塑料产品因其通用性和实用性给人们的工作和生活带来了极大的便利，被广泛应用于生产、生活、科研等诸多领域。然而，塑料制品被废弃后，大部分没有被回收利用，而是随意丢弃，从而形成“白色污染”。只有在自然环境中被自然消纳的制品才是解决“白色污染”的有效途径，所以降解塑料是防止白色污染、保护环境良好的解决办法。

　　背景

　　塑料产品因其通用性和实用性给人们的工作和生活带来了极大的便利，被广泛应用于生产、生活、科研等诸多领域。然而，塑料制品被废弃后，大部分没有被回收利用，而是随意丢弃，从而形成“白色污染”。随着我国经济的发展，对于塑料制品的需求量逐年提升，像塑料薄膜、塑料管材等的消耗量居于世界前列，在我国塑料回收体系并不完善的情况下，导致我国的“白色污染”问题日趋严峻。塑料是特殊的有机物高分子，结构很紧密，在自然环境中一般要200~700年才能降解，大量废弃塑料的存在，已经极大程度的威胁到了野生动物和人类自身的健康，甚至连南太平洋的无人岛和远离大陆的南极都出现了不同程度的塑料污染。据统计，每年有900万吨塑料从陆地进入海洋，目前至少有重达268940吨的5.25万亿塑料微粒漂浮在海洋上。塑料微粒正通过食物链中生物的累积，对野生动物和人类产生健康影响。而根据预测，塑料的使用量在未来还将呈增长态势，预计全球塑料消耗量将以每年8%的速度增长，2030年塑料的年消耗量将达到7亿多吨，每年塑料废弃量大概在2.6~3亿吨。据米兰奥尼特雷斯公司估计，自1930年以来，大约90%的塑料垃圾未经分解，仍旧残留在地球上，污染着土壤、水和空气。

　　发展可生物降解塑料的意义及其种类

　　我国现在对于塑料制品的处理方法主要是填埋法、焚烧法和回收利用。由于传统塑料制品不易降解，填埋法会占用大量的土地资源还会影响土壤和地下水环境；焚烧法则会产生有毒物质，从而对大气环境造成严重危害；回收利用是较可行的办法，但由于许多塑料制品不可回收或不具备回收价值，例如农用地膜、超薄购物袋、一次性餐具等，所以回收利用只占到很小比例，而该方法只是延长了塑料制品的使用寿命，随着重复使用失去使用价值后仍会被作为废弃物进行丢弃处理，所以不是解决“白色污染”的根本途径。针对大量塑料废弃物难以回收利用的现状，只有在自然环境中被自然消纳的制品才是解决“白色污染”的有效途径，所以降解塑料是防止白色污染、保护环境良好的解决办法，而开发可生物降解塑料受到了各界的广泛关注。

　　可生物降解塑料是指在自然界中的微生物（细菌、真菌等）作用下通过生物代谢过程而发生降解的高分子材料，最终产物为二氧化碳、水和其他对环境无害的小分子物质。按其来源可分为天然化合物、微生物合成型和人工合成型。天然化合物主要包括淀粉、纤维素和甲壳素等，微生物合成型主要是聚羟基脂肪酸酯（PHA），而人工合成型生物降解塑料由于其相对低廉的价格以及较为容易实现及控制的生产过程，成为当前的主要发展方向及工业化生产方向，主要产品为聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯（PBAT）和聚己内酯（PCL）等。

　　生物降解塑料主要经历了以下几个发展阶段。首先是半生物降解塑料，即使用淀粉等填充聚烯烃材料，这类材料只是崩解材料，只是将制品从大块变成小块，而被残留的聚烯烃塑料碎片更难处理，无法彻底解决问题；第二阶段主要是天然高分子的使用，尤其是淀粉塑料制品，但由于天然高分子存在诸多缺陷，严重限制了使用范围；第三阶段就是人工合成生物降解塑料的开发利用，其中脂肪族聚酯由于其优异的物化性能、分子结构可控、相对适宜的成本等成为了开发的重点。PLA、PBS、PBAT等都是典型的人工合成型脂肪族聚酯。

　　PLA是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料，具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和优良的生物相容性等特点，制品在使用后可完全降解，因此，PLA是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解塑料。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料；适合加工成高附加值薄膜，取代目前易破碎的农用地膜；在生物医用材料中可用于医用缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、组织工程支架等。

　　PBS由丁二酸和丁二醇经缩聚而得，由于其具有较好的生物降解性能和耐热性能等，成为生物降解塑料家族中的佼佼者。由于PBS综合性能优异，性价比合理，用途极为广泛，可用于包装、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、生物医用高分子材料等领域。

　　PBAT是由对苯二甲酸、己二酸和丁二醇经缩聚而得，是一种新型的生物降解塑料，因其结构中既有脂肪族链段又有芳香族链段，它含有柔性的脂肪链，保证了其有分子链良好的柔性，又含有苯环，提高了分子的热稳定性，降低了分子的降解速度，并且扩大了PBAT分子空间，便于与其他分子共混。因此，PBAT具有良好的机械性能和成膜性，可加工温度范围较宽，能在通用设备上加工。

　　降解塑料的政策现状

　　近年来，各国政府针对“白色污染”问题颁布了一系列“限塑”，甚至是“禁塑”举措。2014年欧盟议会通过法案，希望未来5年各成员国采取措施大幅减少塑料袋的使用，到2017年将一次性塑料袋使用比例在2010年的使用基础上降低50%，到2019年降低80%，要求各成员国解决的方法是对塑料袋收税或直接禁用；2015年10月，法国议会投票决定从2016年起禁止使用一次性塑料袋，从2020年起禁止使用一次性餐具；美国加州通过法案将全面禁用一次性塑料袋，规定超市必须在2015年7月前停用塑料袋，一年后禁令将扩及药房和商店；2016年5月5日，纽约市议会通过法案，规定纽约市所有超市以及大型商店将对一次性塑料袋征收5美元的费用；同时，美国洛杉矶、圣何塞、旧金山和长滩均通过了相关的限塑措施。

　　我国为限制不可降解塑料、支持降解塑料发展，中央及各地方政府连续出台了较多政策。2004年，全国人大通过了《可再生能源法（草案）》和《固废法（修订）》，鼓励再生生物质能的利用和降解塑料的推广应用；2005年，国家发改委第40号文件明确鼓励生物降解塑料的使用和推广；2006年，国家发改委启动关于推广生物质生物降解材料发展的专项基金项目；2008年6月1日，我国出台“限塑令”，我国所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋，在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的超薄塑料袋，以期望降低塑料袋的泛滥问题所造成的持续性危害；2011年，国家发改委出台条例鼓励使用生物降解材料，重点支持生物降解材料的开发；2014年2月吉林省颁布了更为严格的“禁塑令”，规定从2015年1月1日起，在全省范围内禁止生产销售和提供一次性不可降解塑料购物袋、塑料餐具，成为我国第一个实行全省禁塑的省份。2015年9月江苏省人大通过相关条例，规定自该条例施行一年后，超市、商场、集贸市场等商品零售场所不得销售、无偿或变相无偿提供不可降解的塑料购物袋；2016年，《新材料产业发展指南》中提出要加速发展生物可降解材料；2017年，全生物降解材料列入《十三五材料领域科技创新专项规划》。从一系列政策来看，未来我国出于环保的考虑，会进一步限制不可降解塑料的生产，同时还会继续支持全生物降解材料的发展。

　　降解塑料市场分析

　　1、 全球生物可降解塑料市场规模

　　自2015年以来，全球塑料垃圾的产生量持续增加，每年超过3亿吨流入环境中，预测到2050年将达到约120亿吨。欧洲、亚洲等地区正在实行越来越严格的“禁塑令”以遏制塑料垃圾的蔓延。目前，全球塑料产量约为3.35亿吨，其中生物塑料约占百分之一。随着需求的增长、生物聚合物新产品的出现，生物塑料的市场将不断增长。根据欧洲生物塑料协会最新市场数据显示：可生物降解塑料产能也将逐年提高，其产能将从2018年的91.2万吨增加到2023年的约128.8万吨。

　　仅就生物可降解塑料而言，2018年全球生物可降解塑料的市场金额超过11亿美元。据预测到2023年，全球生物可降解塑料的市场金额有望达到17亿美元。

　　2、 全球生物可降解塑料产品结构

　　根据2018年数据显示，在生物可降解塑料领域，PLA（聚乳酸）和PHA（聚羟基链烷酸酯）依旧是生物塑料领域增长的主要驱动力。PHA是一种典型的生物塑料，研究开发已经数十年，现在最终以商业规模进入市场，预计在未来五年的产能将翻两番。这类聚酯100％可生物降解，原材料都是可再生的，并具有多种良好的物理和机械性能，具体取决于其化学成分。与2018年相比，预计到2023年PLA的产能将增长60％。PLA是一种应用广泛的材料，具有优异的阻隔性能，高性能的PLA是PS（聚苯乙烯）、PP（聚丙烯）的绝佳替代品。此外，PBAT产量占全球生物塑料总产量的7.2%，产量约为15.2万吨。

　　3、 全球生物可降解塑料市场份额

　　欧洲是整个生物塑料行业的核心研发基地，在研发领域排名最高，同时拥有全球最大的生物塑料行业市场。而从生产的角度，亚洲是生物塑料的主要生产基地。2018年，亚洲生产的生物塑料占全球总产量比例超过50％，而欧洲生物塑料的产能约占全球总产能的20%。

　　从需求角度，仅就生物降解塑料的需求，欧洲仍然是生物降解塑料的主要需求市场，需求占全球总需求量的55%。而全球第二大需求市场为亚太地区，占到全球总需求量的25%，北美需求量约占19%。

　　4、 全球生物可降解塑料市场应用

　　生物塑料的应用范围正在不断扩大，包括包装、餐饮产品、消费电子产品、汽车、农业/园艺、玩具、纺织品等领域。目前，包装行业仍然是生物塑料的最大应用领域，占据2018年生物塑料市场总量的近65％（120万吨）。

　　5、 中国生物可降解塑料市场分析

　　生物降解塑料具有良好的降解性，主要应用于包装、纤维、农业、医疗等领域。目前，生物降解塑料主要的目标市场是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具，其中包装行业应用最为广泛。相比传统塑料包装材料，新型降解材料成本稍高，但是随着环保意识的增强，人们愿意为保护环境而使用价格稍高的新型降解材料，环保意识的增强给生物降解新材料行业带来了巨大的发展机遇。目前国内可降解塑料市场消费量约25万吨左右，仅塑料包装材料的年消费量已达800万吨，市场潜能非常大。

　　2018年，全国塑料制品行业汇总统计企业累计完成产量6042.15万吨，同比增长1.10%；15571家规模以上企业完成主营业务收入18061.75亿元，同比增长5.04%；实现利润950.40亿元，同比增长3.28%；主营业务收入利润率为5.26%，同比降低0.68个百分点；工业增加值增速3.7%。主要经济指标基本实现增长，继续保持稳中有进的基本面。其中，产量最高的是塑料薄膜，为1180.36万吨，占19.54%。增长率最高的是泡沫塑料，产量为242.4万吨，同比增长9.99%；其次是人造革合成革，产量为299.5万吨，同比增长3.06%。增长率最低的是农用薄膜，产量为119.95万吨，增长率为-4.84%；其次是日用塑料，产量为559.21万吨，同比增长-3.7%。

　　6、 中国生物可降解塑料市场规模预测

　　从全球生物可降解材料的市场来看，主要区域市场是欧洲、北美和亚太地区，目前欧洲在需求方面保持领先，占有最大市场。2011年到2018年期间，亚太市场以25.7%的复合年增长率增长，但我国市场需求相对较少。在我国市场方面，目前生物降解材料由于成本高、应用市场低端等因素的影响，短期内有赖于政策导向、政府的鼓励和扶持，但长期来看我国的生物可降解材料潜力巨大。

　　根据我国现有情况预测：如果我国30%的普通购物袋用生物降解购物袋，市场潜力约30~50万吨/年；快递行业中菜鸟绿动计划在2020年用生物降解快递袋替代50%的传统快递袋，大约形成10万吨左右的市场；农膜行业在2020年生物降解地膜替代5%~10%的传统地膜，约形成20~40万吨的市场；此外随着城市垃圾分类处理，厨余垃圾堆肥化处理的推广，如果30%的垃圾袋用生物降解垃圾袋取代，市场潜力约6~10万吨；因此，2020年国内生物可降解塑料市场规模约为70~110万吨。

　　PBAT国内市场概况

　　在各类可生物可降解塑料中，PBAT兼具脂肪族聚酯的良好降解性以及芳香族聚酯的优异力学性，不仅具有较好的延展性及断裂伸长率，还具有良好的耐热性及冲击性能，在废弃后可以降解为水及二氧化碳，环保作用突出,是一种优良的生物降解材料。PBAT和主要可降解塑料的性能对比下表所示。PBAT具有耐热性能高，成膜性能良好，韧性好，耐水解性高等优点。与PBS相比，虽然开发时间晚于PBS，但本身性能优于PBS，因此实际用量较PBS大。

　　目前国内主要进行PBAT材料研究的有中科院理化技术研究所、中科院化学所、清华大学、江南大学等。其中，中科院理化技术研究所针对国外全生物降解脂肪族聚酯产品生物安全性低的问题，研究出了成本低、力学性能高、生物安全性良好的PBAT材料，可替代不降解塑料，缓解“白色污染”，形成了具有自主知识产权的PBAT生产工艺包及成套生产及应用专利技术。目前中科院理化技术研究所授权亿帆鑫富、汇盈新材料、金晖兆隆新材料和悦泰生物新材料等公司进行PBAT材料的生产，产品质量优良。中科院化学研究所不断进行技术整合、工艺设计、结构调整，目前也掌握了稳定的PBAT材料生产工艺，并通过中国塑料加工工业协会、全国农业技术推广服务中心组织的完全生物降解地膜农田试验。全球PBAT产能最大的公司为BASF，产能为7.4万吨/年。我国PBAT材料产业化发展速度快，行业内企业集中度高。目前金发科技每年产能为3万吨、金晖兆隆每年产能为2万吨、亿帆鑫富每年产能为1.2万吨，蓝山屯河每年产能为0.8万吨。相比之下，全球PBAT市场需求旺盛，由于PBAT价格较高，国内产品主要用于出口。随着欧洲市场的需求量的逐步增加，未来几年国内PBAT材料的产能有望逐步提升。

　　国内PBAT市场规模预测

　　PBAT的主要市场是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具。塑料薄膜是塑料制品中产量最大的种别，品种繁多，在农业、产业和建筑等领域具有广泛的用途。我国是塑料薄膜消费大国，目前其产量约占塑料制品总产量的20%，是塑料制品中产量增长较快的种别之一。据预测近期内国内市场对塑料薄膜的需求量仍将以较快速度继续增长，其市场远景十分广阔。

　　据统计，2018年我国塑料薄膜产量为1180.36万吨，其中，包装薄膜约940万吨（70%），农用薄膜约120万吨（10%）。在包装薄膜方面，随着近年来餐饮外卖、网购快递等产业的迅速发展，塑料打包盒、塑料快递袋、塑料胶带等塑料产品被广泛使用。2018年，仅快递一行消耗的塑料袋就达到245亿个。根据现有数据估算，如PBAT代替现有包装薄膜5%计算，其潜在市场将达到47万吨。

　　在农业薄膜方面，塑料薄膜主要是用作棚膜和地膜，另外还包括遮阳网、防虫网、饲草用膜以及农用无纺布等。20世纪80年代以来，我国开始使用棚膜、地膜、遮阳网、防虫网等现代农用覆盖材料。塑料棚膜广泛用作日光温室、塑料大棚及各种塑料小拱栅的覆盖材料，目前我国棚膜覆盖面积约160多万公顷，各种棚膜年使用量约150万吨，年更新需求量约70万吨。目前使用的薄膜为普通聚氯乙烯薄膜、聚氯乙烯无滴膜、普通聚乙烯薄膜、聚乙烯无滴膜、聚乙烯多功能复合膜以及eva多功能复合膜等。自1994年以来，我国地膜覆盖面积均匀每年增长1000万亩左右，目前地膜覆盖面积已达2亿亩以上，每年地膜的实际消费量约45万吨，居世界首位。我国适宜推广地膜覆盖的农田面积约3700万公顷。随着农业科学技术的迅速发展，对地膜的需求量将会继续增长。按目前农用薄膜使用量计算，如按替代率5%计算，则目前全国潜在市场将达到6万吨。根据我国耕地塑料污染较严重，急需推广生物可降解地膜的地区计算：新疆使用地膜耕地面积9000万亩、甘肃2000万亩、山东3000万亩，按照10%的市场替代计算，PBAT农用地膜潜在市场达1400万亩，根据每亩土地地膜使用量6kg计算，PBAT农用地膜潜在市场规模将约为8.4万吨。按照我国适宜推广地膜覆盖的农田面积计算，未来随着PBAT农用地膜的推广，长期来讲，仅以10%替代率计算，其市场规模就将达到34万吨。

　　结论

　　由此可见，全球解决“白色污染”之路任重而道远，而可生物降解塑料的市场前景广阔。其中PBAT是最有潜力的可生物降解塑料种类之一，未来包装领域是生物降解塑料PBAT的主要市场，农业薄膜也是PBAT的主要潜在市场。同时，随着在汽车和电子行业开辟了新的应用领域，PBAT的市场需求也将随之快速增长。

（作者系中国科学院理化技术研究所产业策划部副部长）