新世紀(jì)將要面臨兩大問題,,一是資源問題(能源問題);二是環(huán)境污染問題,。由于石油資源的大量開采和石油產(chǎn)品消耗量的迅速增加,,造成石油資源日趨枯竭(還有70 年的開采時(shí)間),環(huán)境污染日漸嚴(yán)重,。特別是人們大量使用難以降解的塑料,,造成的“白色污染”令人觸目驚心,聯(lián)合國推行的“CDM 計(jì)劃(即清潔發(fā)展技術(shù)計(jì)劃)”,,目的是在世界范圍內(nèi)減少排放和降低環(huán)境污染,。因此,尋找可持續(xù)發(fā)展的新資源,,探索和研究環(huán)境友好材料,,成為目前人類生存發(fā)展的一個重要課題。淀粉,、纖維素等天然高分子材料,,是靠植物的光合作用獲得的,資源極其豐富,,廣泛存在于植物的果實(shí),、稈莖當(dāng)中、并具有可持續(xù)發(fā)展性,,且在自然環(huán)境中易降解,,是解決上述問題的理想材料。由于天然高分子材料具有良好的生物降解性和資源可持續(xù)性,,因此,,開展生物降解材料的研究和應(yīng)用,已引起世界各國政府的高度重視,。
塑料制品廣泛使用曾給人們帶來了許多方便和巨大的財(cái)富,,但是,塑料垃圾也給人們帶來了許多煩惱,,更給人們帶來災(zāi)難,。塑料垃圾也稱為“白色污染”,是當(dāng)今世界重大的“公害”,,已成為威脅生態(tài)環(huán)境的一個重要因素,。因此,,怎樣解決“白色污染”問題,是當(dāng)今世界各國政府以及社會各界一切有識之士高度重視的公共課題,。
目前,,一些國家視降解塑料為繼金屬材料、無機(jī)材料和高分子材料之后的第四種重要應(yīng)用材料,,且已成為各工業(yè)發(fā)達(dá)國家爭相研制和開發(fā)的重點(diǎn),。尤其近年來,國際上生物降解塑料的發(fā)展較為迅速,。其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于包裝領(lǐng)域,。但目前,世界上還沒有一家企業(yè)能夠提供一種有效耐用可被市場接受的降解塑料,。世界上僅有美國,、英國、意大利和日本能生產(chǎn)完全降解塑料,,以壟斷數(shù)十億美元的國際市場,。全生物降解塑料在國際產(chǎn)品方面已有四大品牌:美國的NOVON、意大利的Mater-Bi,、英國的BLOPODT 和日本的BLONLE,,真正形成工業(yè)化生產(chǎn)的只有意大利的Mater-Bi。產(chǎn)品仍有不足之處,,且產(chǎn)品的價(jià)格高達(dá)7000 多美元/噸,,很難大規(guī)模推廣應(yīng)用。
塑料作為包裝材料在進(jìn)入我國的短短20 年里,,我國塑料制品的產(chǎn)量已居世界第四位。2000年我國塑料制品總廢棄量超過5000 萬噸,,上海市快餐業(yè)使用的塑料飯盒,,每天達(dá)50 萬只,北京每天達(dá)50 萬只,。用于處理快餐業(yè)垃圾污染的費(fèi)用是生產(chǎn)價(jià)格的10 倍,。全年耗資3~4 億元。據(jù)統(tǒng)計(jì),,全國快餐盒用量100 億只,,并以每年至少15%的增長率增加。用于家電及儀器包裝的塑料制品的產(chǎn)量是餐具的60~100 倍,。全國用于治理環(huán)境污染的耗資令人觸目驚心,。每年用于環(huán)保的投資1000 億元左右,1989 年到1995 年達(dá)800 億元,,1996 年至2000 年達(dá)4500 億元,,嚴(yán)重制約了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,。塑料包裝制品的難以降解性,其“白色污染”的嚴(yán)重危害性已經(jīng)給社會和環(huán)境造成了難以估量的損失,,每年浪費(fèi)大量的掩埋垃圾的土地,。以城市為中心的環(huán)境污染在不斷加劇,而且向農(nóng)村蔓延,,環(huán)境污染日益加重,。如不加以控制和制止,將會給我們的子孫后代,、給我們生活的地球帶來極大的不良影響,。這方面已引起世界各國政府的重視,積極采取措施加以制止,,并尋求新的替代品,,以解決環(huán)境污染問題。面對這種現(xiàn)狀,,國務(wù)院通過了《關(guān)于環(huán)境保護(hù)若干問題的決定》等文件,,國家還制定了171 項(xiàng)環(huán)保國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),新頒布了500 多項(xiàng)地方環(huán)保法規(guī),。我國是《蒙特利爾決定》和《維也納宣言》的簽約國,,文件中明確規(guī)定了EPS 泡沫塑料受到限制使用的期限。
從國際市場看,,凡是塑料制品包裝物,,特別是塑料食品包裝物,均難以進(jìn)入國際市場,。我國加入WTO 以后,,怎樣保護(hù)國內(nèi)民族工業(yè),擴(kuò)大出口,,在很大程度上取決于產(chǎn)品包裝技術(shù)的發(fā)展,。近年來,我國出口到歐美的冰箱,、電視機(jī)等產(chǎn)品由于內(nèi)部包裝材料不符合國外出口的要求,,受到高額罰金,不僅受到經(jīng)濟(jì)損失,,而且影響我國的國際形象,。美國、日本,、德國等發(fā)達(dá)國家已明令禁止使用一次性塑料餐具,,對家電和儀器包裝的塑料制品也開始加大力度加以禁止。自1989 年起,,丹麥,、荷蘭,、美國、英國,、法國,、意大利、日本等國家,,在限制或禁用普通非降解塑料包裝的同時(shí),,都做出相應(yīng)規(guī)定,歐共體在1991 年提出,,到2001 年1 月全部停止使用非降解塑料包裝物,。在我國繼《環(huán)境保護(hù)法》之后,《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》已于1996 年4月1 日開始實(shí)行,。因此,,根除“白色污染”這一公害為世界人民所共識。
20 世紀(jì)80 年代中期,,世界各國科技工作者從塑料制品的回收,,到尋求用新的材料代替不可降解的塑料,作了大量的探索性的工作,。
幾種主要降解材料比較
根據(jù)降解方式不同,,目前,主要分為五大類:雙降解塑料,;紙制品,;草纖維;聚丙烯,;全生物降解包裝材料,。
1.雙降解塑料:在塑料里面加淀粉稱為生物降解塑料,加光降解引發(fā)劑稱為光降解塑料,,同時(shí)加入淀粉和光降解引發(fā)劑的稱為雙降解塑料,。雙降解塑料由于不能完全降解成分子狀態(tài),只能降解成小碎片或粉末,,對生態(tài)環(huán)境的破壞一點(diǎn)不能減弱,反而更甚,;光降解塑料和雙降解塑料中的光敏劑有不同程度的毒性,,有的甚至是致癌物。1995 年美國FDA(Roed and Drug Administration食品和藥物管理局的簡稱)就明文規(guī)定光降解塑料不能用于接觸食品包裝,。光降解引發(fā)劑大多是由蒽,、菲、茂,、苯酮,、烷基胺,、蒽醌及其衍生物組成,這幾種化合物哪一種都是有毒物質(zhì),,接觸久了會致癌,。這些化合物在光照下產(chǎn)生自由基,而自由基在衰老,、致病因素等方面都會對人體產(chǎn)生很大的影響,,這是人所共知的,并且對自然環(huán)境造成的危害很大,。
2.聚丙烯:聚丙烯是在原國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)出“禁止一次性發(fā)泡塑料餐具”的6 號令之后,,在我國市場才開始逐漸形成起來的。因?yàn)樵瓏医?jīng)貿(mào)委禁止的的“發(fā)泡塑料”,,沒有禁止“非發(fā)泡塑料”制品,,一部分人則鉆了國家政策的空子。聚丙烯的毒性已經(jīng)引起北京市政府學(xué)生營養(yǎng)餐辦公室的注意,,北京已經(jīng)開始禁止聚丙烯餐具在中小學(xué)生中使用,。
3.草纖維類包裝材料:由于草纖維類包裝材料的顏色、衛(wèi)生,、能耗問題難以解決,,限制了該類材料的應(yīng)用。1999 年12 月由原國家經(jīng)貿(mào)委組織,,國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)包裝材料的標(biāo)準(zhǔn)中,,對包裝材料的顏色、衛(wèi)生,、重金屬作為重點(diǎn)考察項(xiàng)目,,限制了該類材料在市場的應(yīng)用。而且草纖維類包裝材料強(qiáng)度問題也沒有解決,,不能作為家電及儀器的防震包裝,,成本較高。
4.紙制品包裝材料:出于紙制品包裝材料需要大量的紙漿,,而且根據(jù)不同的要求還加入大量的木質(zhì)紙漿(如方便面碗需要加入木質(zhì)紙漿85-100%,,才能保持方便面碗的強(qiáng)度和挺括),這樣紙制品所用的紙漿前期污染十分嚴(yán)重,,木質(zhì)紙漿對于自然資源的影響也是相當(dāng)大的,。所以,其應(yīng)用受到限制,。美國上世紀(jì)80 年代大量使用紙制品包裝制品,,到現(xiàn)在已基本由淀粉類生物降解材料所代替。
5.全生物降解包裝材料:90 年代初,我國同美國,、德國,、日本和韓國等發(fā)達(dá)國家相繼開展以淀粉為原料的生物降解包裝材料的研究,取得了可喜的成果,。生物降解型聚合物作為一種可自然降解材料,,在環(huán)境保護(hù)方面起到了獨(dú)特的作用,其研究和開發(fā)也得到了迅速發(fā)展,。所謂生物降解材料必須是能被微生物完全消化,,并只產(chǎn)生自然副產(chǎn)物(二氧化碳、甲烷,、水,、生物質(zhì)等)的材料。淀粉是一年生植物的果實(shí),,可以是大米淀粉,、玉米淀粉、土豆淀粉,、紅薯淀粉,、木薯淀粉等。淀粉作為一次性包裝材料,,生產(chǎn)和使用過程中無污染,,而且使用后可做飼料,用于魚及其他動物的喂養(yǎng),,也可降解后做肥料,。