近年来,为解决传统塑料污染问题,生物可降解塑料受到广泛关注。文章从当前可降解塑料的国家政策背景、产品分类、市场供需走势进行了较系统的阐述;并就产业化程度较高的几种典型生物可降解塑料的产品性能方面进行了对比分析。

引言

塑料产品给人们生活带来了极大的便利,但大量塑料制品使用废弃后,由于不当处置而带来的环境问题,成为了当前全球关注的热点。目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2 亿吨,只有10%被回收利用,另外12%被焚烧,超过70%被丢弃到土壤、空气和海洋中。

可生物降解塑料是指各项性能在储存期内满足使用要求,而使用后可在自然环境条件下降解成对环境无害物质的一类塑料,被认为是解决塑料污染问题的有效途径之一,近年来受到大家瞩目。

我国生物可降解塑料尚处于产业化的初期,目前市场上可降解塑料产品种类繁多,产品性能、产能规模也有较大差异。为促进对我国可生物降解塑料产业的了解和认识,本文从产品分类及市场情况、典型可降解塑料性能对比等几方面进行梳理分析,以期为相关行业从事人员提供参考。

1 产业发展政策背景

一次性不可降解塑料污染问题受到全球关注,世界各国纷纷出台相关政策予以控制。2020年以来,国家发改委、生态环境部等多部委关塑料污染治理工作连续出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》、《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》等多个政策文件,对一次性不可降解塑料的禁止或限制提出了明确的时间表。

要求“从2020年到2025年底,全国范围内逐步停止使用不可降解塑料袋,地级以上城市餐饮外卖领域不可降解一次性塑料餐具消耗强度下降30%,2025年全国塑料污染得到有效控制”,并要求各级地方人民政府要结合本地实际,制定具体实施办法,实化细化政策措施。

目前各地正着力推进“限塑新政”的落地实施,海南、河北、广东、山东、河南、浙江、天津等大部分省份都相继发布塑料污染治理实施方案,均将可降解塑料制品列为可推广应用的替代产品。

在政策的强驱动下,未来可降解塑料市场需求可能出现较大增长,特别是快递包装和外卖、酒店等行业对一次性可降解塑料制品需求旺盛,可降解塑料迎来了新的发展机遇。

2 可降解塑料分类及市场情况

2.1 分类及用途

目前生物可降解塑料根据的原料来源可将其分为生物基和石化基两类。生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯类聚合物(PHAs)、全淀粉基、纤维素等;石化基可降解塑料包括二元酸二元醇共聚酯系列(聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇(PBAT)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)等。

其中,生物基淀粉基降解塑料属于第一代降解塑料,由于不能实现塑料完全降解,目前有逐渐被淘汰的趋势。目前在我国市场上形成工业化规模生产,并占据较大市场份额的主要为PBAT、PBS、PLA 等。

从各类可降解塑料用途具体来看,PBAT/PBS 类系列产品主要用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料等领城。

PCL 用于塑形材料、玩具等的生产与加工领域及外壳缝合线、骨钉、长效药物的控制释放载体等医疗领域;PLA用于一般塑料如薄膜、饭盒等一次性用品、纺织、3D 打印、生物医疗等领域。PPC 用于膜袋类产品、地膜、快递包装、纸塑复合产品应用、注塑、吸塑、挤塑产品、环保胶粘剂等领域。

PGA 用于油气开采(桥塞、压裂球等)、手术缝合线、骨钉等医疗领域及膜、包装材料、一次性用品等领域。虽然不同材料的应用领域有一定重合,但又各具特点、各有侧重,实际使用过程中常常根据具体用途需求,按照不同配比共聚或共混使用。

2.2 供需情况

2.2.1 供应情况

全球可降解塑料总体处于产业化初期,中国产能增长明显。2019年,我国主流生物降解塑料产能约37万吨左右,产量约26万吨。其中PLA产能约为13万吨/年。部分PLA 装置由于技术原因或原料丙交酯缺乏,无法稳定运行或处于关停状态,实际有效产能约为4.8万吨/年,产量约1.8万吨/年。

主要生产企业有浙江海正生物、安徽丰源集团等。在建PLA项目产能约为8万吨/年, 远期规划产能约为120万吨/年;PBS/PBAT 产能约24万吨/年, 由于石化基产品生产技术较为成熟,基本可以实现满负荷运行, 产量基本与产能一致,约为24万吨。

国内较大的PBS/PBAT 生产企业有金发科技、新疆蓝山屯河等。在建PBS/PBAT 类合计产能约为68.7万吨/年,远期规划产能约为150万吨/年。2020年以来国内也有煤基PGA 产品进入市场,受到大家较大关注。

2.2.2 需求情况

近年来,随着国内禁限塑政策逐步落地,可降解塑料市场需求增速不断升高。过去五年我国生物降解塑料消费量平均增速在20%左右,2019年,国内生物降解塑料消费量由于受产量限制,基本于产量保持一致,消费量约为26万吨。

按此增速,预计到2024年,我国生物降解塑料需求量将超过65万吨。考虑2019年以来国内“限塑”政策密集出台,并逐步落地,可降解塑料市场需求增速将进一步升高,2024年有望突破百万吨。

3 典型可降解塑料性能对比

笔者对当前基本可以实现工业化规模生产,并有一定市场份额的几种典型可降解塑料的部分性能做了对比分析,详见表1。

表1 不同可降解塑料产品与典型聚乙烯产品性能指标对比

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总体来看各种可降解塑料各有特点,没有经过充分改性的上述各类材料使用范围相对有限,实际使用过程中需充分结合材料性能、配合助剂共混用于特定领域。

具体来看PCL 具有较好的的延展性、生物相容性、记忆性,易成型加工,但熔点低,耐热性一般;PLA 具有较好的耐热性,在常温下性能稳定,光泽性较好,但韧性差,气体阻隔性一般。PBS 和PBAT 具有较好的力学性能和韧性,加工性能和热稳定性高,但强度低,光泽性一般。PGA 具有良好的生物相容性、气体阻隔性、机械加工性、强度高,降解速率快,气体阻隔性好,但是韧性较低。

4 结语

结合目前我国关于一次性不可降解塑料的禁止、限制政策及可降解塑料的推广政策的力度来看,我国可降解塑料需求较为旺盛。从国内产能及产量来看,还尚不能满足各方面需求,可降解塑料市场在短期内将维持较高的价格,产业也将保持较高 的利润水平。

从市场上现有的几种可降解塑料特点来看,短期内形成全方位的竞争可能性不大。而随着可降解塑料产品改性技术的逐渐成熟,竞争必将加剧。从长远来看可降解塑料产业发展尚有较多不确定性。

一是政策风险,当前可降解塑料市场预期主要依赖宏观政策强推,但还没有出台针对可降解塑料行业配套的补贴落地政策及细化监管措施,相关政策成本的可持续性有待观察。

二是产业竞争力风险,目前可降解塑料的成本还是远高于传统的PP、PE,而在很多低端应用领域(如农用地膜类产品)消费者对于产品的价格敏感度高,产品的推广、应用前景还最终还要取决于产业降本提效的空间,未来有可能由于消费者的不认可、技术进步慢等原因,使得产业发展难度加大,难以为继。

三是效果风险,当前很多可降解塑料的降解性是基于工业堆肥集中处理条件下的效果测定,而实际使用后是否能达到上述降解的要求还有风险。而在完全自然环境下的降解效果还需要验证,这也关乎产业发展的初衷能否达成。