可回（huí）收再利用的塑料袋：可生物降解塑（sù）料

可生物降解性,生物基聚合物

一、需氧（yǎng）性處理中的（de）生物回收再（zài）利用

堆肥中的（de）分解是好（hǎo）氧分解評估該分解方法的生物（wù）降解（jiě）性的實驗方法的標準化可以促進環保（bǎo）產品的市場開發和擴（kuò）展。

為了建立“生物降解性評價實驗方法的標準化”，BPS在日本進行了3年的生物（wù）降解劑（MODA法）驗證試（shì）驗，並將該實驗方（fāng）法（fǎ）作為ISO規格提交給了日（rì）本（běn）塑料工業聯合會（huì）。 2003年，日本塑料工業聯合會在2003年9月30日於荷蘭的ISO / TC61 / SC5 / WG22 MAASTRICHT國際會議上將該實驗方法作為新（xīn）的操作項目建議（NWIP）提交，並獲得通過。結果（guǒ）表明，不同（tóng）國家的生物降解程度不（bú）同，這是由於保水率和有機質含量的不同所致。

塑料在堆肥條（tiáo）件下（xià）的生物降解能力（lì）取決於產生的二氧化碳量。堆肥和塑料樣品的混合物在有氧條件下於58℃生物（wù）分解，並（bìng）在6個月內測定。故障分類如圖8-16所示。從圖中可以看出，在誘導階（jiē）段（滯（zhì）後階段：生物（wù）降解率達到理論值的10％）和生物降解階段後，經過（guò）150天進入高原階段，總測量時間為6個月（180天（tiān））。

圖8-16 生物分解度曲線

瑞典，意大（dà）利，中國（guó），印度和日本的驗證測試結果如圖8-17所（suǒ）示（shì）。從圖8-17可以看出（chū），包括（kuò）區域差異和實驗誤差在內，PCL在（zài）45天後的生物降解能（néng）力曲線的R2為0.8191，偏差在20％以內，可靠性為（wéi）82％。每個國家的國內偏差（n = 2）低於5％（省略數據）。

圖8-17 PCL的生物分解度曲線

從該（gāi）結果可以得出以下結論。
①縮短上（shàng）崗時間
②提高保水性
將這些作為未來的技術研（yán）究主題，並繼續進行下一（yī）階段的驗證（zhèng）測試（shì）。

二，厭氧處理（lǐ）中的生物循環

生（shēng）物回（huí）收和再利用的另一個有希望的過程是產生沼氣。在該方法（fǎ）中可以獲得可用作氣體燃料的甲烷，因此也可以將其（qí）視為化學回收和（hé）再利用中的一種。像堆肥一樣，這種方法自很久以前就（jiù）已（yǐ）成（chéng）為一種傳統（tǒng）技術，但是在（zài）石油危機之後，這種方法也得到了改進，例如效率低下和易受外部環境（jìng）影響。近（jìn）年來（lái），歐洲進（jìn）行了許多新的嚐試，例（lì）如使有機廢水在甲烷菌的固定板上向上或向下流動，同時（shí）在55℃附近的高（gāo）溫下進行甲烷發酵。如圖8-12所示，用作流體燃料（liào）的級別高於用作肥料的級別，並且（qiě）與燃料電池（chí）結合（hé）使用更有吸（xī）引力，從而更易於使用電力或成為（wéi）氣體燃料。這（zhè）種分解是厭氧生物分解，通過它可以以甲烷的形式回收（shōu）能量（liàng），這（zhè）將是未來（lái）的一個重要領域。
甲（jiǎ）烷發酵是厭氧環境中常見的微生物反應，是在大（dà）量厭氧細（xì）菌共（gòng）同作用下有機（jī）化合（hé）物分解為甲烷和（hé）二氧化碳的反應。在微生物的作用（yòng）下甲烷的產生經曆了三個階段，如圖8-18所示。

圖8-18 在微生物作用下生成甲烷的路線

分解分兩個階段進行（圖8-18）。第一步是將複雜化合物分解為簡單化合物的過程，尤其是低（dī）級脂肪酸酯（zhǐ）。第二階段是將這些化合物進（jìn）一步分解為甲烷和二氧化碳。在學術上（shàng），第二階段的分解稱為甲烷發酵，分解中的相關細菌統稱為甲烷細（xì）菌。 A.M. Buswell（1930），H.A。Barker（1936）等人分別培養了各種甲烷（wán）細菌，因此了解了以下化學式所示的甲烷發（fā）酵機理。

（1）脂肪酸產生甲烷

可回收再利用的塑料袋（dài）：可生物降解塑（sù）料(圖4)

（甲酸酯）

（醋酸）

（丙酸）

（丁酸（suān））
可回收再利用的塑料袋：可生物降解塑料(圖8)

（戊酸）

（2）甲烷（wán）由酒精產（chǎn）生
可（kě）回（huí）收再利（lì）用（yòng）的塑料袋（dài）：可生物降解塑料(圖10)

（乙醇（chún））
可回收再利用的塑料袋：可生物降解塑料(圖11)

（丙醇）

（異丙醇）

（3）將二氧化碳還原為甲烷
可回收再利用的塑（sù）料袋（dài）：可生物降（jiàng）解塑料(圖14)

甲烷發酵包括（kuò）兩種方法：在常溫下排放汙水汙泥和尿液時進行中溫發酵（約38℃），在60〜70℃下排（pái）放工廠廢水（如酒精的蒸餾水）進行高溫發酵。

上述兩種（zhǒng）處理方法（fǎ）的摘要如圖8-19所示（shì）。中國在這一領域的技術比較先進，因此應該積（jī）極向國（guó）際社會提出建議。從全球化的角度來看，可生物降解塑（sù）料作為增強中國（guó）工業競（jìng）爭力的資本，對於中國（guó）技術的國（guó）際優（yōu）勢，中國在國際市場上的地位以及研發成果的普（pǔ）及至關重要。

可回收再利（lì）用的塑料袋：可（kě）生（shēng）物降（jiàng）解塑料(圖（tú）15)

圖8-19 需氧分解（jiě）和厭氧分解的總（zǒng）結

為了滿足社會的需求，建立支持產業競爭力共同基礎（chǔ）的實驗評估方法非常重要。此外，為了通（tōng）過海外計劃中的驗證測（cè）試獲得（dé）客（kè）觀的評估並使其成為全球標準，有必要研究和討（tǎo）論可能出現的新問題。自1989年以來，BPS一直致力於建立可生物降（jiàng）解塑料的（de）實驗和（hé）評估方法，以期將來製定出日本發布的ISO規範。

近年來，PLA泡沫已被（bèi）引（yǐn）入Precision City的魚箱市場，並進行了在中等溫度（約38℃）下甲烷（wán）發酵的實驗，該實驗利用損壞的魚箱和食物殘渣回收沼氣。該（gāi）產品還具有一些問題（tí），例如由於其低發泡率而導致重量大和強度不足。而且，需要（yào）討論材料的粉碎方法以及與食物殘渣（zhā）的混（hún）合比，但是已經將其生物分解並轉化（huà）為沼氣。

與食物殘渣（zhā）和牲畜糞便相比（bǐ），堆肥（féi），甲烷發酵和掩（yǎn）埋在土壤中，緩慢的分解速度是這些材料（liào）的（de）共同特征。圖8-20是堆肥環境下可生（shēng）物降解塑料（PBS，衍生自石油）和基於（yú）生物的聚合物（PLA）之間的可生（shēng）物降解（jiě）性的比較。盡管它們之間存在差異，但與生活垃圾（2〜5天）和牲畜糞便（5〜7天）相比，分解速度非常慢，所需時間（天）也很長。我們不能指（zhǐ）望在混合中使用塑料作為主要原料，因此我們必須掌握適當的混合比例。

圖8-20 堆肥環（huán）境下的生物分解度曲（qǔ）線

三，生物循環利用的前景

至於生物（wù）基化學品，2015年琥珀酸的表觀消費（fèi）量約為100,000噸。根據透明市場研究（jiū）機構2013年（nián）發布的報告，預計到2018年琥珀酸市場需求將達到8億美元。2014年（nián），全球乳酸表觀消（xiāo）費量約為40萬噸，國內乳酸製酸能力超（chāo）過20萬噸，但實際表觀消費量僅為6萬噸。盡管國內（nèi）供需失衡很大，但仍有企業為乳（rǔ）酸生產項目做準備，必須引起注意。

近年來，生物基塑料發展迅速，關鍵技術取得突破，產品類型迅速（sù）增加，產品經濟性（xìng）提高（gāo）。它們正在成為工業投資的熱點，顯示出強勁的發展勢頭，數十條產能超過10,000噸的生產線已（yǐ）經或正（zhèng）在建（jiàn）設中。在短期內，由於生物基塑料的高成本，一些功能性應用品種將迅速發展。例如，可生物降解塑料由於（yú）其可生物降解性而滿足歐美發達國家塑料禁令（lìng）的要求，即使成本高，市場空間也很大（dà）。從長遠來看，除了可生物降解（jiě）塑料的發展外，某些不可生物降解的塑料，例如生物基尼龍，生物基聚乙烯（xī）和生物基聚對苯（běn）二甲酸乙二醇酯，可能會在世界範圍內得（dé）到（dào）廣泛使用。但是，在中國，由於尚未對這些材料進行測試，因此短期內不會大規模開發。生物基（jī）材料產業正處於實驗室研究開發階段，進入工業化生（shēng）產和大規（guī）模應（yīng）用階段，並（bìng）逐漸成為工業化的散裝材（cái）料。但是，在微生物合成菌株，原料研發，產品（pǐn）成型加工技術和（hé）設備以及大規模應用示範等方麵，仍需不斷發展。

以生物基（jī）聚合（hé）物的生物循環為例，可生物降解塑（sù）料或生物基聚（jù）合物的生物循環的前景被展望。在普及和普及過（guò）程（chéng）中，生物基聚合物的生（shēng）物循（xún）環利用的主要問題（tí）是確保性能和降低價格（gé）。在生物基聚合物的普及中，如何大幅度降低價格並增強（qiáng）傳統商業塑料的競爭力（lì）直接關係到其（qí）未來。根（gēn）據日本有機資源協會的計算，假設（shè）相（xiàng）關的生產條件與（yǔ）現在相同，則年產5萬噸（dūn）的PLA的生產成（chéng）本為450日元/ kg，在原料加工過（guò）程中消耗了70％物料發酵得到乳酸單體。這表明以國內生物質為原料很難經濟地生（shēng）產聚乳酸。但（dàn）是，通過將PLA分解為乳酸（suān）低聚物（wù）和單體的酶微生物進行PLA的（de）再利（lì）用和回收，以及通過生物回（huí）收和再利（lì）用進行化學回收和再利用，在製造成本和回收方（fāng）麵有望與傳統塑料競爭。

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可回（huí）收再利用的塑料袋：可生物降解塑（sù）料

一、需氧（yǎng）性處理中的（de）生物回收再（zài）利用

二，厭氧處理（lǐ）中的生物循環

三，生物循環利用的前景

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