化学与社会可降解塑料与环境保护李阔斌(浙江温州梧田高中325014)塑料制品因其质轻美观而在人类社会生活中得到广泛应用其中一次性消费的塑料包装制品更因其使用方便越来越受到人们的喜爱。然而当它们的使命完成后因其体积庞大难以腐烂进行填埋处理时占地多且使填埋地不稳定;又因其发热量大当进行焚烧处理时易损坏焚烧炉并排出二恶英有时还可能排放出有害气体;另外随意丢弃于海洋和山林的塑料包装不仅造成景观污染还可能导致野生动物误食致死。如何解决上述问题呢? 主要有两大对策。一是加强塑料的回收再利用;二是让塑料和其他许多天然材料一样在人类社会生活中经过一个循环使用周期后重新返回到大自然中去。降解塑料就能承担起后一使命。降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求在保存期内性能不变而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。因此它也被称为环境降解塑料。1 可降解塑料的分类和简单介绍根据其分解机理降解塑料可大致分为光降解塑料和生物降解塑料。可降解塑料生物可降解型生物技术合成微生物型微生物制造型植物制造型天然高分子型植物型动物型合成高分子型混合型共混型共聚型光降解型添加剂型共聚型水降解型1. 1 生物降解塑料生物降解塑料的机理主要由细菌或水解酶将高分子材料分解成CO2 蜂巢状的多孔材料和盐类。一般地说其降解是由微生物中的酶将高分子量的聚合物分解成分子量小的碎片然后进一步被自然界的细菌分解、消化、吸收生成CO2 、H2O 等物质。国内外研究开发的生物降解塑料一般可分为2 种[1 ] :一是天然高分子型如淀粉、纤维素、甲壳质等;二是化学合成型如聚己内酯、聚乳酸、聚3 - 羟基丁酸酯等。化学合成型降解塑料由于价格昂贵等原因而限制了其应用范围。在天然高分子中由于淀粉基塑料价格低廉加工设备简单降解性能优良而倍受青睐国内外已有多种商品出售如加拿大St . Lawrance 公司、美国Ampacet 公司、意大利Ferruzzi 公司等。国内长春应用化学研究所、天津大学、四川大学也先后研制开发出淀粉基降解塑料[2 ] 。1. 2 光降解塑料光降解塑料是指该塑料材料于日光照射下发生了裂化分解反应使材料于日光照射后一段时间内失去机械强度变成粉末状有些还可以进一步被微生物分解进入自然生态循环。光降解塑料—光→粉末状非生物降解性→累计在自然界生物降解性→进入自然界生态环境 2 化 学 教 育 2004 年第1 期一般光降解塑料的制备方法有2 种:一种是在高分子材料中添加光敏剂由光敏剂吸收光能后(主要是紫外线) 产生自由基然后促使高分子材料发生氧化反应达到裂化的目的。另一种方法是通过共聚等手段将适当的光敏感基团引入高分子结构中而赋予高分子材料光降解的特性。光降解塑料的研究开发已有20 余年的历史在农业、包装方面应用非常广泛它的技术较为成熟。1. 3 水降解型塑料这类塑料因具水溶性、热塑加工性和生物降解性近年来受到极大重视。其代表产品是聚乙烯醇。这一产品可挤塑、纺丝成型可制得与纸复合高抗油脂的薄膜适用于包装食品和有机溶剂。由其制得的纤维可代替石棉抗静电、不吸尘且易被微生物降解还可制造农用水溶性薄膜、容器及一次性消费用品等。其废弃物在潮湿土壤中即可被微生物吞噬降解为CO2和水。2 环境保护与可降解塑料使用我国作为最大的发展中国家由于科技落后工业化发展缓慢前期环保意识淡薄所以环境污染特别是不可降解的塑料制品带来的“白色污染”已向我们亮出了一张又一张黄牌。众所周知的发泡塑料快餐盒因其方便深受大家喜爱可是铁路沿线、旅游景区、江河湖泊却深受其害。据调查长江上游非降解塑料漂浮物流至葛洲坝造成大量淤积每天多达百吨;每个城市内河都受到塑料漂浮物的严重污染。而方便人们购物的塑料袋按我国人均每天一个计算一年要用掉4380 多亿个。一个塑料袋重约8g 总重量是35 亿多公斤而每亩地若含塑料残膜3. 9 kg 就会使玉米减产11 %～23 % 小麦减产9 %～16 % 且这种污染是很难消除的塑料物品埋入地下降解约为两千年燃烧又污染大气。因此可降解塑料的应用势在必行。我国降解塑料的开发研究基本与世界同步。我国的降解塑料始于农用地膜70 年代即开始了光降解塑料地膜的研制1990 年前后出现了淀粉填充于通用塑料的生物降解塑料同时在光降解塑料的基础上开发同时填充淀粉的兼具光降解和生物降解的地膜[3 ] 。目前各类降解地膜正在发展中尚处于应用示范推广阶段。而在购物袋、垃圾袋和一次性塑料包装方面降解塑料的应用和发展越来越成熟。目前我国已在天津建成最大的降解塑料生产基地。该基地由天津丹海股份公司采用天津大学“八五”科技攻关成果建成其生产能力为3 万吨/ 天生物降解塑料母料及1 万吨/ 天。这一基地开发的制品以淀粉为主要原料与聚乙烯混合其淀粉含量高达75 % 产品易降解且保持塑料原有功能成本大大低于普通塑料[4 ] 。不仅如此随着技术的不断进步降解原料种类也日益增多。由福州兴创轻工机械技术开发有限公司开发的光- 生物降解聚丙烯快餐盒生产技术已通过国家塑料检测中心的“GB18006. 1 - 1999 标准”鉴定。利用该技术可生产①以谷壳?玉米秆?稻草等为原料的快餐盒; ②光- 生物降解聚丙烯快餐盒; ③淀粉型生物降解快餐盒; ④添加无机物通用型快餐盒(可焚烧不会产生二恶英) [5 ] 。此外武汉大学科技人员以魔芋为原料经过生物改性制成低成本?全降解薄膜这种薄膜厚度仅在0. 008 mm～0. 02 mm 其抗拉强度? 韧性? 透明度等性能都可以与同样厚度的塑料薄膜相比其保温?保湿性能还优于塑料薄膜这项技术目前已通过鉴定[6 ] 。随着人们环保意识的不断增强可降解塑料已越来越被重视我国大部分城市已明令规定必须使用降解塑料制品。随着技术的提高生产的扩大使得可降解塑料的使用也日益广泛。目前降解塑料的用途主要有2 个领域:一是原来使用普通塑料的领域。在这些领域使用或消费后的兼制品难于收集回收并对环境造成危害如农用地膜、保水材料、购物袋、垃圾袋和一次性塑料包装等。二是以塑料代替其他材料的领域。在这些领域使用降解塑料可带来方便如手术缝合线和骨折固定材料、热带雨林苗木固定材料等。经过多年研究开发降解塑料一种治理塑料废弃物的全新技术途径已取得令人满意的进展。据权威部门统计1992年我国地膜用量为210 kt 包装材料为240 kt 而2000 年地膜和包装材料用量分别增至300 kt 和400 kt[3 ] 。因此大力发展降解塑料符合“绿色环境”的要求符合社会进步的要求相信降解塑料这一高科技产品具有广阔的发展前景。