過去幾年，原油價格的增長使公眾意識到了石油資源的有限性，并增強了人們保護氣候和保持可持續性發展的意愿。在塑料材料中，一類特殊的材料——生物材料引發了人們的興趣。作為補充，生物材料可以在某些領域替代傳統塑料，對于具有遠見的現代塑料工業來說，這似乎是合理且必要的一步。

如果不事先說明定語“生物”的含義，那么關于生物塑料的優缺點、未來的應用以及市場潛力的討論都是沒有意義的。這是斯圖加特大學塑料工程學院的Christian Bonten教授/博士所表達的觀點。因為這正是會產生混淆的地方。

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除了少量的化學物質，生物降解塑料還包括可生物降解的聚合物和添加劑。當高分子在其他降解機制下完全分解后，特殊的細菌及其酶就將生物塑料轉化為生物質、二氧化碳或甲烷、水和礦物質。歐洲有一種被稱為“可堆肥的”塑料，在12周的時間內，這種塑料的90%必須在特定的條件下降解成為尺寸小于2毫米的碎片。只有這樣堆肥設備才能實現經濟運轉，且不會發生故障。在生物塑料進入土壤之前，還必須證明某些重金屬含量沒有超標，不會降低土壤肥力。符合歐洲EN 13432標準的產品可標記為“秧苗”，這是歐洲對堆肥能力的認證標志。在美國，也有成熟的堆肥標準，基本上以歐洲標準為基礎。

與普遍的認知相反，生物降解塑料不一定是由可再生資源生產出來的，也可能來自礦物質油。因此，生物可降解性不取決于原材料，而是取決于塑料的化學結構。可生物降解的聚合物有聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、纖維素衍生物和淀粉，以及礦物油基的聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。另一方面，不能生物降解的聚合物包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚酰胺（PA）。

術語“生物降解”也被用在其他場合。有些傳統塑料只含有微量的生物基物質或可降解物質。在適當的條件下，這些物質會分解成小的幾乎不可見的成分。然而，它們不會完全代謝，這些碎片會在土壤和食物鏈中逐漸積累。 123,123

因此，可生物降解的產品事實上并不能解決農村的廢物堆積或垃圾問題。即使是生物降解材料也需要在特定的條件——微生物、溫度和濕度——下耗費幾周的時間才能分解。如果缺少這些條件，塑料就不會分解，因此生物降解可能需要幾年的時間。

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豐田Sai混合動力車內飾采用了杜邦™ Sorona®纖維生物基聚合物

生物基塑料 123,123

另一方面，生物基塑料是源于自然界的可再生資源。然而，這些材料也不一定是可生物降解的。形容詞“生物基”只是告訴我們，分子鏈中的碳原子來自今天的自然界，因此是“生物”。

來自于礦物油、天然氣和煤的化石基碳氫化合物也曾經是自然的。它們源自于大約5億年前的植物和藻類。在缺氧條件下，經過干燥、地質過程和細菌分解，它們被轉換成“液體化石”或化石基碳氫化合物。參與這些史前過程的細菌與今天用于生物降解的細菌是不同的。 123456

礦物油、煤和天然氣的燃燒會釋放出二氧化碳，5億年前的植物在自身的生長過程中不斷的從大氣中吸收二氧化碳。然而，今天大氣中的二氧化碳濃度已經過量，并引發了一些常見的問題。因此，我們必須將來自于過去的“壞的”二氧化碳和當前的“好的”二氧化碳區別開來。在科研和生產過程中，人們越來越有興趣使用可再生材料，以便減少化石基碳氫化合物的消耗，從而釋放更少的“歷史性”的二氧化碳到環境中。

現在，生物基塑料源自于不同的碳氫化合物，例如糖、淀粉、蛋白質、纖維素、木質素、生物脂肪和石油。生物基聚合物包括聚乳酸（PLA）、多聚羥丁酸（PHB）、纖維素衍生物（CA、CAB）和淀粉衍生物，以及生物基聚乙烯（PE）。后者完全來自于巴西的甘蔗，與普通聚乙烯具有相同的性能，但不可生物降解。在一定程度上，生物基但不可生物降解的聚合物起碼還包括天然纖維增強的傳統塑料、聚酰胺和聚氨酯。

生物基塑料在改進生命周期的評估方面，無疑會做出有價值的貢獻，雖然貢獻相對較小。世界上只有少數化石資源被用于塑料的生產。超過三分之二仍然被用于發電和能源的輸送。由此可以看出，生物基塑料顯然不會導致糧食短缺。

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生物塑料的全球產量

塑料的需求在穩步增長。制造商協會PlasticsEurope預計，2011年全球的聚合物產量為2.8億噸。其中大約2.35億噸被用作塑料原料，目前為止，這項調查還沒有獲得生物塑料的產量數據。

由于市場的快速增長，歐洲生物塑料協會（European Bioplastics）預測，到2016年，全球的生物塑料產能將達到580萬噸左右。德國nova-Institut 公司于2013年3月所做的一份研究報告則更加樂觀。根據該公司的估計：到2016年，生物塑料的產能將超過800萬噸；到2020年，將達到1200萬噸。

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基于可再生原材料的塑料產量已經有了快速的提升，雖然其總體水平相對于石油基塑料來說還比較低。據制造商協會European Bioplastics報道，2009年，生物降解塑料的產量大約有幾十萬噸，占生物塑料全球總產能的絕大部分份額。但是自2010年以來，生物基塑料的增長速度已經遠遠超過生物降解塑料。據該協會預測，盡管生物降解塑料的產量在不斷增長，但到2016年，它們大約只能占到生物塑料總產量的七分之一。生物塑料中絕大部分將是生物基塑料，而不是生物降解塑料。 123456

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圖1：2011年生物降解塑料和生物基塑料的產能，及其2016年的產能預測（數據來源：歐洲生物塑料協會、漢諾威大學應用科學和藝術學院、IfBB—生物塑料和生物復合材料學會） 123,123

圖2：2011年不同類型的生物塑料的產能（數據來源：歐洲生物塑料協會、漢諾威大學應用科學和藝術學院、IfBB—生物塑料和生物復合材料學會）

生物聚合物區域產能的市場份額正在發生轉移。生物塑料和生物復合材料研究所（IfBB）指出，2012年，歐洲的產能份額大約為17%，而到2016年，這一份額將下降大約五個百分點。IfBB預計，亞洲和南美洲將會有較大的增長——南美地區的產能將從2012年的30%左右增長到2016年的45%以上。 123,123

標準的提升——生物塑料也不例外 內容來自123456

隨著技術應用的不斷發展，塑料必須滿足日益提升的標準。生物塑料也不例外。就可重復性而言，它們仍然有提升的空間；就阻隔性能、耐久性以及與其他生物聚合物和添加劑的兼容性來說，仍然有很多需要改進的地方。生物塑料從第一代性能較差的純生物聚合物發展至今已經走過了很長的一段路。但最終，生物塑料的長期成功將取決于價格、生產能力和穩定性。 123456

生物塑料及其當前應用 內容來自123456

生物降解塑料通常被用于特別需要降解性能的應用中。

生物基塑料現在也被用于家電和汽車領域。塑料在汽車工程領域的份額在過去幾十年里一直穩步上升。這一行業所用的生物塑料的比例現在也在增長。例如，僅在日本有售的豐田Sai混合動力車，到2011年款為止，其內部裝飾和設備80%是由可再生原料制成的。它采用的可能是生物基PET，這是一種源自甘蔗的塑料。這種塑料具有溫度穩定性，適用于汽車內飾，還具有低收縮傾向和良好的機械性能。生物基PET的碳足跡據說比礦物油基的傳統PET要小得多。但是，源自大豆的PLA和聚氨酯（PU）泡沫今天也被廣泛應用于多種汽車部件中。幾乎所有的汽車制造商都在他們的車型中采用生物塑料，并努力增大生物塑料的用量。 123456

帝斯曼公司宣布其開發的EcoPaXX® 生物基聚酰胺用于大眾汽車集團最新研發的柴油發動機上。帝斯曼EcoPaXX®聚酰胺410產品70%的原材料來源于可再生資源。零部件生產商KACO采用的生產工藝不僅僅只是注塑成型，而且將兩個獨立的密封單元整合為一體：首先PTFE密封條由機械手放入模具中，以嵌件成型方式將EcoPaXX注塑成型；隨后，將LSR通過雙色成型工藝直接成型到整個部件中。這樣，生產過程中所需能耗減少，而且實現了廢物零排放。最終所獲得的曲軸端蓋成品要比同類鋁制產品重量更輕，從而保證了車輛能夠在整個使用壽命期間保持高效行駛的狀態、節約燃油并降低二氧化碳排放量。 123,123

帝斯曼公司宣布其開發的EcoPaXX® 生物基聚酰胺用于大眾汽車集團最新研發的柴油發動機上 內容來自123456

又比如，贏創開發的新型聚酰胺產品VESTAMID® Terra 可由部分或全部基于可再生原材料生產，目前其最主要的原料來自從蓖麻籽中提取的蓖麻油。蓖麻油這是一種保質期長，在全球許多地區都可種植的可再生植物，能夠確保供應的安全性和短途運輸，亦對生態友好。此外，由于蓖麻油可以再生，有利于節約石油等自然資源。VESTAMID® Terra系列產品包括PA610，含62%的生物可再生原材料；PA1010和PA1012，含100%的生物可再生原材料。在具有高環保特性的同時，VESTAMID® Terra 家系列產品很好地保留了聚酰胺的優異的性能，用廣泛應用于對耐久性和技術精密性有嚴苛要求的產品中。例如：Terra HS產品能耐高溫，因此非常適用于需耐受高溫的零部件，例如汽車發動機蓋等。

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贏創開發的新型聚酰胺產品VESTAMID® Terra 可由部分或全部基于可再生原材料生產，目前其最主要的原料來自從蓖麻籽中提取的蓖麻油。

生物塑料是唯一的好塑料？ 123456

在所有針對生物基和生物降解塑料的積極評價中，人們常常忘記，它們的生產也需要消耗化石燃料——作物的播種、收割、運輸和發酵等。因此，考慮產品的整個生命周期是很有必要的，因為只有這樣才有可能進行科學合理的生命周期評估比較，對產品的可持續性做出有理有據的論斷。 copyright 123456

關于耕種面積競爭的爭論

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農業用地是否應該用于食品生產之外的用途是一個頗具爭議的問題。在這里，值得再次進行更加仔細的區分。斯圖加特大學塑料工程學院的Christian Bonten教授/博士認為，關于糖類用作生物材料會引發食物短缺的擔憂是沒有事實依據的。“事實上，源于植物的碳資源不能滿足世界的能源需求，以及用于塑料生產的糖類需求量很低，這兩種情況不能混為一談。” Bonten說。據歐洲塑料協會（European Plastics）報道，在歐盟，2011年僅有0.05%的耕地面積用于滿足全球生物塑料的總需求。此外，在某些地區，生物塑料的生產有可能采用的是農業生產中的廢棄物。 本文來自123

為了防止引發中長期的競爭，這一原料的獲取途徑必須得到進一步的開發。歐洲塑料協會的溝通總監Kristy-Barbara Lange在2012年5月接受杜塞爾多夫展覽公司的采訪時表達了相似的觀點。“生物煉油行業正集中研究和開發利用第二代原材料的途徑，例如將谷物秸稈、玉米秸稈和其他纖維素基材料作為潛在的來源。” Lange繼續到，一旦這些可能性成為現實，基于非食品作物的可發酵性糖類將可用于能源、化學品和聚合物的生產。因此，土地是用于食品還是原材料生產的潛在沖突將會越來越少。

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最后，可以說，沒有什么可以阻擋生物塑料（生物基塑料或生物降解塑料）的發展。在許多地區，生物塑料已真正替代傳統塑料，那些關于它們（還）不具備競爭力的觀點將難以維持下去。然而，它們不是解決所有環境問題的萬能靈藥。此外，生物塑料還遠遠無法實現完全的碳中性，目前它們還處在極早期的不成熟階段。但它們確實鋪設了一條通往后石油時代的道路。 123456