pet包裝的替代産品會是生(shēng)物基材料嗎

有(yǒu)幾種新(xīn)型聚合物有可(kě)能挑戰(zhàn)傳統的化石基材料(liào)并減少塑料包裝的碳影響。但正如 Victoria Hattersley 發現的那樣(yàng)，将這些商業化可(kě)能需要多年(nián)的過(guò)程，并且有許多障礙需要克服。

正如我(wǒ)們所知，今天的(de)包(bāo)裝市場仍然主要由聚(jù)酯（如 PET）和聚烯烴（如 PE 和 PP）主導，它們(men)具有幾乎無限的可回收性、無菌性和出色的阻隔性能。這些真的可以用生物基材料代替嗎？

可能。人們越來越意識到(dào)，PET、PE 和 PP 等聚合物都可以由生物基原料制成，以(yǐ)創造許多人認爲更“可持續”的這(zhè)些聚合物（當(dāng)然，這取決于您衡量“可持續性”的指标'by)：例如PET可(kě)以由甘蔗制成(chéng)（可口可樂的植物瓶就是(shì)一個著名的例子），PP可(kě)以由多種廢油制成。這(zhè)些通常被稱爲“插入式”，因爲它們具有與傳統(tǒng)塑料相同的(de)材料結構(gòu)和特性。

“PET 最終不在乎它是由甘蔗還是其他生物基(jī)材料制成，但它具(jù)有固有的不同碳(tàn)足迹(jì)，具體取決于單體來源，”美利肯(kěn)化學公司首席科學家 Scott Trenor 說。“在包裝設計和聚合物選(xuǎn)擇方(fāng)面，有(yǒu)許多不同的因素在起作用。包(bāo)需要做什麽？它需要良好的防水(shuǐ)層嗎？二氧化碳屏障？它需要(yào)靈活還是剛性？爲提高包(bāo)裝性(xìng)能而添加的材料、其形狀、尺寸和厚度也将決定它在使用壽命結束時的可回收性。”

碳問題：生物基總(zǒng)是最好的選擇嗎？
這似乎很簡單：當(dāng)然，用于聚合物(wù)的生物基原料必須比使用越(yuè)來越有害的化石燃料更(gèng)好。在許多情況下，這是正确的，但并(bìng)不總是那麽簡單，有時挑戰我們(men)的(de)先入之見是值得的。我們需要考慮更大的圖景，包(bāo)括(kuò)審視農業方法本身。

“問(wèn)題可(kě)能不在于具體的聚合物(wù)類型，而在(zài)于它的制(zhì)造方式，”英(yīng)國研究與創新公司智能可持續塑料包裝挑戰總監 Paul Davidson 說。“雖然将生物質作爲(wèi)原料使用大氣碳而不是提取化石碳，但如果(guǒ)現代農業方法導緻化石(shí)碳排放（通過能源、化肥、運輸等）大于所得材料(liào)中捕獲(huò)的(de)大氣碳（與使(shǐ)用化石碳原料生産相同數(shù)量的材料(liào)），那麽它不會給您帶來整體較(jiào)低的(de)碳足迹。”

這是一個(gè)複雜的話題。歐盟委員會最近開發的一種 LCA 方法(fǎ)甚至(zhì)可以說是爲了支持化石塑料。然而(ér)，據European Bioplastics公關主(zhǔ)管 Oliver Buchholz 稱，它忽略了化石資源開采對環境的(de)“負面影(yǐng)響”，并忽略了(le)生物基産品的“關(guān)鍵優勢”——它們能夠從大氣，隔離并将其儲存到産品中。

“在 LCA 方法中，一個高度可疑且具有科(kē)學争議的問題(tí)非常重要：間接土地(dì)利用變化 (iLUC)，”Oliver 說。“它僅基于模型計算，由(yóu)于缺(quē)乏标準化或統一的指導方針，這些計算差異很大。爲了有一個公(gōng)平的方法，迫切需要包括化石塑料的(de)間接影響，并看看積極的間接影響。此外，該方法比較成熟和不成熟的生産系統，沒有任何區别。通過(guò)不(bú)承認這些差異和潛力，LCA 方法心甘情(qíng)願地支持現狀并扼殺(shā)創新。”

如果屬實，最後一點肯定會引起(qǐ)歐洲生物(wù)塑料行業的關注。如果沒有(yǒu)持續的創新，很難想象(xiàng)生物基聚合物可能會主導市場。

但與加工和(hé)制造生物(wù)質衍生材料相關的碳排(pái)放确實需(xū)要考慮在内。要考慮的另一點是可以減少傳統化石聚合物制造的(de)碳影響的技術的潛力。許多全球公司正在研究替代(dài)傳(chuán)統燃燒裂解工藝的聚合物生産技(jì)術。這可能允許從化石來源制造低二氧化碳聚合物(wù)。這些變量使碳(tàn)影響比較非常具有挑戰性。”

通常，不可避免地(dì)，它與(yǔ)碳無關，而是與成本有關(guān)。“如果我們考慮(lǜ)傳統聚合物的生物基單(dān)體來源，更(gèng)多的是關(guān)于品牌是否願意爲生物來源(yuán)材料付費的成本和使用讨論，”Scott Trenor 說(shuō)。“在目(mù)前的規模下，生物基 PP 和 PET 隻是更昂貴，而且沒有那麽廣泛可用。”

規(guī)模問題：“新型”聚合(hé)物商業化的挑戰
讓(ràng)我們從成熟的聚合物轉向進入(rù)市場的新型材(cái)料(liào)。當我們談論(lùn)“新”或“新型”聚合物時，很(hěn)難準确指出(chū)我們(men)的意思。其中更突出的例子包(bāo)括聚乳酸 (PLA)，這是(shì)一種由玉米澱粉或甘蔗等可再生資源開發(fā)的生物聚合物；或聚羟基鏈烷(wán)酸酯 (PHA)，它們是使用油(yóu)菜籽或大(dà)豆等植(zhí)物種子中的(de)油合成的聚酯。但無論我(wǒ)們讨論(lùn)哪種材料，在商業(yè)化方面(miàn)都有許多挑(tiāo)戰需要克服。

“對于任(rèn)何新材料(liào)而言，從概(gài)念到市(shì)場推出(chū)都是一項挑戰，需要克服(fú)許多障礙，包括擴大生産、加工材料所需的技術(shù)，以(yǐ)及材料如何通(tōng)過供應鏈和末端進行管理和管理(lǐ)。生活，”保羅戴維森(sēn)說。“市場對任何新聚合物的大量興趣和吸(xī)收也很重(zhòng)要，同(tóng)時提高原料的可用性也很重(zhòng)要。鑒于對塑料(liào)的需求規模，市場更願(yuàn)意爲同一等級的聚合(hé)物提供多種來(lái)源，以确保具有競争力的價格和供應彈性。”

“如果我們研究 PLA 和(hé) PHA 等較新的(de)聚(jù)合物，就(jiù)會發現先有雞還是先有蛋的問題，”Scott Trenor 解釋說。“通常大品牌無法(fǎ)使用(yòng)它們(men)，因(yīn)爲它們無法(fǎ)大規模使用；但在需求出現之前，它們不會大(dà)規模供應。”

此(cǐ)外，定價問題也一(yī)直存在……“從市場的角度來看，新型(xíng)生(shēng)物聚合物面臨的主要挑戰之一當然是價格(gé)，”Oliver Buchholz 說。“然而，這也适用(yòng)于一般(bān)的生物塑料。仍(réng)然經常以最便宜的價格出售，這通常是基于化石的選擇。對生物塑料過于昂貴的批評引(yǐn)發了一個反問，即傳統的化石(shí)塑料(liào)是否不僅僅是太便宜了。”

考慮到這些障礙，生物塑料的(de)市場份額仍然隻有 1% 左右，這也(yě)許并不奇怪。話雖如(rú)此，現在有(yǒu)幾個大品牌試圖創(chuàng)造需求。例如，雀巢水務和百事可樂已向 PHA 承諾擴大(dà)市場規模，但要擴大任何流程總是(shì)需要時間——通常是數年或(huò)數十年。另一家(jiā)公司 Danimer Scientific 也宣布将投資 PHA 擴展。在 PLA 方面，在過去的幾年裏，我們(men)一直在關注與 NatureWorks 在其 PLA 生物塑料方面的各種行業合作。此外，去年年底，Total Corbion 宣(xuān)布推出 Luminy，這是“世界上第一個商用化學回收 PLA”。

近年來備(bèi)受關注的另一種新興材料是聚乙烯呋喃酸酯 (PEF)。這是一種(zhǒng)由果糖(táng)和生物基 MEG 制成的生物(wù)基塑料，據稱其對(duì)二氧化碳、水蒸(zhēng)氣和氧氣的阻隔甚至比傳統塑料還要高。到目前爲(wèi)止，這還沒有被(bèi)引入(rù)市場，但許多人對其潛力感興趣。

“在 2021 年，已經發布了幾項公告，将(jiāng)建立 [PEF] 的生産能力，”Oliver Buchholz 說。“因此，我們預計到 2026 年，我(wǒ)們将能夠看到它以(yǐ)經濟規模生産(chǎn)。”

在更多“利基(jī)”領域也有大(dà)量創新。例如，Xampla 創造了一種植物蛋白材料，其性能類似于合成聚合(hé)物，但(dàn)可以自然(rán)而完全地(dì)分解。家庭可堆肥層壓闆也正在慢慢變得越來越普遍。

然而，一些人仍然對可堆肥塑料持一定的懷疑态(tài)度。這裏的問題是雙重的：首先，可堆肥材料是否能夠提供足夠的機械(xiè)性能來提供(gòng)與(yǔ)傳統塑料(liào)相同的産品保護。第二個挑戰歸結爲生命的終結：大多數回收系統(tǒng)仍(réng)未建立用于堆肥，因此如果這些材料最終進入回收流(liú)，人們(men)擔心污染(rǎn)的可能性，或者生物可降解材(cái)料的(de)性能如何工業堆肥。

根(gēn)據(jù) Oliver Buchholz 的說法，任(rèn)何此類擔憂都是錯誤的：“廢(fèi)物基礎設施普遍缺乏接受，這在(zài)許多情況下是基于對可生物降解塑料在工業堆肥中的性能的錯誤偏見。”

重新(xīn)思考聚合物意味着系統的改變
歸根結底：我們長(zhǎng)期以來一直使用相同種類的聚合物，以至于我們(men)所有(yǒu)的基礎設施——采(cǎi)購、生産和回收——都是(shì)圍繞它們構建和優化的。從長遠(yuǎn)來看，打破這一(yī)市場現實當(dāng)然(rán)是(shì)可能的，但這意(yì)味着在(zài)系統層面上改變(biàn)整個價值鏈；也(yě)許甚至可以減少我們對成本作爲指導原則的癡迷。這(zhè)也意味着解決土地供應和原料供(gòng)應問題。

“我主張采(cǎi)用一種系統變革方法，将再利用(yòng)和再(zài)填充作爲優先事項(xiàng)，并(bìng)探索使聚(jù)合物生産脫碳的機會——無論聚合物類(lèi)型如何，”保羅戴(dài)維森說。“如果塑料(liào)包裝要成爲公正(zhèng)過渡(dù)的一部分(fèn)，我們還需要确保我(wǒ)們(men)所做的任何改(gǎi)變都具有成本競争力(lì)——特别是(shì)考慮到它在減少其(qí)所保護産品的碳影響方面的作用。”

最(zuì)後，我們應該重申，從來沒有一種(zhǒng)材(cái)料是“好”而另一種材(cái)料是(shì)“壞”的簡單情況。化石基塑料将繼續占有(yǒu)一席之地，直到可以大(dà)規模開發具有類似保護性能的(de)生物聚合物。我們應(yīng)該時刻牢記，對人和環境最關心的是資源浪費。我們(men)永遠不會(huì)達到可以說“循環(huán)已(yǐ)實(shí)現：讓我們繼續下一(yī)步”的完美情況。相(xiàng)反，我們應該将減少塑料對碳的影(yǐng)響的任務視爲(wèi)一種持(chí)續的平衡行爲，将原材料、生産(chǎn)、回收基礎設施的持續審查等(děng)因(yīn)素考慮在内。這是一(yī)個不斷(duàn)發展的過程，而(ér)不是一個有着明确目标的路線圖。