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中国降解塑料的研究与开发

2021-08-18 来源:贵阳机械信息网

中国降解塑料的研究与开发

一、 中国塑料工业的生产和消费概况

中国塑料工业是一门制品工业,又是一门新兴的材料工业。近年来,随着国民经济,特别是石油化学工业的迅速发展和不断增长的社会需求,它获得了快速发展。据有关部门统计和预测,1998年中国合成树脂总产量6765kt,五大通用合成树脂进口量8185kt,塑料制品总产量16625kt。在过去10年(1990~1999)中,合成树脂年平均增长率为15.32%,塑料制品为18.95%。当前中国塑料工业已跻身于世界塑料工业五大国的行列,合成树脂产量在美国、日本、德国、韩国之后居第五塑料材料和产品作为一种重要工业资材和消费资材,已广泛应用于工业、农业、包装业和高科技领域以及人民生活的各个方面,它已和钢铁、木材、水泥并列成为四大支柱材料,在促进国民经济各部门的技术进步和满足人民生活需要方面发挥着越来越重要的作用。位,塑料制品仅次于美国,居第二位。

中国塑料工业随着产量的不断增加,其消费量也迅速增长,应用领域也进一步扩大。1998年合成树脂的表观消费量约14940kt,塑料制品为14276 kt。1998年中国塑料制品市场分布。

二、中国一次性塑料废弃物现状及治理对策

塑料作为一种新材料,具有质轻、坚实耐用、易加工及性能/价格比良好等优点,但其在用后,特别是一次性塑料包装废弃物和日用杂品,它们在用后不易回收利用,也不易被环境降解,一部分随从生活垃圾进入城市固体废弃物(MSW)处理系统,由于中国现阶段MSW处理体系,除北京、上海、深圳等几个大城市具有一定数量的卫生填埋及现代化焚烧装置外,相当多的城市的垃圾最终处置方式基本上停留在裸露堆放或浅埋水平,由此一遇大风,质轻体积大的塑料袋(膜)则漫天飞舞;另由于部分人们环保意识淡薄,塑料废弃物常被随意丢弃而散落在庭院、街巷、铁道两侧、江河湖泊及旅游景点等自然环境中,对市容景观、生态环境造成了负面影响,被形象地比喻为“白色污染”,由此给人们带来极大捆扰,并引发了新的环境问题。

据有关部门统计,近年来,中国包装用塑料约4000kt,其中难以回收利用的一次性塑料包装约占30%,则每年产生的塑料包装废弃物约1200kt;塑料地膜400多kt,由于较薄(10μm以下),用后破碎在农田中并夹杂了大量的沙土,很难回收利用;难以回收利用的一次性日用杂品及医疗用品约400kt,综合以上各项一次性塑料废弃物达2000kt左右。又据北京、上海、天津等城市的调查,塑料废弃物在MSW中的重量比约占3~7%,而体积比则占10~20%。由此引发的环境问题日益严重,引起了社会极大关注和强烈反响。对此,中国政府予以了极大的重视,正积极研究对策和措施,提出:宣传教育为主导、强化管理为核心、回收利用为手段、产品替代为补充的策略,并运用行政、科技、经济等手段进行综合治理。

㈠管理方面

⒈1996年国家颁布了《中华人民共和国固体废弃物处理法》,对地膜及一次性包装材料和制品明确规定应当采用易回收利用、易处置或易在环境中消纳的产品,并已起草了《固体废弃物污染环境防治法实施条例》,正在征求意见中;

⒉1997年国家环保总局选择北京、天津作为EPS餐具废弃物回收试点,制定回收处理目标和征收治污细则。目前回收工作进行顺利,北京回收率达60%,天津达50%;

⒊1998年,国家环保总局、建设部、铁道部等联合发布了《关于加强重点交通干线、流域及旅游景区塑料包装废弃物管理的若干意见》,主要内容:铁路、车站、车内、长江及太湖等内河水域航运的船舶上禁用一次性聚苯乙烯发泡塑料(EPS)餐具等;

⒋1999年国家经贸委6号令,2000年底前淘汰聚苯乙烯发泡餐盒;

⒌近年来,继北京、广州、武汉、杭州、长春、大连等十多个城市出台禁用或限用EPS餐具、超薄塑料袋的法令后,去年上海市发布了《上海市一次性塑料饭盒管理暂行办法》,实行“源头控制、回收利用、逐步禁止、鼓励替代”的原则。天津市发布了《天津市超薄塑料袋和一次性发泡塑料餐具管理办法》,禁止生产、销售不可降解的超薄塑料袋和一次性EPS餐具,鼓励生产和推广使用可降解超薄塑料袋和可降解的一次性餐具。

㈡技术方面

治理一次性塑料废弃物对环境污染是一项社会系统工程,除加强管理,制订有关政策法规,扶植有利于环保的企事业发展,提高人们环保意识外,在治理技术方面主要依靠科技进步的方法,实施省资源化、再资源化、无害化等战略,多法并举、防治结合的对策和措施。

⒈省资源化

省资源化即减容、减量,主要是减少有限资源的耗用量和抑制塑料废弃物的产生量,包括可用可不用的尽量不用或少用;或通过填充天然有机材料或无机材料,减少塑料用量,不仅节省有限资源,也可减少污染;或通过提高产品质量、增加功能,延长寿命、一物多用,减少一次性塑料包装的消费量;减薄,即在保证应用性能前提下,通过改变原材料配方和产品结构设计,使产品达到轻量化、薄壁化;以及开发适量包装,抑制过剩包装等。以上做法不仅可减少原料用量,同时也可减少垃圾产生量和体积,随之也节省生产和运输过程中的能耗,这是治理环境污染的主要措施,也是防患于未然和从源头抓起的好办法。

⒉再资源化

再资源化即回收利用,不仅仅是一个技术问题,而更重要的是包括从立法、回收、生产、检验、销售等一整套系统工程的问题,是保证国民经济持续发展,经济、资源、环境相互协调的有效方法。从塑料废弃物总体而言,相当一部分是易回收利用的,但对一次性塑料废弃物而言,必须根据各地废弃物的种类、质量、数量、流向及处理方法,易回收又具有回收利用价值、经济合算的应尽最大力度去回收利用,包括材料、热能、燃料油、化学品等,这不仅仅有利于保护环境,而且从节约地球有限资源,有效利用再生资源的角度均具有重大意义。但目前回收利用在中国还刚刚开始,无论在废弃物的分类、收集、回收体系的建立,高效回收技术和设备的研制开发、回收再生料的产品方向以及回收利用的技术经济评价等还很不完善,有待于加强科技投入,进一步研究解决。

⒊无害化

在现实生活中,有许多一次性塑料废弃物如超市用包装袋(膜)、垃圾袋、地膜、餐盒、育苗钵等,由于量大、分散、脏乱,很难收集,即使强制收集,经济效益差甚至无效益的,这些产品推荐采用可降解塑料比较适宜。多年来通过实验室检测、实地土壤填埋、垃圾堆埋以及大田覆盖和实际应用跟踪结果表明,中国当前研究开发的降解塑料在一定环境条件下和经过一定周期,其废弃物可以达到形态变化(或形态不变,但一触即碎)、力学性能降低、分子量下降、化学结构变化、可微生物分解等,证明不仅发生了物理变化,同时也发生了化学变化,经历了劣化、衰变、崩坏、降解等过程,短期内可以碎裂成无害化的碎片或碎末,达到塑料废弃物减容减量从而减轻或抑制环境污染的目的。而随着时间的推移,最终可完全降解,回归自然。

三、中国降解塑料研究开发概况[6]

中国光降解塑料的研究开发起始于70年代中期,80年代少数几个单位进行了淀粉填充型崩坏性生物降解塑料的研究,90年代随着环保呼声日益高涨,降解塑料的研究有如雨后春笋蓬勃发展,并多次掀起开发生产降解塑料热潮。近年来,中国部分地区在经历了90年代初期的急燥发展、盲目上马以致经济受到一定损失后,目前降解塑料的发展已比较理智、冷静,正面对现实,根据国情,从资源、技术、经济、市场、环保等方面统一考虑,研究新技术,开发新型高效促降解剂,提高降解时控性、快速降解性和完全降解性,开拓新用途,积极研究科学合理符合国情的试验评价方法和标准,并致力于进一步降低成本。

中国研究开发的降解塑料品种有光降解、光/生物降解、光/碳酸钙降解、光/氧/生物降解(可环境降解)、完全生物降解、崩坏性生物降解等塑料以及高填充碳酸钙环境友好材料等。其中光/生物降解、可环境降解塑料地膜先后列入国家“八五”“九五”重点科技攻关计划;变性淀粉及其生物降解功能母料及制品1999年被国家计委列为产业化示范工程项目;完全降解塑料聚3-羟基丁酸酯和戊酸酯共聚物(PHBV)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)等列入了国家和地方“九五”重点科技攻关及863计划。从总体而言,除合成型光降解、完全生物降解塑料外,中国降解塑料的研究开发进程与世界同步,技术水平和世界先进水平接近或相当。

据不完全统计,目前中国从事降解塑料有一百多家,已初步形成产学研相结合的开发体系。已建成的双螺杆降解母料生产线近100条,能力约100kt,已有部分企业如天津丹海股份有限公司、吉林金鹰实业(降解塑料)有限公司、南京苏石降解树脂有限公司、深圳绿维塑胶公司、深圳德实利(中国)集团公司、海口天人降解塑料有限公司、惠州环美降解树脂有限公司、宁夏华西降解树脂制品有限公司等已正式投产或批量投产(见表1),产量约20~30kt,其中具有代表性的产品是天津丹海公司开发的淀粉基生物降解技术和生态利系列产品,具有独立自主的知识产权,用其制得的薄膜,变性淀粉等可生物降解成份含量可高达51%以上,育苗钵和注塑制品可高达60~80%。这意味着产品不仅具有良好的生物降解性能,而且可以节约有限的石油资源,并可大大减少塑料垃圾产生量,符合省资源化和从源头抓起及减量化的原则。

另外由于加入了大量淀粉和促降解助剂,其废弃物有利于堆肥化处理,是回收利用的一种独特方式,符合再资源化的治理措施,受到国内外极大关注,产品正稳步进入国内外市场;吉林金鹰实业(降解塑料)有限公司、宁夏华西降解树脂制品有限公司具备了生产的光/钙降解塑料膜制品中超细碳酸钙的含量达51%以上的工业化生产技术;福州师范大学环境材料研究所开发的可降解、可焚烧塑料材料,通过添加30%以上经表面生物活化处理的超细碳酸钙,不仅可促进生物降解,而且可减少光

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