有(yǒu)幾種(zhǒng)新型(xíng)聚合物有(yǒu)可能(néng)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的化(huà)石基材料(liào)并減少塑料包(bāo)裝的碳影響。但(dàn)正如(rú) victoria hattersley 發現的那(nà)樣，将這些商業(yè)化(huà)可能(néng)需要多(duō)年的過(guò)程，并且(qiě)有許多障(zhàng)礙需要克(kè)服。

正如我(wǒ)們所(suǒ)知，今天的(de)包(bāo)裝(zhuāng)市場仍然(rán)主要(yào)由(yóu)聚酯（如 pet）和聚烯(xī)烴（如 pe 和(hé) pp）主導(dǎo)，它(tā)們具有幾乎(hū)無限的可回收(shōu)性、無(wú)菌性和出(chū)色的(de)阻隔(gé)性能(néng)。這些(xiē)真的(de)可以用生物基(jī)材料代替(tì)嗎？

可能(néng)。人們越來越意識到，pet、pe 和(hé) pp 等聚合物(wù)都可(kě)以由(yóu)生物基原(yuán)料制成，以創造許多人(rén)認爲(wèi)更(gèng)“可持續”的這些(xiē)聚合物（當然，這取決于您衡量(liàng)“可持續性”的指(zhǐ)标'by)：例如pet可以由(yóu)甘蔗(zhè)制成(chéng)（可口(kǒu)可樂(lè)的(de)植物瓶就是一個著名(míng)的例子），pp可以由(yóu)多種(zhǒng)廢油制成。這些(xiē)通常被稱爲“插(chā)入(rù)式(shì)”，因爲它們具有與傳(chuán)統(tǒng)塑料相同的(de)材料(liào)結構和特(tè)性。

“pet 最終(zhōng)不(bú)在乎它是由甘(gān)蔗還(hái)是其(qí)他生物基(jī)材料制(zhì)成(chéng)，但它(tā)具有(yǒu)固有(yǒu)的不同碳足(zú)迹，具體(tǐ)取決于(yú)單體來源，”美(měi)利肯(kěn)化學公司首(shǒu)席(xí)科學(xué)家 scott trenor 說。“在(zài)包裝設(shè)計和聚合物選(xuǎn)擇方(fāng)面(miàn)，有(yǒu)許多(duō)不同的因素在(zài)起作用。包需要(yào)做什麽？它需(xū)要(yào)良好的(de)防水層(céng)嗎？二(èr)氧化碳屏障？它需要靈活(huó)還是剛性？爲提(tí)高包(bāo)裝(zhuāng)性(xìng)能而(ér)添加(jiā)的(de)材料、其(qí)形狀、尺(chǐ)寸和厚(hòu)度也将(jiāng)決定它(tā)在使用壽命結(jié)束時的(de)可回(huí)收(shōu)性。”

碳問題(tí)：生物基總是最好的(de)選擇(zé)嗎？
這(zhè)似乎很簡單：當然，用(yòng)于聚(jù)合物(wù)的生(shēng)物基(jī)原料(liào)必須比使(shǐ)用越來越(yuè)有害(hài)的(de)化(huà)石燃料更好。在許多(duō)情況下(xià)，這是正确的，但并(bìng)不總是那麽簡單，有(yǒu)時挑(tiāo)戰我們的(de)先入之見(jiàn)是值(zhí)得的。我(wǒ)們(men)需(xū)要考慮更大(dà)的圖(tú)景，包括(kuò)審視農(nóng)業方(fāng)法本(běn)身。

“問(wèn)題可(kě)能(néng)不(bú)在于(yú)具體的聚合(hé)物(wù)類型，而在于它(tā)的制造(zào)方(fāng)式，”英(yīng)國研(yán)究與創新(xīn)公司(sī)智(zhì)能可持(chí)續塑料包裝挑(tiāo)戰總監(jiān) paul davidson 說。“雖然(rán)将生(shēng)物質作爲(wèi)原料(liào)使(shǐ)用大氣(qì)碳而不是提取(qǔ)化石碳，但(dàn)如果(guǒ)現代農業(yè)方法導緻化石碳排(pái)放（通(tōng)過能(néng)源、化肥、運輸等）大于(yú)所得材料(liào)中捕(bǔ)獲的大氣碳（與(yǔ)使用化石(shí)碳原料生(shēng)産相同數量的(de)材料(liào)），那麽(me)它不(bú)會給您帶(dài)來整體較(jiào)低的(de)碳足(zú)迹。”

這(zhè)是一(yī)個複(fú)雜的(de)話題(tí)。歐盟委(wěi)員會最(zuì)近開發的一種 lca 方法甚至(zhì)可以說是爲了支持(chí)化石塑料。然而(ér)，據european bioplastics公(gōng)關(guān)主管 oliver buchholz 稱，它忽(hū)略了化石資源開采對環(huán)境的(de)“負面影響(xiǎng)”，并忽略(luè)了生物(wù)基産(chǎn)品(pǐn)的(de)“關鍵(jiàn)優勢”——它們(men)能夠(gòu)從大氣，隔(gé)離并(bìng)将其(qí)儲(chǔ)存(cún)到産品中。

“在 lca 方法中(zhōng)，一個高度可疑(yí)且具有科學争(zhēng)議的(de)問題(tí)非常(cháng)重要(yào)：間接土地(dì)利用(yòng)變化 (iluc)，”oliver 說。“它僅基(jī)于模型計(jì)算，由(yóu)于缺乏标準化(huà)或統一的(de)指導方針，這些(xiē)計算差異很大(dà)。爲(wèi)了(le)有一(yī)個公(gōng)平的方法，迫切需要包括化石(shí)塑料(liào)的(de)間(jiān)接影(yǐng)響，并看看(kàn)積極的間接影(yǐng)響。此(cǐ)外，該方法比(bǐ)較(jiào)成熟(shú)和(hé)不成熟(shú)的生産(chǎn)系統，沒(méi)有任(rèn)何區别。通(tōng)過不承認這些差異(yì)和(hé)潛力，lca 方(fāng)法心甘情(qíng)願地(dì)支持(chí)現狀并扼(è)殺創新(xīn)。”

如果屬(shǔ)實，最(zuì)後一(yī)點肯(kěn)定會引起歐洲生物(wù)塑(sù)料行業(yè)的關注(zhù)。如(rú)果沒有持續的創新(xīn)，很難(nán)想象(xiàng)生物(wù)基聚(jù)合物可能(néng)會主(zhǔ)導市(shì)場。

但與加(jiā)工和制造(zào)生物(wù)質衍生材(cái)料相關的碳排(pái)放确實需(xū)要考(kǎo)慮在(zài)内。要(yào)考慮(lǜ)的另一點是可(kě)以減少傳統化(huà)石聚合物制造(zào)的碳影響的技(jì)術的潛力(lì)。許多(duō)全球(qiú)公(gōng)司正在研究替代傳統(tǒng)燃燒(shāo)裂解工藝(yì)的聚合物生産(chǎn)技術(shù)。這可(kě)能允許從化(huà)石(shí)來源(yuán)制造低二氧化(huà)碳聚合物。這些變量(liàng)使(shǐ)碳影響比較(jiào)非常具有挑戰性。”

通常，不(bú)可避免地(dì)，它與碳無關，而是與(yǔ)成本有(yǒu)關。“如(rú)果(guǒ)我們考慮(lǜ)傳統(tǒng)聚合物(wù)的(de)生物(wù)基單(dān)體來源，更(gèng)多的是關(guān)于品(pǐn)牌是(shì)否願意爲生物來源(yuán)材料付費的(de)成本和(hé)使用讨論，”scott trenor 說。“在(zài)目前的規(guī)模下(xià)，生物基 pp 和 pet 隻(zhī)是(shì)更昂貴，而(ér)且沒(méi)有那(nà)麽廣(guǎng)泛可(kě)用。”

規模(mó)問題：“新(xīn)型”聚合物商業化的(de)挑戰
讓我(wǒ)們從(cóng)成(chéng)熟的聚合物轉(zhuǎn)向(xiàng)進入(rù)市場的新型材(cái)料。當我們談論(lùn)“新”或“新型”聚合(hé)物時，很難準确(què)指出我們(men)的意思。其(qí)中更突出(chū)的例子包(bāo)括聚(jù)乳酸(suān) (pla)，這是一種(zhǒng)由玉米澱(diàn)粉或(huò)甘蔗等可再生(shēng)資源開發的生物(wù)聚(jù)合物；或聚(jù)羟基鏈烷酸酯(zhǐ) (pha)，它們(men)是使用油(yóu)菜籽或大(dà)豆等(děng)植物種子中的油合成(chéng)的聚酯(zhǐ)。但無論我們讨(tǎo)論哪種材料，在商業化方面都有許多挑戰需(xū)要克服(fú)。

“對于任(rèn)何新材料(liào)而言(yán)，從概念到(dào)市場(chǎng)推出都(dōu)是(shì)一項挑戰，需要克服(fú)許多障礙，包括(kuò)擴大(dà)生産、加工(gōng)材料所需的技術，以(yǐ)及材料如(rú)何通過供(gòng)應鏈(liàn)和末端進(jìn)行管(guǎn)理和管(guǎn)理。生(shēng)活，”保羅戴維森說(shuō)。“市場對任(rèn)何新聚合(hé)物的大量(liàng)興(xìng)趣和吸收也(yě)很重(zhòng)要，同(tóng)時提(tí)高原料(liào)的(de)可用性也很(hěn)重要。鑒(jiàn)于對(duì)塑料的需(xū)求(qiú)規模(mó)，市場更(gèng)願意(yì)爲(wèi)同一等級的聚合物提(tí)供多(duō)種(zhǒng)來源，以确保(bǎo)具(jù)有(yǒu)競争力的價格(gé)和供(gòng)應彈性。”

“如果我(wǒ)們研究 pla 和(hé) pha 等較(jiào)新的(de)聚(jù)合物，就(jiù)會發現先(xiān)有雞(jī)還(hái)是(shì)先有蛋的(de)問題，”scott trenor 解(jiě)釋說。“通(tōng)常大(dà)品牌(pái)無法(fǎ)使用它們(men)，因爲(wèi)它們無法大規模使用；但(dàn)在需(xū)求出現之前(qián)，它們不會大(dà)規模(mó)供應。”

此外，定價(jià)問題也一直存(cún)在……“從(cóng)市場的角(jiǎo)度來看，新(xīn)型生物聚合(hé)物面臨(lín)的主要挑(tiāo)戰之(zhī)一當(dāng)然是價格(gé)，”oliver buchholz 說(shuō)。“然而，這也适(shì)用于一般(bān)的(de)生(shēng)物塑料。仍(réng)然經常以(yǐ)最便宜的(de)價格出售，這通(tōng)常(cháng)是(shì)基于化石(shí)的選擇。對生(shēng)物(wù)塑料過于昂貴(guì)的批評引發了(le)一個反問，即傳統的化石塑料(liào)是否不僅僅是(shì)太便宜了(le)。”

考慮(lǜ)到這(zhè)些障礙，生(shēng)物塑(sù)料的市場(chǎng)份(fèn)額仍(réng)然隻有(yǒu) 1% 左右，這也(yě)許并(bìng)不奇怪。話雖如(rú)此，現在(zài)有幾個(gè)大品牌試圖創(chuàng)造(zào)需求。例如，雀(què)巢水務和百事(shì)可樂已(yǐ)向 pha 承諾擴大市(shì)場(chǎng)規模(mó)，但要(yào)擴大(dà)任何流程總是需要(yào)時間(jiān)——通常是(shì)數(shù)年或(huò)數十年。另(lìng)一家(jiā)公(gōng)司(sī) danimer scientific 也宣(xuān)布将(jiāng)投資 pha 擴展(zhǎn)。在 pla 方面(miàn)，在過去(qù)的幾(jǐ)年裏，我們(men)一直(zhí)在關注與(yǔ) natureworks 在其 pla 生(shēng)物塑料(liào)方面的各種行(háng)業合作(zuò)。此外，去(qù)年年底，total corbion 宣布推出 luminy，這(zhè)是“世(shì)界上(shàng)第一(yī)個商用化(huà)學回(huí)收(shōu) pla”。

近年來(lái)備受關注的另(lìng)一種新(xīn)興材料(liào)是聚(jù)乙烯呋喃酸酯 (pef)。這是一種(zhǒng)由果糖和(hé)生物(wù)基(jī) meg 制(zhì)成(chéng)的生物(wù)基塑料，據(jù)稱其(qí)對二氧化碳、水蒸氣和氧(yǎng)氣的(de)阻隔(gé)甚至比傳(chuán)統塑料還要高(gāo)。到目前(qián)爲止(zhǐ)，這還沒有被(bèi)引入市場(chǎng)，但許(xǔ)多人(rén)對其(qí)潛力(lì)感興趣。

“在 2021 年，已(yǐ)經發(fā)布了(le)幾(jǐ)項(xiàng)公告(gào)，将建(jiàn)立(lì) [pef] 的(de)生産(chǎn)能力(lì)，”oliver buchholz 說(shuō)。“因(yīn)此，我們預(yù)計(jì)到 2026 年，我(wǒ)們将能夠看到(dào)它以(yǐ)經濟規模(mó)生産。”

在更(gèng)多“利(lì)基”領(lǐng)域也有大(dà)量創新(xīn)。例如，xampla 創造(zào)了(le)一(yī)種植物(wù)蛋白材(cái)料(liào)，其性(xìng)能類(lèi)似于(yú)合成(chéng)聚合物，但可以(yǐ)自然而完(wán)全地(dì)分解。家庭可堆肥層(céng)壓闆也正在慢慢(màn)變(biàn)得越(yuè)來越普遍。

然而(ér)，一些(xiē)人仍(réng)然對(duì)可堆肥(féi)塑料持(chí)一定的懷(huái)疑态度。這裏的問題是雙重的：首先，可堆(duī)肥材料是(shì)否能夠(gòu)提(tí)供足(zú)夠的機械性能(néng)來提供與傳統(tǒng)塑料相(xiàng)同的産(chǎn)品保護。第(dì)二個(gè)挑戰歸(guī)結爲生(shēng)命的(de)終結：大多(duō)數回(huí)收系統仍(réng)未建立(lì)用(yòng)于堆(duī)肥，因此如(rú)果這(zhè)些材料最(zuì)終進(jìn)入回收(shōu)流，人們擔心污(wū)染的可(kě)能性，或者生物(wù)可降(jiàng)解(jiě)材料的性能(néng)如何(hé)工業(yè)堆肥(féi)。

根據 oliver buchholz 的說(shuō)法，任(rèn)何(hé)此類擔(dān)憂都是錯誤的(de)：“廢物基礎設施(shī)普遍(biàn)缺乏(fá)接受，這在(zài)許多情況(kuàng)下是基(jī)于(yú)對可生物(wù)降(jiàng)解塑料(liào)在工業堆(duī)肥中(zhōng)的性(xìng)能的錯誤(wù)偏見(jiàn)。”

重新思考(kǎo)聚合(hé)物意味着(zhe)系統(tǒng)的改變
歸(guī)根結(jié)底：我們長(zhǎng)期(qī)以來一直使用相同種類的聚合物(wù)，以至于我們所(suǒ)有的基礎設(shè)施(shī)——采購、生産和回收——都是(shì)圍繞它們(men)構(gòu)建(jiàn)和優化的(de)。從長(zhǎng)遠來看，打破這(zhè)一市場現實當(dāng)然是可能的，但(dàn)這意味着在系統層(céng)面上(shàng)改變整個(gè)價值(zhí)鏈；也許甚至可以減(jiǎn)少我們對成本(běn)作爲指導原(yuán)則(zé)的癡迷。這也意(yì)味着解決(jué)土地(dì)供應(yīng)和原料供應問題。

“我主張(zhāng)采用一種系統(tǒng)變革方法，将再利用和(hé)再填充(chōng)作爲(wèi)優先事項，并探索使聚合(hé)物生産脫(tuō)碳的機會(huì)——無論(lùn)聚合(hé)物類型如何，”保羅戴(dài)維森說。“如(rú)果塑(sù)料包裝要成爲(wèi)公(gōng)正過渡(dù)的一部(bù)分(fèn)，我們(men)還需(xū)要(yào)确(què)保我們所做的(de)任何改變都具有成(chéng)本競争力——特别(bié)是考慮到它在減少其(qí)所(suǒ)保護(hù)産品(pǐn)的(de)碳(tàn)影響方(fāng)面(miàn)的(de)作(zuò)用。”

最後，我們應該重申，從來沒有一(yī)種材料是“好”而(ér)另一種材(cái)料是“壞”的(de)簡單情況(kuàng)。化石基塑料将(jiāng)繼續占有一席(xí)之地，直(zhí)到可以大規(guī)模開發具(jù)有類似(sì)保護性(xìng)能的(de)生物(wù)聚合(hé)物。我們應該時刻牢(láo)記，對人和(hé)環境(jìng)最關心的(de)是資(zī)源浪費。我(wǒ)們永遠不會達(dá)到可以(yǐ)說(shuō)“循環(huán)已實現：讓我們(men)繼續下一步”的(de)完美情況。相反(fǎn)，我們應該将減(jiǎn)少塑料對碳的影響(xiǎng)的(de)任務視(shì)爲一(yī)種(zhǒng)持續的平(píng)衡(héng)行爲(wèi)，将原(yuán)材料、生産、回(huí)收基礎(chǔ)設(shè)施的持續審查(chá)等(děng)因素考慮(lǜ)在(zài)内(nèi)。這是(shì)一(yī)個不斷(duàn)發展的過(guò)程(chéng)，而不是(shì)一個有(yǒu)着明确目标的路線圖(tú)。