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    石化塑料PK生物基塑料

    生物基塑料給人們的“感覺(jué)”遠(yuǎn)比石化基塑料有吸引力，其帶來(lái)的各種包裝的“可降解”概念也成為了綠色、環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的寵兒。盡管生產(chǎn)各種聚合物每年使用的石油和天然氣總量不到社會(huì)整體消耗量的3%，但由于人們對(duì)全球石油儲(chǔ)量預(yù)期的不樂(lè)觀，人們?nèi)云谕�看到更多植物基替代原料產(chǎn)品的出現(xiàn)。確實(shí)，隨著生物基資源的不斷增多，我們可以在一定程度上減少對(duì)石化資源的依賴，但從環(huán)境角度看，生物基塑料真的要比石化基的影響小嗎？

    從整個(gè)產(chǎn)品生命周期分析（LCA）來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可持續(xù)性以及對(duì)環(huán)境的影響，已經(jīng)為越來(lái)越多的公眾所認(rèn)識(shí)。LCA從產(chǎn)品所用的原料、加工制造所消耗的能源與資源、使用過(guò)程中的效果與環(huán)境影響、使用后的處理與最終殘留物及其對(duì)環(huán)境的影響等與產(chǎn)品整個(gè)生命周期相關(guān)的因素，全面考慮一種產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。

    石化塑料的生產(chǎn)來(lái)源于石油，但生產(chǎn)生物基塑料用的作物同樣占用土地資源。作物種植引起的土壤劣化會(huì)消耗自然資源，作物生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)用到大量的水，甚至除草劑、殺蟲(chóng)劑等。每種產(chǎn)品的制造、使用與丟棄都會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，因?yàn)楫a(chǎn)品制造過(guò)程中都要使用原料和能源，都會(huì)有廢氣、廢水和固體廢棄物產(chǎn)生。這些都是產(chǎn)品生命周期研究需要科學(xué)考慮的因素。

    在產(chǎn)品生命周期的最后環(huán)節(jié)使用后處理，人們普遍認(rèn)為傳統(tǒng)的塑料不易降解，而生物塑料或紙等可以堆肥或在空氣中自然降解，實(shí)際可能與我們的想象并不相符。傳統(tǒng)的塑料被堆埋后，其降解非常緩慢，然而當(dāng)把可降解的生物基塑料埋入堆埋場(chǎng)時(shí)，目前尚無(wú)法知道會(huì)發(fā)生什么。各種降解塑料具有不同的降解條件，有的需要光，有的要求一定濕度或溫度或氧，有的則要求以上兩種或三種以上的條件，這樣的條件實(shí)際上也限制了處理的便利性，至少未必能隨公眾垃圾實(shí)現(xiàn)堆埋降解。而紙、可降解塑料等產(chǎn)品降解所產(chǎn)生的排放物可能包括甲烷、二氧化碳或更復(fù)雜的化學(xué)品，這同樣會(huì)增加對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

    或許可以不必面對(duì)堆埋的問(wèn)題，紙、傳統(tǒng)的塑料都可以回收再利用。生物基塑料理論上也可回收，但市場(chǎng)上并沒(méi)有足夠多的產(chǎn)品可用于檢驗(yàn)回收的可行性。若PLA與其他塑料混合回收，很多時(shí)候會(huì)使傳統(tǒng)塑料材料的性能降低，例如將PLA瓶與PET瓶混合，會(huì)影響PET回收料的性能。

    塑料袋與紙袋的LCA評(píng)價(jià)

    石化塑料、生物基塑料，甚至于紙，產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的相關(guān)研究報(bào)告提供了一些可資參考的結(jié)果。筆者收集了一些國(guó)外不同機(jī)構(gòu)關(guān)于傳統(tǒng)塑料、可降解塑料與紙等包裝產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的研究報(bào)告，其中，ULS在“有關(guān)塑料袋與紙袋LCA研究回顧”的報(bào)告具有一定的代表性，以下筆者編譯了該報(bào)告的一些要點(diǎn)。

    合作對(duì)三種購(gòu)物袋進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)值（LCA）顯示，一次性PE塑料購(gòu)物袋在很多方面優(yōu)于可降解塑料袋與紙袋。三種購(gòu)物袋分別為：傳統(tǒng)的PE購(gòu)物袋、采用65%的Ecoflex、10%的PLA和25%碳酸鈣的可降解袋和至少包含30%可再生纖維的紙袋。

塑料產(chǎn)品在全球整體碳足跡中所占的比例只有1.3%

    生物降解與可堆肥

    對(duì)目前堆埋場(chǎng)的研究表明，紙的降解或分解并不比塑料快很多。由于缺乏水、光、氧或其他降解發(fā)生必須的重要元素，在現(xiàn)代的堆埋場(chǎng)，沒(méi)有什么東西可以完全降解。Arizona大學(xué)垃圾項(xiàng)目創(chuàng)立者William Rathje博士挖掘出的一份堆埋超過(guò)30年的1955年的報(bào)紙依然可以完整的閱讀，可以看出，紙?jiān)诙崖駡?chǎng)并不能快速降解。可堆肥塑料通常采用植物基原料來(lái)生產(chǎn)，在堆埋場(chǎng)同樣不會(huì)降解。據(jù)NatureWorks的一份報(bào)告，用其PLA制造的容器在堆埋場(chǎng)的壽命可與傳統(tǒng)塑料制造的容器相當(dāng)。

    為達(dá)到期望的降解效果，可堆肥塑料應(yīng)送到工業(yè)或食品堆肥設(shè)施處理場(chǎng)，而不是送到市政堆埋處理中心。然而，這樣的設(shè)施數(shù)量非常有限。

    根據(jù)定義，可堆肥或可降解材料會(huì)向大氣中釋放CO₂。CO₂是一種溫室氣體，會(huì)加劇環(huán)境的惡化。堆肥紙與不可降解紙的生產(chǎn)過(guò)程比較，前者會(huì)產(chǎn)生大約兩倍于后者的CO₂排放。

不同包裝袋的環(huán)境影響概述（承載能力等于1000個(gè)紙袋）

    廢棄物、能量消耗、溫室氣體排放

    相關(guān)的研究并不支持紙比塑料更環(huán)保的觀點(diǎn)，有這樣一些事實(shí)：

    塑料袋產(chǎn)生的溫室氣體排放比不可降解紙袋低39%，比可堆肥紙袋低68%。每1.5億個(gè)塑料袋大約會(huì)產(chǎn)生4645噸CO₂當(dāng)量的排放，而生產(chǎn)一億個(gè)不可降解紙袋會(huì)產(chǎn)生7621噸CO₂，可堆肥紙袋則為14558噸CO₂。

    制造塑料袋消耗的水不到制造紙袋的6%。制造1000個(gè)紙袋需要耗水1004加侖，而生產(chǎn)1500個(gè)塑料袋只需要68加侖水。

    制造塑料購(gòu)物袋耗能比制造紙袋少71%。值得注意的是，傳統(tǒng)來(lái)自石化原料的一次性塑料袋，在整個(gè)生命周期的不可再生的能源消耗也比紙袋少36%，比生物降解塑料袋低64%。

    使用紙袋產(chǎn)生的固體廢物量大約是塑料袋的5倍。

    結(jié)論

    ULS報(bào)告的最后特別聲明，減少購(gòu)物袋環(huán)境沖擊的關(guān)鍵不在于所使用的材料是紙或塑料，而是找到相應(yīng)的途徑去減少、再用、回收這些材料。通過(guò)采用各種手段減少塑料袋，防止使用雙層袋，鼓勵(lì)使用耐用袋，再用和回收一次性塑料袋，減少材料和再生能源消費(fèi)，減少污染、固體廢棄物、溫室氣體排放，以及垃圾的產(chǎn)生。這才是產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的真正意義。

    石化/生物基塑料的未來(lái)

    未來(lái)，塑料將在不同領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。有專家預(yù)測(cè)，未來(lái)世界能否維持地球人口不斷增長(zhǎng)的需要，很大程度上將依賴于塑料廣泛使用所帶來(lái)的能源、資源節(jié)約的效果。從食品飲料包裝、建筑交通節(jié)能、信息技術(shù)、醫(yī)療與器官移植等，塑料都將發(fā)揮難以替代的作用。

    盡管相關(guān)的研究?jī)?nèi)容顯示傳統(tǒng)的石化塑料具有優(yōu)于其他比較材料的可持續(xù)性，但是，塑料世界的復(fù)雜性不亞于我們面對(duì)的其他環(huán)境問(wèn)題。以上基于各種假設(shè)的結(jié)論未必能夠反映石化塑料與生物塑料的本來(lái)面目，同樣以上的結(jié)論也并非就是“非黑即白”的答案。而且，由于各種廢棄物管理系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)最終產(chǎn)品的環(huán)境影響評(píng)價(jià)都會(huì)有很大的影響。

    今天生物塑料尚不可能形成對(duì)石化塑料的真正替代，在今后的20-30年內(nèi)筆者相信大范圍的替代依然不會(huì)發(fā)生，但是，我們面對(duì)著全球石油資源逐漸減少的狀況是不爭(zhēng)的事實(shí)，積極開(kāi)發(fā)新資源塑料是塑料工業(yè)必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。我比較欣賞杜邦工程塑料亞太區(qū)營(yíng)銷總監(jiān)菲利浦漢客數(shù)年前在接受筆者采訪時(shí)的觀點(diǎn)：誠(chéng)然，生物塑料面對(duì)著各種各樣的問(wèn)題，但我們不能不做工作，如果不研究，就永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)步。隨著技術(shù)發(fā)展，也許新的制造技術(shù)會(huì)開(kāi)發(fā)出來(lái)，其原料不再是糧食，也無(wú)需與糧食生產(chǎn)搶占耕地。