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有机物和无机物的区别(生物降解快被滥用了，它的内在究竟是什么？如何区别真假降解？)

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

光降解和破坏性生物降解材料并不是我们所需求的，那哪种生物降解材料是比较成熟，更适合进入市场的呢？我给大家介绍一种运用比较广泛的生物基生物降解材料，叫做聚乳酸。

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可堆肥生物降解材料的应用

在介绍聚乳酸之前，我补充一些可堆肥塑料方面的应用。

可堆肥材料在欧美一些国家政府，已经得到广泛的认可。比如美国加州、纽约州、西雅图、旧金山，可堆肥材料已经是成功落实零废弃项目的一个重要途径。加利福尼亚州法律（SB-567）还禁止「销售带有生物可降解、可降解或可分解标签的塑料包装和塑料产品」，以避免误解或堆市场有意的误导。

可堆肥塑料的使用使生物废弃物的单独回收变得更有价值，帮助转化更多有机废弃物，不被填埋。在欧洲一些国家，比如荷兰、德国这些堆肥设施比较完善的国家也已经立法，规定厨余垃圾必须进行堆肥处理。据我了解，在德国有400多个堆肥场，他们推行可堆肥塑料是完全可行的。

在中国，堆肥仍然处于萌芽，或者说还处于争论阶段。去年我到北京马家楼环卫站参观，跟他们沟通探讨。像北京一天有四万吨垃圾的大城市，堆肥场没几个。所以要让生物降解材料进行堆肥的大前提，首先是要解决厨余垃圾堆肥问题。简单来说就是让可堆肥材料跟厨余垃圾一起进行堆肥处理，而不是单独为可堆肥材料设计一套系统。可堆肥只是为了解决厨余垃圾问题，比如说外卖餐盒，你吃外卖吃到一半，里面有剩菜剩饭，如果餐盒是可堆肥的，就可以将这些剩菜剩饭和餐盒一起扔到厨余垃圾处理装置里共同堆肥。

但这还很遥远。咱们中国，一定程度上来讲，食品安全问题尚且没解决，厨余垃圾处理还有很长的路要走。

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聚乳酸的发展机遇及其特性

聚乳酸是以乳酸为原料聚合得到的聚合物，乳酸的原料来自于玉米、木薯、蔗糖等农作物。聚乳酸产品废弃后在堆肥环境下可100%生物降解，实现源于自然、归于自然的生态碳循环，因此是理想的绿色高分子材料。

跟大家分享一些数据，分别是：全球塑料用量，欧洲塑料用量和全球生物塑料用量。

橙色部分代表的是全球塑料用量——五亿吨，其中欧洲塑料用量大概一亿吨，但全球的生物塑料产量仅为图中右下角泛绿的那一点点。生物塑料还有30多个品种，聚乳酸只占全球生物塑料的5%，也就是聚乳酸全年全球产能20万吨。只是一个星星之火，要替代这个量达五亿吨的塑料遥遥无期。

但是有一项重要的政策改变了这个格局。2017年8月，国家颁布的《禁废令》，导致全球主要发达国家的废弃塑料短期无法处理。欧盟因此紧急颁布了塑料策略，宣布2022年之前禁止使用一次性非降解塑料制品。全球颁布类似政策的国家还有67个，这为生物降解材料带来了巨大机遇。以我研究的聚乳酸行业为例，我们之前15年做得很辛苦，产能只有15000吨，而且年年产能有剩余。由于《禁废令》，生物材料产能及市场突然间爆发。

聚乳酸是相对比较成熟，应用比较广泛的全生物降解可堆肥塑料。这个材料除了生物降解特性之外，还有几个不同的特点。

其中一个重要的特性是，聚乳酸是食品接触安全性更高的材料。它的单体是乳酸，乳酸是一种食品添加剂，酸奶、化妆品或调味品里面都存在乳酸。它本身的安全性等级比用石油单体做出来的材料更安全。而且聚乳酸在六七十年代是医用材料，用于手术缝合线、固定骨棒等，后来因为工艺突破，成本降低，才进入民用的行列。

其次，聚乳酸是生物基的材料，它来源于植物。其中较常用原料是玉米、木薯和蔗糖。将玉米、木薯等农作物提成淀粉，通过发酵变成乳酸，再通过化学聚合成为聚乳酸，是一种生物基原料比较明确的材料。

再次，聚乳酸材料的低碳性。所谓低碳，指的是二氧化碳消耗量或者释放量相对较低的概念。比如某个材料，在它生产到消亡的整个生命周期，从单体、聚合、运输、储存到使用的整个过程中，吸收和排放二氧化碳总量合计起来，通过对比，如果它是塑料材料中二氧化碳排放总量相对较低的，我们称之为低碳材料。

以聚乳酸为例，从玉米或木薯种植开始，到葡糖糖提取、乳酸发酵、聚乳酸聚合、一直到聚乳酸产品加工的过程中，二氧化碳排放总量的数据是，一公斤的聚乳酸膜所释放的二氧化碳量大概是1.274公斤。做个对比，制作一公斤PET材料矿泉水瓶，要排放4公斤二氧化碳。制作一公斤PP材料洗发水瓶大概要排放2.5公斤。

最后就是聚乳酸材料的降解堆肥特性。在堆肥环境下，能够百分百降解生成二氧化碳和水，不污染环境。以江浙沪一带为例，一般两到五年可以降解，其他地方因气候等因素而各有不同。在实验室里，我们有一些比较明确的数据，比如0.3毫米厚的聚乳酸片，六周之后肉眼看不到。当然看不到不等于降解，六周是不能完全降解，需要时间。

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聚乳酸的生物降解及其来源

给大家分享两张检测报告图，这是国家塑料制品检测检疫中心在生物降解实验中截取出来的数据。这个实际是根据国标GBT20197-2006生物降解材料的定义、分类、标识及其测试方法测试，而国标则是参照美国ASTMD6400订立。

大家看到两条曲线，第一张图，使用聚乳酸材料跟纤维素做对比，通过二氧化碳释放曲线，来测它的生物降解率。这个实验数据显示，大概在105天左右时，生物降解材料的降解率就可以达到90%左右。

测定二氧化碳的方法则是依据ISO14855, 试验中由于后续二氧化的释放量较小，测试误差比较大。所以一般测到105天，如果生物分解率超过60%，实验就可以终止，会判定是属于什么材料。当然，会跟天然物质，比如木质素做对比。如果两条曲线基本吻合，而且105天时又超过了60%，基本上判定是一类真正的可降解材料。

聚乳酸这一类可堆肥材料处理途径就只能进行堆肥吗？如果没有堆肥场，堆肥设施怎么办？实际上可堆肥材料除了堆肥处理，还有其他的处理方式，比如燃烧。跟塑料比，聚乳酸完全燃烧的产物是二氧化碳和水，不会污染。也可以进行填埋，虽然降解速度比较慢，但至少不污染地下水，不破坏植物生长，不浪费耕地。当然还有可以回收，不过回收的成本比较高。

在讲到聚乳酸材料来源于木薯、玉米时，很多人会问：人类粮食都拿去做高分子材料了，会不会影响粮食安全呢？这个问题大家很关心，当然这样想也是对的，如果我们真的没东西吃，必然是事先保证粮食安全，不可能先去做高分子材料对不对。但是从客观角度来讲，这个担心是多余的，我给大家分享几组数据。

这几组数据足以证明，利用植物淀粉生产聚乳酸材料，并不会影响粮食产业。全球玉米产量是10亿吨/年，其中80%用于饲料和燃料，做成燃料乙醇烧掉50%左右，饲料30%左右。用在粮食上大概仅有10%，约1亿吨。假设PLA产量每年200万吨，也就是消耗600万吨的玉米，占0.6%。我们的粮食产量大量过剩，现在中国还有2亿吨陈粮。除了玉米外，其他农作物，比如木薯全球年产量有3亿吨，60%的产量用在工业上，并不是人类粮食。

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