浙江在線1月29日(rì)訊（浙江在線記者 林婧 見(jiàn)習記者 何冬健 俞碧寅）2021年(nián)，号稱我國(guó)史上最嚴的“限塑令”正式生效。

        走進各大(dà)商場，曾經可(kě)以付費購(gòu)買的塑料袋消失了蹤影(yǐng)，環保袋取而代之，成爲人手一隻的暢銷品。不少連鎖咖啡、奶茶店(diàn)将塑料吸管替換成了紙吸管的同時，卻也帶來(lái)了強度低、易吸濕等缺點。一時間，“用紙吸管喝(hē)奶茶有多難”成爲了熱(rè)門(mén)話(huà)題，甚至有網友針對不同品牌使用的紙吸管進行了測評，分(fēn)享個人“食用”體(tǐ)驗。

        塑料自(zì)發明以來(lái)，給人類的衣食住行帶來(lái)了巨大(dà)的進步，在家用電器、包裝材料、建築設施、醫療器械等領域都(dōu)有着廣泛的應用。但(dàn)由于其降解緩慢(màn)甚至不能降解，“白(bái)色污染”問(wèn)題日(rì)漸成爲全球生态環境的不可(kě)承受之重。

        那麽是否能夠開發一種可(kě)以代替塑料的新材料，打破環境污染的困擾，擺脫生态破壞的“枷鎖”？可(kě)降解材料有哪些前沿進展？日(rì)前，本報記者專訪了我省材料領域的專家學者，帶你(nǐ)一窺其中的奧秘。

        與乳酸飲料同宗的

        “聚乳酸”

        走進杭州師(shī)範大(dà)學材料與化工學院教授李勇進的辦公室，桌上放(fàng)着的一大(dà)袋吸管吸引了記者。“這個是完全可(kě)生物降解的吸管。”李勇進拿出一根斜口粗吸管捏了捏：“戳破奶茶蓋完全沒有問(wèn)題，還(hái)能耐80℃高溫，不會喝(hē)着喝(hē)着就(jiù)變形。”

        李勇進告訴記者，這種吸管是用一種叫聚乳酸的材料制作的，原料是從(cóng)玉米、馬鈴薯等生物質中提取的澱粉。澱粉發酵後産生了乳酸，乳酸再經過一定的化學變化就(jiù)形成了聚乳酸。使用完後，聚乳酸在堆肥狀态下又能完全降解成爲水和二氧化碳。因而，聚乳酸是一種完全生命周期的可(kě)降解、可(kě)循環的材料。

        理想的生物可(kě)降解材料是這樣一種高分(fēn)子材料，它使用性能優良、廢棄後可(kě)被環境微生物完全分(fēn)解、最終回歸大(dà)自(zì)然生态循環系統。可(kě)能不少人以爲，可(kě)降解材料掩埋在自(zì)然環境中幾個星期後就(jiù)會無影(yǐng)無蹤。李勇進指出，可(kě)降解材料的分(fēn)解同樣需要時間和條件(jiàn)，但(dàn)相(xiàng)較于一般塑料完全降解上百年(nián)的時長，可(kě)降解塑料的降解效率要高得(de)多。

        作爲一種新型高分(fēn)子材料，聚乳酸大(dà)多應用在包裝、一次性薄膜上，也可(kě)以作爲工程塑料使用在汽車、電器制造上，甚至也可(kě)以應用于醫療領域，目前有不少廠(chǎng)家正以聚乳酸作爲熔噴布的原料，制作口罩。

        “我今天穿的衣服就(jiù)是用聚乳酸纖維做的，很舒适。” 李勇進指着自(zì)己的領子說(shuō)，“在傳統塑料使用的所有領域，它都(dōu)有發揮本領的空間。”

        材料雖好，推廣卻困難重重。原因之一在于聚乳酸本身(shēn)的耐熱(rè)溫度不是很高。李勇進舉例，兩年(nián)前安徽豐原集團就(jiù)曾因聚乳酸的耐熱(rè)問(wèn)題請(qǐng)教他(tā)——他(tā)們發現吸塑過程中，當溫度達到70℃，聚乳酸變形十分(fēn)嚴重，良品率僅有30%。

        高居不下的成本也是聚乳酸制品推廣緩慢(màn)的原因。記者了解到，傳統塑料制品的主要原料聚乙烯，市場上一噸的價格在1萬元左右。盡管聚乳酸屬于較便宜的可(kě)生物降解材料，目前的成本也要3萬元每噸。

        當前，“生産成本”和“限塑令”的雙重壓力讓市場上出現不少“歪路(lù)子”的僞可(kě)降解制品。李勇進說(shuō)，僞可(kě)降解制品中70%左右是聚乙烯、聚丙烯等傳統塑料原料，加入了30%左右的澱粉和一點光(guāng)敏劑。制品廢棄之後，在微生物、光(guāng)等環境的作用下，澱粉雖然成功降解，但(dàn)70%的聚乙烯仍然殘留，而且會變成碎片，更難處理。

        李勇進提醒，在日(rì)常生活中，分(fēn)辨真僞可(kě)降解制品的一大(dà)要素就(jiù)是“可(kě)降解塑料制品标識”，去(qù)年(nián)9月，中國(guó)輕工業聯合會制定并發布了《可(kě)降解塑料制品的分(fēn)類與标識規範指南(nán)》，其中規定了可(kě)降解塑料“雙j” 字樣的圖形标識。

        來(lái)自(zì)天然植物的

        “納米纖維素”

        常見(jiàn)的一次性飯盒、一次性餐具、一次性塑料袋……在杭州市化工研究院的展覽廳，這些可(kě)降解材料制品的外觀看(kàn)上去(qù)，和我們平日(rì)使用的傳統塑料産品别無二緻。

        杭州市化工研究院院長姚獻平如(rú)數家珍： “這些産品都(dōu)是由澱粉衍生物和納米纖維素相(xiàng)結合制成的。與其他(tā)隻能部分(fēn)降解的産品不同，它們在自(zì)然環境中6個月左右就(jiù)可(kě)全部降解，回歸大(dà)自(zì)然，實現對環境的零污染。”

        姚獻平介紹，他(tā)研究的納米纖維素是具有一維尺寸小于100納米的微細纖維，粗細隻有頭發絲的兩萬分(fēn)之一。可(kě)别被它“身(shēn)輕體(tǐ)細”的表面迷惑了，這種生物材料的重量僅爲鋼材重量的五分(fēn)之一，但(dàn)強度卻是其5倍。它還(hái)具有與玻璃纖維類似的低熱(rè)膨脹系數，應用範圍十分(fēn)廣泛。

        “納米纖維素的原料非常豐富，從(cóng)理論上來(lái)說(shuō)，所有植物的纖維素都(dōu)能成爲它的素材。”姚獻平說(shuō)，納米纖維素主要由樹木、廢木材、植物和廢紙等天然生物質制成，由于其原始成分(fēn)，該材料是可(kě)回收和可(kě)生物降解的。因此，納米纖維素可(kě)以與澱粉衍生物、生物降解高分(fēn)子材料等相(xiàng)結合用來(lái)開發全降解生物質新材料，替代難以降解、會對環境造成嚴重污染的一次性塑料。

        “實驗發現，納米纖維素天然無毒且具有優良的阻隔性能，可(kě)以用來(lái)制備食品用防油紙和一次性紙餐具。在它的包裹下，氧氣和水蒸氣進不去(qù)、出不來(lái)，在食品保鮮方面也能大(dà)放(fàng)異彩。”姚獻平說(shuō)。

        此外，納米纖維素還(hái)具有輕質高強、生物相(xiàng)容性好等特點。借助這些特性，可(kě)用于汽車、飛機等交通工具高強輕量化材料，還(hái)可(kě)作爲化妝品營養物的導入材料以及生物醫學材料。幾年(nián)前，德國(guó)通過3D打印技術，利用木質納米纖維素，制成了移植用的人造耳朵。這種人造耳朵可(kě)爲先天性耳廓畸形兒童重建耳廓，使畸形耳朵得(de)以補救，而且不會影(yǐng)響聽力。

        目前，姚獻平團隊在華南(nán)理工大(dà)學、杭州機電設計(jì)研究院等專家團隊合作下，已建成國(guó)内首條100kg/d微納米纖維素的中試線，已在納米纖維素綠色、低成本、連續化制備關鍵技術上取得(de)重大(dà)突破。

        姚獻平告訴記者，零水分(fēn)的納米纖維素，國(guó)際市場上每噸價格在100萬元人民(mín)币以上，等中試線成熟、産業線大(dà)量投入以後，團隊有信心将成本降到10萬元以下。

        “現階段全世界這項新材料的研究也是起步不久，造價成本高，市場能否接受還(hái)是一個問(wèn)題，但(dàn)是通過聯合技術攻關，我們有信心趕上世界先進水平。”姚獻平滿懷自(zì)信。

        防治無處不在的

        “白(bái)色垃圾”

        近年(nián)來(lái)，科學家陸續在地球上人迹罕至的環境裡發現了“白(bái)色垃圾”的痕迹。2019年(nián)，有探險家在馬裡亞納海溝的底部10927米處“巧遇”塑料垃圾。這個人類能達到的地球最深處，也遭到了“白(bái)色垃圾”的入侵。

        有學者認爲，若幹年(nián)後，海洋中的塑料垃圾可(kě)能會與海洋中的魚類一樣多。由于塑料垃圾無處不在，人類已難以在地球上找到不被污染的淨土(tǔ)。

        公開資料顯示，全世界每年(nián)大(dà)約生産3.7億噸塑料，相(xiàng)當于250萬隻藍鲸的重量，其中90%以上的産品都(dōu)沒有回收利用。2020年(nián)由自(zì)然資源保護協會和北京石油化工學院發布的《中國(guó)塑料的環境足迹評估》指出，截至2019年(nián)，全國(guó)初級形态塑料産量累計(jì)已超過10億噸，我國(guó)現已成爲全球最 大(dà)的塑料生産國(guó)與消費國(guó)。

        與“白(bái)色污染”相(xiàng)比，微塑料的粒徑範圍從(cóng)幾微米到幾毫米，是形狀多樣的非均勻塑料顆粒混合體(tǐ)，肉眼往往難以分(fēn)辨，有學者曾形象地将它與“PM2.5”做類比。

        目前，對微塑料污染的研究大(dà)多集中海洋環境中，發現在海底和一些深海海域有着高濃度的微塑料，同時也有越來(lái)越多的證據表明它們會對海洋物種的健康産生影(yǐng)響。

        浙江工業大(dà)學材料科學與工程學院高分(fēn)子材料研究所教授馮傑認爲，廣義的微塑料離(lí)我們并不遠(yuǎn)，從(cóng)化纖織物磨損後掉落的碎屑、部分(fēn)膏狀化妝品添加物，到馬路(lù)上輪胎的磨損，都(dōu)可(kě)能含有或形成微塑料。微塑料危害程度要看(kàn)具體(tǐ)尺寸和進入人體(tǐ)的途徑，如(rú)果口腔不小心攝入微米級微塑料，因爲顆粒較大(dà)，不能通過人體(tǐ)的小腸絨毛進入血液，它應該會被排出體(tǐ)外。但(dàn)是，口腔攝入納米級的微塑料就(jiù)會産生潛在危害。納米級甚至微米的微塑料能夠進入呼吸系統，并可(kě)能在肺泡中産生殘留，形成炎症，最終導緻呼吸問(wèn)題。

        當前，“禁塑”已然成爲社會熱(rè)點問(wèn)題，但(dàn)是“禁塑”的目的不止于“禁”。

        在李勇進看(kàn)來(lái)，“禁塑”的目的在于教會人們如(rú)何使用塑料袋。他(tā)認爲：“都(dōu)說(shuō)人工合成的塑料是20世紀最重要也是最差的發明，但(dàn)我認爲它一定是最 好的發明。如(rú)果能做到盡量少用、重複利用和可(kě)回收，‘白(bái)色污染’是可(kě)以避免的。”

        “禁塑不是要讓塑料制品離(lí)開我們的生活，而且避免用過即棄這樣的使用習慣。”浙江省塑料工程學會秘書(shū)長陳思表示，如(rú)今我省可(kě)降解材料的産能在逐漸上升，市場占有率也越來(lái)越高，大(dà)家還(hái)是非常樂意接受可(kě)降解材料的。

        馮傑提醒：“目前至少有5%-10%的塑料袋是沒有回收的，如(rú)果使用傳統塑料袋就(jiù)會對環境造成不可(kě)逆影(yǐng)響，這是國(guó)家推廣使用可(kě)生物降解塑料的主要原因。即使我們使用了可(kě)生物降解的塑料袋還(hái)是不能亂丢，要進行分(fēn)類并回收處理。可(kě)降解塑料袋一旦進入水系，很難講其降解過程不會對水生動物産生負面影(yǐng)響，這些都(dōu)值得(de)深入研究。”

 

納米纖維素制備流程現場之纖絲化制備。

納米纖維素制備流程現場之取樣。


 

聚乳酸（PLA）可(kě)降解餐盒。


 

杭州市化工研究院展覽廳展品——澱粉母粒。
 

 

可(kě)降解塑料袋。