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第84章 环保型可降解塑料 破解白色污染（第1页）

在当今社会，塑料制品因其轻便、耐用、成本低等诸多优点，广泛应用于各个领域，从日常生活中的食品包装、购物袋，到工业生产中的各种零部件，塑料制品无处不在。然而，随着塑料制品的大量使用，“白色污染”问题日益严重。废弃的塑料制品难以自然降解，它们散落在城市乡村、河流海洋，不仅影响美观，还对生态环境造成了长期且深远的破坏。

为了应对这一严峻挑战，环保型可降解塑料应运而生。这类塑料在完成使用使命后，能在自然环境中通过微生物、阳光、水等因素的作用，逐渐分解成无害物质，回归自然循环。环保型可降解塑料被视为破解“白色污染”难题的关键，其研发、生产和应用对于实现可持续发展目标具有重要意义。本文将深入探讨环保型可降解塑料的相关知识，包括其定义、分类、降解原理、发展现状、面临的挑战以及未来前景。

##“白色污染”的现状与危害

###“白色污染”的现状

“白色污染”主要是指废弃塑料及其制品对环境造成的污染。随着全球经济的发展和人口的增长，塑料制品的消费量持续攀升。据统计，全球每年塑料产量已超过数亿吨，其中相当一部分最终成为废弃物。这些废弃塑料在环境中大量堆积，尤其是在城市垃圾、河流湖泊以及海洋中，随处可见它们的身影。

在城市中，街道、公园、建筑工地等场所，废弃的塑料袋、塑料瓶、塑料餐盒等垃圾屡见不鲜。在农村地区，农用地膜的广泛使用虽然对农业生产起到了积极作用，但使用后的地膜回收困难，大量残留在土壤中，形成了严重的污染。而在水体环境中，河流、湖泊甚至海洋都成为了塑料垃圾的“汇聚地”。据估算，每年有数百万吨塑料垃圾进入海洋，这些塑料垃圾漂浮在海面或沉入海底，对海洋生态系统构成了巨大威胁。

###“白色污染”的危害

1。**对土壤环境的破坏**：废弃塑料长期残留在土壤中，会阻碍土壤水分的渗透和空气的流通，影响土壤的透气性和透水性。这会导致土壤肥力下降，影响农作物根系的生长和发育，进而降低农作物的产量和质量。例如，农用地膜残留会使土壤板结，农作物根系难以伸展，养分吸收受到限制，最终影响作物的生长。

2。**对水体生态的影响**：在河流、湖泊和海洋中，塑料垃圾不仅影响水体的美观，还对水生生物的生存造成严重威胁。许多水生动物会误将塑料碎片当作食物吞食，导致肠道堵塞、营养不良甚至死亡。此外，塑料垃圾在水中会释放出有害物质，污染水体，破坏水生生态系统的平衡。例如，海洋中的海龟常常会误食塑料袋，误以为是水母，最终因无法消化而死亡。

3。**对人体健康的潜在威胁**：“白色污染”对人体健康也存在潜在危害。一些废弃塑料在环境中会分解产生有害物质，如塑化剂、重金属等。这些物质可能通过食物链的传递进入人体，长期积累可能会对人体的内分泌系统、免疫系统等造成损害，增加患癌症、生殖系统疾病等的风险。例如，某些塑料制品中的邻苯二甲酸酯类塑化剂，已被证实对人体内分泌系统有干扰作用。

##环保型可降解塑料的定义与分类

###定义

环保型可降解塑料是指在特定环境条件下，能在自然环境中通过微生物（如细菌、真菌等）的作用，或在光、热、水等自然因素的影响下，逐渐分解为二氧化碳、水、甲烷等无害物质的一类塑料。与传统塑料相比，可降解塑料在完成使用周期后，不会像传统塑料那样长期存在于环境中，从而减少了对环境的污染。

###分类

1。**生物降解塑料**：生物降解塑料是指在自然界中能够被微生物完全分解为二氧化碳和水的塑料。根据原料来源，生物降解塑料可分为天然高分子基生物降解塑料、微生物合成生物降解塑料和化学合成生物降解塑料。

-**天然高分子基生物降解塑料**：这类塑料以天然高分子材料为原料，如淀粉、纤维素、蛋白质等。淀粉基生物降解塑料是最为常见的一种，它以淀粉为主要成分，通过与其他聚合物共混或改性等方法制成。淀粉来源广泛、价格低廉，且具有良好的生物降解性。例如，一些一次性餐具就是用淀粉基生物降解塑料制成的，使用后在自然环境中能较快地被微生物分解。

-**微生物合成生物降解塑料**：由微生物在特定条件下发酵合成的聚酯类聚合物，如聚羟基脂肪酸酯（phA）。phA具有良好的生物相容性、生物降解性和热加工性能，可用于医疗、包装等领域。例如，在医疗领域，phA可用于制作缝合线、组织工程支架等，在体内能逐渐被生物降解吸收，无需二次手术取出。

-**化学合成生物降解塑料**：通过化学合成方法制备的具有生物降解性的聚合物，如聚乳酸（pLA）、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（pbAt）等。聚乳酸是以乳酸为单体通过化学聚合反应制成的，乳酸可以从可再生的生物质资源如玉米、甘蔗等发酵得到。pLA具有良好的机械性能和加工性能，广泛应用于包装、纺织、3d打印等领域。pbAt则是由己二酸、对苯二甲酸和丁二醇通过缩聚反应合成的共聚酯，它具有优异的柔韧性和加工性能，常用于生产薄膜、垃圾袋等产品。

2。**光降解塑料**：光降解塑料是指在紫外线的照射下，能够发生光化学反应，从而逐渐分解的塑料。这类塑料通常是在传统塑料中添加光敏剂制成。光敏剂能够吸收紫外线，引发塑料分子链的断裂，使塑料逐渐分解为小分子物质。光降解塑料适用于户外使用的塑料制品，如农用薄膜、户外广告牌等。然而，光降解塑料的降解过程受光照条件影响较大，在缺乏光照的环境中，其降解速度会明显减慢。

3。**热氧降解塑料**：热氧降解塑料是在热和氧气的共同作用下发生降解的塑料。在加工过程中，向传统塑料中添加热氧降解剂，当塑料制品废弃后，在环境中的热和氧气作用下，热氧降解剂会引发塑料分子链的氧化反应，导致塑料逐渐分解。热氧降解塑料的降解速度相对较慢，且降解产物可能不完全是无害物质，但其生产成本较低，在一些对降解要求不是特别严格的领域有一定应用。

##环保型可降解塑料的降解原理

###生物降解原理

生物降解塑料的降解过程主要是通过微生物的代谢活动来实现的。微生物在生长过程中，会分泌各种酶，这些酶能够特异性地作用于生物降解塑料的分子链，将其分解为小分子物质。例如，淀粉基生物降解塑料中的淀粉分子，在淀粉酶的作用下，首先被水解为葡萄糖等糖类物质，然后这些糖类物质会被微生物进一步利用，通过呼吸作用转化为二氧化碳和水。

对于聚乳酸等化学合成生物降解塑料，微生物分泌的酯酶能够催化酯键的水解，使聚乳酸分子链断裂，生成乳酸单体。乳酸单体再被微生物代谢，最终转化为二氧化碳和水。整个生物降解过程是一个复杂的生化反应过程，受到多种因素的影响，如微生物的种类、环境温度、湿度、ph值等。一般来说，在温暖、湿润且富含微生物的环境中，生物降解塑料的降解速度较快。

###光降解原理

光降解塑料的降解基于光化学反应。当光降解塑料暴露在阳光下时，其中的光敏剂吸收紫外线光子，跃迁到激发态。激发态的光敏剂具有较高的能量，能够引发塑料分子链的断裂。例如，在含有羰基的光降解塑料中，羰基吸收紫外线后会发生光解反应，产生自由基。这些自由基能够进一步与空气中的氧气反应，形成过氧自由基，过氧自由基又会引发塑料分子链的一系列氧化反应，导致分子链逐渐断裂，最终使塑料分解为小分子物质。

光降解过程的速度取决于多个因素，包括紫外线的强度、光照时间、塑料中光敏剂的含量和种类等。然而，光降解塑料在室内或地下等缺乏光照的环境中，降解速度会非常缓慢，甚至几乎不发生降解。

###热氧降解原理

热氧降解塑料的降解是热和氧气共同作用的结果。在环境温度和氧气的存在下，热氧降解剂会引发塑料分子链的氧化反应。热氧降解剂通常是一些过渡金属盐或有机化合物，它们能够促进塑料分子链与氧气之间的反应。在氧化过程中，塑料分子链上的氢原子被夺取，形成自由基，自由基与氧气反应生成过氧自由基，过氧自由基进一步引发分子链的断裂和降解。

热氧降解的速度与环境温度密切相关，温度越高，降解速度越快。但热氧降解塑料的降解过程相对较为缓慢，且可能会产生一些中间产物，这些中间产物的环境影响还需要进一步研究。

##环保型可降解塑料的发展现状

###全球市场规模与增长趋势

近年来，随着人们环保意识的不断提高和对“白色污染”问题的日益重视，环保型可降解塑料市场呈现出快速增长的态势。根据市场研究机构的数据，全球可降解塑料市场规模在过去几年中持续扩大，预计在未来几年内仍将保持较高的增长率。

在全球范围内，欧洲、北美和亚洲是可降解塑料的主要消费地区。欧洲在环保政策方面较为严格，对可降解塑料的需求增长迅速，尤其是在包装、农业等领域。北美地区在可降解塑料的研发和应用方面也处于领先地位，一些大型企业积极投入研发资源，推动可降解塑料技术的发展。亚洲地区，特别是中国、印度等人口大国，随着经济的发展和环保意识的提升，对可降解塑料的市场需求也在不断增加。

###主要生产企业与产品