生物塑料
生物塑料是由可再生生物质资源生产的塑料,例如植物油脂、玉米淀粉、稻草、木片、锯末、回收的食物垃圾等。生物塑料可以由农业副产品制成以及使用过的塑料瓶和其他使用微生物的容器。普通塑料,例如化石燃料塑料(也称为石油基聚合物)是从石油或天然气中提取的。并非所有生物塑料都比商品化石燃料衍生的塑料更容易生物降解或生物降解。生物塑料通常衍生自糖衍生物,包括淀粉、纤维素和乳酸。截至2014年,生物塑料约占全球聚合物市场的0.2%。
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应用
生物塑料用于一次性物品,例如包装、陶器、餐具、盆、碗和吸管。生物塑料的商业应用很少。原则上,它们可以替代石油衍生塑料的许多应用,但是成本和性能仍然存在问题。实际上,只有在限制常规塑料使用的特定法规的支持下,它们的使用才具有经济上的优势。典型的例子是意大利,自2011年以来,随着一项具体法律的出台,可生物降解的塑料袋和购物者成为强制性行为。除结构材料外,还在开发电活性生物塑料,有望将其用于携带电流。
类型
环境影响
淀粉、纤维素、木材、糖和生物质等材料被用来代替化石燃料资源来生产生物塑料。与传统的塑料生产相比,这使生物塑料的生产更具可持续性。生物塑料对环境的影响经常引起争议,因为“绿色”有许多不同的衡量标准(例如,用水、能源使用、森林砍伐、生物降解等)。因此,生物塑料对环境的影响可分为不可再生能源使用,气候变化、富营养化和酸化。生物塑料的生产xxx减少了温室气体的排放并减少了不可再生能源的消耗。全世界的公司也将能够通过使用生物塑料来提高其产品的环境可持续性尽管与常规塑料相比,生物塑料可节省更多的不可再生能源,并且排放的温室气体更少,但生物塑料还具有对环境的负面影响,例如富营养化和酸化。生物塑料比常规塑料具有更高的富营养化潜力。工业化生产过程中的生物质生产导致硝酸盐和磷酸盐过滤到水体中;这会导致富营养化,即富水过程中营养过剩的过程。富营养化对世界各地的水资源构成威胁,因为它引起有害的藻华繁殖,形成氧气死区,杀死水生动物。生物塑料还可以增加酸化作用。由生物塑料引起的富营养化和酸化的高度增加也是由于在可再生原料的生产中使用化学肥料生产生物塑料而引起的。
与传统塑料相比,生物塑料的其他环境影响包括对人类和陆地的生态毒性和致癌潜力较低。但是,生物塑料比常规材料具有更高的水生生态毒性。与传统塑料相比,生物塑料和其他生物基材料增加了平流层臭氧消耗;这是在工业化生产生物质的农业过程中施肥期间一氧化二氮排放的结果。人工肥料会增加一氧化二氮的排放,尤其是当作物不需要所有氮素时。生物塑料对环境的轻微影响包括在用于制造生物塑料的农作物上使用农药引起的毒性。生物塑料还导致收割车排放二氧化碳。其他较小的环境影响包括用于生物质耕种的高耗水量、土壤侵蚀、土壤碳损失和生物多样性的丧失,它们主要是与生物塑料相关的土地利用的结果。用于生物塑料生产的土地使用会导致碳封存损失并增加碳成本,同时将土地从其现有用途中转移出去。
尽管生物塑料具有极大的优势,因为它们减少了不可再生的消耗和温室气体的排放,但它们也通过使用农药和肥料,富营养化和酸化而消耗土地和水,对环境产生了不利影响。因此,人们对生物塑料还是常规塑料的偏好取决于人们认为对环境最重要的影响。
生物塑料的另一个问题是某些生物塑料是由农作物的可食用部分制成的。这使得生物塑料与食品生产竞争,因为生产生物塑料的农作物也可以用来养活人们。这些生物塑料被称为“xxx代原料生物塑料”。第二代原料生物塑料使用非粮食作物(纤维素原料)或xxx代原料中的废料(例如植物油废料)。第三代原料生物塑料使用藻类作为原料。
工业和市场
尽管整个有机化学都是在20世纪由化学公司生产的,但是xxx家专注于生物塑料的公司Marlborough Biopolymers成立于1983年。然而,随后的Marlborough和其他合资企业未能获得商业上的成功,xxx个为确保长期财务成功的公司是成立于1989年的意大利公司Novamont。
与基于石化的塑料相比,研究和测试新型生物基和可生物降解聚合物的费用和时间要求使生物塑料处于商业劣势。生物塑料仍然不到全球制造的所有塑料的1%,直到最近,制造成本平均比石化塑料高2-4倍。大多数生物塑料尚未节省比制造它们所需的更多的碳排放量。最后,该行业在物质来源和废物处置基础设施方面都面临物流问题。由于大多数生物塑料都是由植物糖,淀粉或油制成的,因此,用生物基塑料替代每年制造的2.5亿吨塑料,估计将需要1亿公顷土地,占地球耕地的7% 。而且,当生物塑料达到其生命周期的尽头时,由于缺乏适当的堆肥设施或废物分类,通常将那些可堆肥并以可生物降解形式销售的塑料通常送入垃圾填埋场,然后在厌氧分解时释放出甲烷。尽管如此,生物塑料行业仍以每年20-30%的速度增长。BCC Research预测,到2012年,全球可生物降解聚合物市场的复合平均增长率将超过17%,而这一增长率实际上已经被超过。预计到2020年,生物基塑料将占所有人造塑料的5%,到2030年将占所有人造塑料的40%。Ceresana预测,到2020年,当生物塑料达到塑料市场的5%时,生物基塑料将价值58亿美元,是2014年生物塑料市场规模的三倍。生物塑料的xxx需求一直在包装中,这是由于人们广泛关注在一次性使用的一次性产品中使用石化塑料,然后将其隔离在垃圾填埋场或自然环境中。包装继续为生物塑料提供60%的市场,并在该行业的增长中占据xxx份额。市场对生物塑料(尤其是可持续包装)需求增加的转变。特别是在西欧,这种情况在2014年占全球可生物降解塑料需求的45%以上。最近的政策中也看到了消费者对更可持续选择的需求。意大利已禁止使用石油基塑料袋,德国对使用石油基塑料袋也要征税。
但是,生物基聚合物行业的发展速度没有某些人预期的那样快。NNFCC预测,到2013年,该行业的年产量将超过210万吨,但到2017年,该年仅生产205万吨的生物塑料。这仅占所有塑料制造业的一小部分,2015年塑料总产量为2.92亿吨。随着生产的扩大,目前还没有关于生物塑料及其制造或处置的通用标准。这包括对产品作为生物塑料销售所需的可持续来源材料的数量没有任何规定。根据市场和市场,全球可生物降解塑料市场才刚刚起步,仅占整个塑料市场的不到1%。
由于市场分散且定义不明确,很难描述生物塑料的总市场规模,但据估计全球生产能力为327,000吨。相比之下,全球xxx的石化衍生聚烯烃-聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的全球产量在2015年估计超过1.5亿吨。