生物可降解塑料是一種在特定時間范圍內通過細菌和其他微生物降解環境中的聚合物的。根據Markets & Markets 咨詢公司發布的《2015-2020年全球生物降解塑料類型及應用的市場預測報告》，生物降解塑料市場從2015年到2020年，將以年均復合增長率10.8%的速度強勁增長，產值將從2015年的20億美元增加到2020年的34億美元。
報告表明，就數量而言，聚乳酸(PLA) 因其優越的力學性能和易加工的特點，成為生物可降解塑料市場的主力軍，占據45.1%的市場份額，并將在所有生物可降解塑料類型中以最快的速度繼續增長。但在市場價值方面，淀粉共混物因其較高的生產成本，略勝聚乳酸。
生物可降解塑料將會有哪些發展趨勢?生物可降解塑料如何助力低碳經濟?日前，雅式《CPRJ中國塑料橡膠》雜志就生物可降解塑料的相關話題特約采訪NatureWorks LLC公司總裁Marc Verbruggen 博士。
據Marc Verbrugen博士介紹，目前Natureworks生產的生物可降解塑料Ingeo的應用范圍，已經逐步從食品包裝、軟包裝、卡片擴展到耐用品。大概2-3年前，Natureworks開始對Ingeo的特性進行研究，發現它也可以適用于耐用品，甚至可以取代ABS或聚苯乙烯。
新的Ingeo配方將“耐高溫”常規化，通過結晶達到所需功能性，而且新配方中的可再生碳含量將達到90%，其沖擊力和模量均得到了優化，這使它們更適合于注塑應用——特別是哪些目前適用ABS有著耐高溫性能與高耐沖擊強度和或高模量要求的產品。相對于ABS，其彎曲模量可提升達50%，讓產品輕薄化成為可能。此外，適用于耐用品的Ingeo也具有更好的耐化學性。
直接從大氣提取碳作為原材料
目前Ingeo主要的原材料主要從玉米淀粉中提取葡萄糖，為提高產品性能，降低生產成本，Natureworks也可能會考慮將甘蔗作為原材料，將在東南亞甘蔗產量豐富的地區修建新工廠。未來3-5年，將從秸稈、木屑、柳枝稷或稻草中提出木質纖維素，進而提取糖分。
“我們還做出大膽假設，是否可以繞過植物這個中介，直接提取大氣中的碳作為原材料?為此，我們與和Calysta公司進行研發合作，通過發酵過程，將再生生物基甲烷轉化成乳酸，作為Ingeo的結構單體。這一技術目前仍處于實驗研究階段，預計將于2-3年后完成基本的研發工作，3-5年后進行中試生產。若能實現甲烷到乳酸的轉換，將為塑料行業帶來革命性的突破。從廢水處理、垃圾填埋場、農業廢料分解以及厭氧消化這些活動中產生的可再生來源甲烷將成為提取Ingeo結構單體的原材料來源，不僅可更好實現可持續發展，而且將使PLA更具有價格競爭優勢。”
將生物甲烷轉化成乳酸，不僅僅是技術的大膽革新，還將有效減少溫室氣體的排放，減少碳足跡。而在剛剛過去的9月，中國國家主席習近平在對美國進行國事訪問期間，也宣布中國將于2017年啟動碳總量管制與交易系統(cap and trade system)，這也將為中國生物可降解塑料帶來發展契機。
碳總量法律帶來機遇
Marc Verbruggen博士表示，碳總量管制與交易系統是有效減少碳足跡的法律約束機制，將為生物學、生物能源和生物塑料帶來發展機遇。
“目前，雖然生物塑料的碳足跡僅為傳統塑料碳足跡的一半或者更少，但是并沒有進行貨幣化的衡量。而碳總量管制與交易系統將可彌補這一空白。而對于生物可降解塑料來說，減少碳足跡已不僅是一個環保問題，更是上升到經濟效益問題。政府、消費者、品牌商和NGO也將逐漸認識到生物可降解塑料的價值。我相信未來5年，中國的生物可降解塑料的消費量將大幅上升，同時也將帶動相關科技的發展。”
Marc Verbruggen博士還指出，政府會比普通大眾更快意識到生物可降解塑料的重要性，政府在生物可降解塑料的應用推廣中擔負重要角色。現在美國有些專家認為，從經濟學的角度來看，也許人們能夠從地下開采石油，但是從環保角度來看，最好還是將石油保留在地下。
“人們已經開始認識到低碳經濟的重要性。比如在中國吉林省，有關部門開始禁止使用聚乙烯薄膜，要求使用生物塑料薄膜。在那不勒斯，政府以稅收形式推廣生物可降解塑料的使用，比如采用傳統塑料制造的礦泉水瓶，可能需要繳納30美分的稅，但如果使用生物塑料，則只需繳納5美分的稅。而美國政府則通過政府用品采購的形式，來提高生物可降解塑料的市場需求。不同的政府采取不同措施，以促使傳統油基塑料向可再生生物塑料的轉變。但是，我仍然希望能夠加強低碳經濟和生物塑料使用的立法。同時，也需要通過政府的努力，來提高普通民眾對生物可降解塑料的認識。”
價格、性能成發展關鍵
在談到有關生物可降解塑料的發展趨勢時，Marc Verbrugen博士表示，減少價格、提高性能將會是未來生物可降解塑料發展的主要趨勢。
“15年前，Natureworks主要關注環保效益和低碳足跡，致力于生產生物可降解材料。但是我們也開始意識到僅有環保效益是很難取得成功的，產品還必須有成本競爭力。為此，我們修建大工廠，提高能效。同時也通過比較，選擇更加低廉的原材料。如今，我們生產一公斤PLA的成本比5年前我們生產一公斤PLA的成本要低得多。其次，生物可降解塑料性能的提高，也日益重要。5年前，Ingeo的性能遠不如ABS，但是現在，Ingeo比ABS具有更高的性能、更好的耐化學性以及更優化的結構，同時它還是環保產品。隨著化學品交易全球化的滲透，越來越多的研究機構和工廠設立在中國，生物可降解塑料行業也必將全球化。”
最后，Marc Verbruggen博士提到，目前Natureworks 的PLA和Ingeo產品有50%是銷往北美，30%為亞洲，20%為歐洲。此外，在耐用品應用中，全球70%的注塑基礎設施都在亞洲，大部分的電子產品生產設備也在亞洲，亞洲仍是Natureworks的重要市場。
“我預計未來我們的亞洲市場可實現30%的增幅因此亞洲。同時，若我們能夠在亞洲找到合適的甘蔗或木薯種植地，我們也將會在亞洲開設下一個工廠。”
