“生物降解塑料”新认识

2018年9月24日至29日，国际标准化组织塑料技术委员会（ISO/TC61）在日本埼玉县召开了2018年年会，会议讨论了各技术委员会的工作状况和相关专业领域国际标准的制订项目。南京玻璃纤维研究设计院有限公司技术专家，ISO/TC61/SC13中国首席代表王玉梅主任带队参加了本次会议。

在9月26日下午召开的关于生物降解塑料的研讨会上，美国密西根州立大学教授 Ramani Narayan介绍了生物降解塑料领域的最新发展动态。

将从以下五个方面对研讨会的内容进行总结，旨在介绍和传递这一领域的最新研究和标准化工作的方向，提高大家对生物降解塑料这一领域的认识和理解

1 生物降解塑料的产品概述和应用背景

生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解塑料由于良好的降解性，生活中主要用于食物软硬包装材料，如图1所示。生物降解塑料主要的目标市场是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具。相比传统塑料包装材料，新型降解材料成本稍高。但是随着环保意识的增强，人们愿意为保护环境而使用价格稍高的新型降解材料，环保意识的增强给生物降解新材料行业带来了巨大的发展机遇。

本文的方法不以先验知识为前提，对各种类型的图像均具有良好的平移运动伪影消除效果。该思路对目前存在的旋转运动伪影处理技术起到补充作用，将两者结合后可以校正所以类型的刚体运动伪影。本文算法在由平行束重建扩展到扇束和三维锥束重建时仍具有较高的参考价值，值得进一步研究。

图1 （左）淀粉基生物降解塑料袋；（右）PLA塑料环保杯

2 生物降解塑料的降解机理分析

图2 生物降解塑料的降解过程

总的来说，生物降解塑料的降解过程分为两步，如图1所示。第一步：在塑料被丢弃至土壤，废水和海洋之后，构成塑料的大分子聚合物首先裂解成低聚物碎片，裂解动力主要来源于自然界中的水解，氧化作用。第二步：这些低聚物的碎片被环境中的微生物捕获，进入微生物细胞，在细胞内的碳元素逐渐氧化，转变成CO2和水，同时释放出能量，维持微生物的生命过程。

图3 降解过程第二步发生的化学反应

如图1所示，本文算法流程主要包括三个部分，首先计算待分类数据和已知数据之间的相似性，其次根据相似性生成待分类数据的K近邻集合，最后根据K近邻中学生的答题结果预测待分类学生的答题结果。

3 国际上在生物降解塑料方面的标准化工作

表1 目前国际上关于生物降解塑料的产品标准

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而对于聚烯烃塑料（碳源来源于不可再生的石化原料），其开始降解的速率很快，之后会逐渐降低，大量的实验表明，降解率达到10%～20%的降解率就已经稳定，而许多市场上的虚假产品采用的是线性外推法，他们通过10%～20%的降解率进一步线性外推，导致降解率被人为的增大，而消费者并不知情。因此在标准中必须有明确的规定，需要这些声称“生物降解”的产品提供完整具体的降解率实验数据报告，以规范“生物降解塑料”的产品市场。

表2给出了目前国际上有关生物降解塑料的降解率的测试方法标准。其中明确指出，不能用线性外推法来估计塑料的降解率，因为很多塑料在碳吸收10%～20%之后，吸收已经达到稳定。而这恰恰是目前很多市场上欺骗消费者的虚假宣传的惯用手法。

表2 ASTM和ISO中有关生物可降解塑料的降解率的测试方法

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4 目前大众存在的关于生物降解塑料认识上的误区

图4 是正常生物降解塑料（PLA）的降解实验得到的碳元素转化率随时间的变化关系。主要分为3个阶段。阶段1（lag phase）微生物适应阶段，当塑料产品放入土壤或其他富含微生物的环境中时，微生物需要约20天的适应过程，该阶段几乎不发生碳元素转化；阶段2（biodegradation phase）降解阶段，该阶段的碳元素开始转化为CO2，可以发现，反应速率是逐渐减缓的，直至达到稳定的碳吸收，即阶段3（plateau phase）平衡阶段，正常生物降解塑料的降解率可达到90%。

图4 碳元素转化率随时间的变化关系

目前在生物降解塑料的产品上存在虚假宣传，这些所谓的“可降解塑料”不但降解率低，反而极大的污染了环境，加上国际上对降解率的指标不够统一，除了美标以外，许多国际标准并没有具体的指标，这给这些虚假产品的宣传提供了便利。最明显的虚假产品就是“化石基”的聚乙烯（PE），聚丙烷（PP），聚苯乙烯（PS），还有PET塑料，很多这些产品并不能达到90%的降解率，原因在于它们的合成碳源并不是来自天然可再生的原料，而是来源于包含能提高降解性能成分的化石原料。而广大消费者并不知情，认为这些所谓的“可降解塑料”可以达到基本降解，这些不合格的虚假产品反而严重影响了正常的“生物降解塑料”的市场，同时也对环境造成了污染。正常的生物降解塑料的降解实验反应曲线如图4所示。

表1给出了目前国际上有关生物降解塑料的产品标准，按其所处的环境主要可分为3种条件下的产品标准，分别是堆肥环境中的塑料，海洋环境中的塑料和土壤环境中的塑料。这三种环境中，美标ASTM D5988中明确规定了生物降解塑料的降解指标——最多2年内的碳吸收比例要达到90%。

在第二步的降解中，主要发生两种化学反应。在有氧的条件下主要生成的是CO2和水，在缺氧的环境下，主要生成的是CO2和CH4，因此，这给我们的启示是，可以通过测量CO2或CO2与CH4的排放量来反推塑料的降解率，这是目前国际上测量生物降解塑料降解率的方法标准的基本原理。

5 提出新的有关生物降解塑料的“碳排放循环经济”模型

由图6可以发现，制造传统的“化石基”塑料（PE，PP，PET）并不会消耗CO2，原因是这些原料的产生需要经历至少100万年的演化，对CO2的消耗可以近似忽略。而“生物基”塑料的制造原料来源于自然植物，它们的生长周期很短，在植物的生长过程中，通过光合作用消耗了一定量的CO2，植物中的这部分碳源用来合成生物降解塑料。而在这些“生物基”塑料废弃之后，被微生物分解和释放了同样量的CO2，这部分释放出的碳素参与了整个碳循环，又可以供下一年的庄稼吸收，因此在整个产品周期，总的碳排放为0。这远远优于传统“化石基”塑料的碳排放量。

图5 新的碳排放“循环经济”模型

如图7所示，以传统的“化石基”PE和PP为例，制造1 kg的“生物基”塑料，碳排放量可节省3.14 kg。

会议还提出了新的有关碳排放的“循环经济”模型，该模型的主要思想如图5所示。

图6 制造1 kg “生物基”塑料和“化石基”塑料所消耗的CO2量

图7 制造1kg “生物基”塑料和“化石基”塑料总的碳排放量比较

传统的制造产品的碳源来源于化石原料（煤，石油，天然气），我们生活中用的很多人工合成的塑料产品都来源于这些不可再生的原料。而新的碳排放“循环经济”模型旨在鼓励人们大力使用“生物基”的碳源，“生物基”的碳源主要来源于生物质能，如庄稼，海藻，蘑菇等自然生长的植物，利用这些植物中所含的碳元素来制造产品，即“生物基”的塑料。这种利用“生物基”的碳源来制造生物降解塑料的最大的优势在于，可以实现整个产品周期碳排放为0的目标，如图6和图7所示。

1、承保过程。承保过程即投保人在向保险公司提出申请之后，保险公司要根据投保人的具体情况以及判定是否符合我国相关法律法规的规定，作出是否接受申请的决定。例如，在人寿保险中，如果投保人对自身身体的具体情况有所隐瞒，保险公司很可能误判而造成公司的财务损失。此外，我国保险公司因为起步较晚，在保险条款的拟定上往往参照西方国家的类似案例，而各国的国家政策以及经济大环境、国民身体水平等都存在较大的差异，导致相关保险条款不适用我国基本国情而造成一定的经营风险和财务损失。

上述细节例证固然反映了史诗所受的佛教影响，然而这些例子在贯穿整部史诗的宗教思想中不能说占据了“主导”地位，占“主导”地位的，是与重大情节密切相关的。

由此可见，采用“生物基”的塑料可以显著的降低碳排放量，既节约了传统的化石燃料，又可降低塑料对环境的污染，是未来塑料产品的发展方向。

以上，我们详细讨论了Narayan教授当天下午的研讨会内容，对会议有关生物可降解塑料的降解机理，标准化工作和新的碳排放思想等会议内容做了总结。

4.明确邮储银行的功能和定位。邮政储蓄银行在农村地区点多面广，深入农村各个角落，且储汇业务电子化、网络化程度较高，具备其他农村金融机构所不具有的低成本优势，有着较好的网点基础，为邮储银行在农村开拓业务提供了良好的发展空间。随着其内部控制和风险管理能力的提高，可以发挥其先天优势。有效增加资金来源，解决“三农”的金融需求问题。