什么是生物塑料？

2024/09/11

生物塑料

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用科学的眼光来看，
社会关注的真正原因

#能源/环境限制响应

什么是生物塑料？

生物塑料是生物质塑料和生物降解塑料的总称。生物质塑料是以生物质（生物资源）为原料制成的塑料。通过将塑料原材料从石油衍生资源改为生物质，我们将为实现碳中和和解决温室气体问题做出贡献。可生物降解塑料是通过自然存在的微生物的作用最终分解成二氧化碳和水的塑料。我们将减少塑料垃圾问题，为防止环境污染做出贡献。

目前流通的许多塑料制品均源自石油，其生产和使用给环境带来了很大的负担。促进资源循环利用的法律，以解决石油衍生资源消耗、二氧化碳排放和塑料废物造成的环境污染等问题^*1正在执行中。我们采访了催化剂化学融合研究中心 Flow Digital Driven Chemistry 团队的高级研究员 Shinji Tanaka，了解了日本生物塑料研究的现状、实际应用面临的挑战以及未来的前景。

什么是生物塑料

　生物塑料是一种旨在利用生物的力量解决石油基塑料造成的环境污染等社会问题的塑料。现代社会，不使用塑料几乎无法生活，因此环保型生物塑料备受关注。

　生物塑料利用全球范围内循环资源的力量，称为“碳循环”。植物从空气中吸收二氧化碳并通过“碳固定”产生有机物。产生的有机物通过生物食物链被有效利用，最终被微生物分解，以二氧化碳的形式返回到空气中。生物塑料将这种碳循环融入塑料中。

生物塑料的分类

　生物塑料大致可分为两种类型。第一种是“生物质塑料”，它是由来自生物体的材料制成的。第二类是“可生物降解塑料”，是指在自然环境中可以分解的塑料。这两者统称为“生物塑料”，有些生物塑料同时具有这两种元素。

生物质塑料是由可再生生物资源（生物质）制成的塑料。这项技术的广泛使用预计将减少对化石燃料的依赖，并防止大气中二氧化碳总量的增加。生物质塑料主要由从玉米、甘蔗等中提取的糖制成，也有一些是直接由真菌代谢的糖制成的，如聚乳酸，还有一些是通过糖的化学转化合成的，如生物聚乙烯。

　然而，生物质塑料的使用才刚刚开始，还存在产量、原材料保障、成本等问题。例如，由食品制成的生物质塑料可能会与食品问题发生冲突。此外，在生物质塑料的生产中，如果该方法是用生物材料制造与现有石油基塑料相同的塑料，则可以应用于现有的生产线，但如果使用生物体产生的聚合物制造新塑料，则将产生建造新工厂的成本。为了使生物质塑料更加普及，必须解决这些问题。

　可生物降解塑料，也称为绿色塑料，是指可以被自然存在的微生物分解为水和二氧化碳的塑料。生物质塑料是涉及生物体的原材料，而生物降解塑料是使用后需要生物体进行加工和分解的塑料。

　虽然大多数石油基塑料半永久性地保持未降解，但生物降解塑料可被微生物分解并返回水和二氧化碳，因此有望防止环境污染。

目前最常用的生物降解塑料材料是聚乳酸，也使用聚羟基链烷酸（PHA）这种具有高生物降解性的聚酯。由于分解依赖于微生物，因此很难设计可生物降解塑料的特性，目前正在基于已被证实可生物降解的材料进行研究和开发。

生物塑料为何受到关注

　石油衍生塑料正在造成“资源问题”、“温室气体问题”和“环境污染问题”。生物塑料因其有可能解决这三个社会问题而受到关注。

　过度依赖石油可能会耗尽石油资源。如果我们耗尽了石油，我们不仅无法将其用作燃料，而且无法生产塑料制品。特别是日本的石油完全依赖进口，如果因国际冲突导致进口困难，则存在原料短缺的风险。为了解决这个问题，“生物质塑料”被开发出来，它使用生物衍生材料代替石油。

二氧化碳等温室气体的排放也是一个问题。目前，大多数塑料制品在使用后都会被焚烧，这增加了大气中二氧化碳的含量。然而，生物质塑料是由吸收焚烧过程中排放的二氧化碳的生物资源制成的。因此，即使最终被焚烧，它也只是回到原来的二氧化碳形式；原则上，整个地球上的二氧化碳含量保持不变。因此，生物质塑料有望成为解决温室气体问题的解决方案。

另一个问题是环境污染。塑料是一种非常有用的材料，具有防水、不易破碎、不易分解的特性。然而，这种稳定性带来了一个问题。例如，废弃塑料一旦被释放到海洋中，由于其稳定性，它会在海洋中保留很长时间。这是造成海洋污染的一个主要原因。然而，如果流入海洋的塑料是“可生物降解塑料”，它将被微生物分解并返回到水和二氧化碳，从而防止环境污染。