的各類助劑是一個重要的發（fā）展機會。

要利（lì）用（yòng）已有聚酯（zhǐ）裝置進行改造，同時（shí）配（pèi）套建設相應的原料裝（zhuāng）置，形成完整的產業鏈一體（tǐ）化裝置，在未來的競爭中處於有利地位。

要配合利用二氧化碳的CCUS（捕集、利用與封存）技術。在煤化工、煤製氫、妖精影院（chéng）氨、火力發電裝置建設CCUS裝置，為發展PPC、PEC及PPC-TPU提供優（yōu）質、低價資源。

完善法規政策（cè）和行業（yè）標準（zhǔn），加（jiā）強監管，促進行業可（kě）持續發展。盡快建立國（guó）內可（kě）降解材料認證機構，組織開展認證。