過去幾年已經(jīng)見證了生物原料和商業(yè)化的生物聚合物材料的興起。石油價格的日趨攀升,、消費者意識的加強以及生產(chǎn)成本的降低,，都已經(jīng)預示出了生物塑料的商業(yè)化進程正在加快。當然,，生物塑料行業(yè)也不斷地面臨著許多挑戰(zhàn),，并將繼續(xù)受到諸如質(zhì)量、經(jīng)濟可行性和生產(chǎn)規(guī)模等眾多因素的影響,。以下通過簡要介紹一些較知名的生物塑料產(chǎn)品,，來幫助大家了解目前生物塑料行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。

綠色聚烯烴

在生物基聚合物產(chǎn)品組合中,，生物基聚乙烯（PE）走在了商業(yè)化進程的前列,。

巴西生產(chǎn)商Braskem正從當?shù)胤N植的甘蔗中提取乙醇/乙烯，以作為生產(chǎn)綠色PE的原料,，其所生產(chǎn)的綠色PE具有與石油基PE一樣的性能,。作為世界最大的生物塑料生產(chǎn)商之一，Braskem在其Triunfo工廠中擁有年產(chǎn)200000t生物基PE的產(chǎn)能,。該工廠于2010年9月正式投產(chǎn),，其生產(chǎn)的綠色PE可控制大約15%~20%的溢價幅度，這對于那些允許生產(chǎn)成本比采用石化塑料高一些的確定目標市場而言是可行的,。

隨著更多商品化生物基PE生產(chǎn)商的進入,，以及技術(shù)的進一步發(fā)展，生物基PE的價格有望進一步降低,。陶氏化學公司與日本三井化學公司分別以50%的股份組建了一家合資公司,，以在巴西生產(chǎn)以蔗糖為原料的生物基PE，投產(chǎn)后,，將年產(chǎn)DOWLEXPE350000t,。作為世界最大的生物聚合物投資項目之一，該項目將于2015年投入運行,，并將滿足軟包裝,、醫(yī)療和保健市場的需求。從甘蔗的種植到生物聚合物的生產(chǎn),，隨著該合資公司對整個價值鏈的掌控和運行,，其所生產(chǎn)的DOWLEXPE樹脂將具有比石化PE更高的成本競爭力。

此外,，Braskem在建的年產(chǎn)能達30000~50000t的生物基聚丙烯(PP)工廠將于2013年投產(chǎn),。而日本的馬自達汽車公司正在采用纖維素類生物材料開發(fā)生物基PP，以用于2013款的汽車中,。

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）

在100%采用可再生原料方面,，PET面臨著一些強大的公共壓力,。受飲料業(yè)巨頭可口可樂公司和百事可樂公司雄心勃勃的計劃影響，這種壓力進一步得到了增強,。

目前得到廣泛商業(yè)化應用的PET含有30%的乙二醇（MEG）,，其部分來自從甘蔗中提取的乙烯。目前,，可口可樂和百事可樂這兩家公司正在尋求一條路徑,，以獲得另外70%的純綠色對苯二甲酸（PTA）。2011年12月,，可口可樂公司簽署了兩條協(xié)議,。其中，與美國技術(shù)公司Avantium達成的協(xié)議是,，為PEFYXY技術(shù)開發(fā)一條商業(yè)化的途徑,。作為PET的不同類別，PEF擁有更高的耐熱性和阻隔性,。而與Gevo和Virent達成的第二條協(xié)議是,，通過采用兩種不同的生物途徑來獲得PTA的初級原料對二甲苯（PX），從而實現(xiàn)100%PlantBottle技術(shù)的商業(yè)化生產(chǎn),。

目前100%綠色PET技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)主要集中在“如何使這些技術(shù)滿足商業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模要求”這一問題上,。另一家美國的技術(shù)公司Anellotech也為采用生物質(zhì)的PX提供生物基選擇方案。日本的豐田汽車公司正在從事一項研究工作,，以在其80%的汽車內(nèi)飾部件中使用含30%綠色原料的PET,。然而，與PE和PP等其他生物塑料不同,，100%生物基PET的商業(yè)化還尚為遙遠,，盡管研究方面的工作從未停止過。

PLA

作為聚苯乙烯（PS）等聚合物的綠色替代材料,，PLA已被用于生產(chǎn)酸奶杯和其他透明的食品容器。PLA由乳酸經(jīng)化學聚合而成,，乳酸是通過糖或淀粉在催化發(fā)酵過程中產(chǎn)生微生物而獲得的,。有幾家公司聲稱，他們開發(fā)出了生產(chǎn)PLA的技術(shù),，包括：NatureWorks(Ingeo),、Thyssenkrup和Purac，以及日本的帝人公司與馬自達汽車公司（Biofront技術(shù)),。雖然商業(yè)化程度相對較強且100%為綠色材料,，但PLA的確不具備良好的耐熱性和抗沖擊性，這就意味著該材料通常需要與石化材料共混,，或者需要加入一些添加劑以獲得改性,。此外,，PLA的阻隔性較差，這也限制了其應用范圍,。PLA比其他許多生物塑料擁有更具競爭力的價格,。在過去10年間，通過對生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進,，PLA的價格已明顯降低,。憑借一些大型PLA生產(chǎn)工廠，如NatureWorks公司每年140000t的Nebraska工廠,，以及Purac公司在泰國工廠中預計750000t/年的丙交酯產(chǎn)能,，其價格將進一步接近石油基塑料的價格。

處于早期開發(fā)階段的PVC

蘇威集團早先曾公布了年產(chǎn)60000t生物乙烯的生產(chǎn)設(shè)施,，以用于生產(chǎn)PVC,。但由于2008年的經(jīng)濟衰退，導致該公司在很大程度上停止了該項目,，直到現(xiàn)在又重新對其進行發(fā)展,。此外，取代傳統(tǒng)增塑劑的努力也在進行之中,，例如,，已有幾家公司的科學家們開發(fā)出了可替代鄰苯二甲酸酯的生物基增塑劑，據(jù)說不會降低PVC的柔韌性或其他性能,。

蔗糖基聚碳酸酯

由異山梨醇（從蔗糖中獲得）制得的聚碳酸酯（PC）已引起了幾家領(lǐng)先公司的興趣,，如日本的三菱化學公司和法國的Roquette公司等已經(jīng)在運行或計劃去運行一些用以生產(chǎn)異山梨醇從而可將其合成到PC中的試制工廠。以異山梨醇和二芳基碳酸酯為原料來生產(chǎn)PC,，避免了在生產(chǎn)過程中使用有毒的光氣和有爭議的雙酚A（BPA）,。但由于還存在經(jīng)濟和質(zhì)量方面的問題，因此異山梨醇基PC的商業(yè)化還為時尚遠,。比起傳統(tǒng)的熔化或晶界工藝,，該工藝較為昂貴。除非在一些非常嚴格的條件下使用特殊反應物,，否則大多數(shù)呈油性固體物狀的異山梨醇基PC的熔點較低且耐熱性較差,。此外，大多數(shù)從事于此項研究的公司,，如沙特阿拉伯的SABIC以及日本的三井化學公司,、三菱化學公司和帝人集團等，仍在商業(yè)化的PC生產(chǎn)中使用BPA或其他乙二醇,，這也意味著目前PC的質(zhì)量仍然需要依賴于BPA,。

聚羥基脂肪酸酯(PHAs)面臨的挑戰(zhàn)

PHAs主要指聚β羥基丁酸酯（PHB）及其共聚物PHBV，這些都是通過糖或脂類的發(fā)酵細菌而產(chǎn)生的,。它們擁有極好的阻隔性,，并且它們的生物可降解性引起了生物醫(yī)學領(lǐng)域的興趣,。但是，在商業(yè)化前它們還有一些不足之處需要得到解決,，包括：脆性,、加工窗口窄、結(jié)晶速度慢以及易于熱降解等,。與PLA相似,上述這些缺點可通過與其他添加劑和聚合物共混而得到克服,。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）

PBS由丁二酸和丁二醇(BDO)聚合而成。目前,，生物丁二酸技術(shù)由幾家美國公司如BioAmber,、Reverdia和Myriant，以及荷蘭的Purac公司所掌握,。這些生產(chǎn)商中的大多數(shù)都有望在今后兩年開始生產(chǎn)商業(yè)化的生物丁二酸,，而幾家擁有合資企業(yè)的公司將生產(chǎn)PBS。目前,，PBS存在的關(guān)鍵問題之一是其單獨使用時的臨界性能,。為解決此問題，目前的生物基PBS通常需要與其他聚合物共混,。

一般,，像綠色PE和綠色PET這類生物塑料擁有與其對應的石化產(chǎn)品同樣的性能，這使它們的商業(yè)化進程得到加速,。與之不同的是,，像PLAs之類的新型生物塑料，卻使它們的生產(chǎn)商不斷地面臨著市場開發(fā),、性能改善以及降低生產(chǎn)成本之類的挑戰(zhàn),。雖然商業(yè)化的道路還很長，但生物塑料卻有望成為未來世界更加重要的塑料資源,。（生物谷 Bioon.com）