pet包裝(zhuāng)的替(tì)代産(chǎn)品(pǐn)會(huì)是生(shēng)物基(jī)材料(liào)嗎

有幾種新(xīn)型聚合物有可(kě)能挑戰(zhàn)傳統的化(huà)石基(jī)材料并減少塑(sù)料包裝的碳影(yǐng)響。但(dàn)正如(rú) victoria hattersley 發現的那樣(yàng)，将這些(xiē)商業化可能需(xū)要多年的(de)過程(chéng)，并且(qiě)有(yǒu)許多障(zhàng)礙需要克(kè)服。

正如我們所知，今(jīn)天的包裝市場(chǎng)仍然主要由聚(jù)酯（如(rú) pet）和聚(jù)烯(xī)烴(tīng)（如 pe 和 pp）主導(dǎo)，它們(men)具有幾乎無限的可(kě)回收性、無(wú)菌性和出色的(de)阻隔(gé)性能。這(zhè)些(xiē)真的可以用生物基材料代替(tì)嗎？

可能。人(rén)們越(yuè)來越(yuè)意識到，pet、pe 和 pp 等聚合物(wù)都可以(yǐ)由生物基原(yuán)料制(zhì)成，以(yǐ)創造許多(duō)人認(rèn)爲更“可持續”的(de)這些聚合(hé)物（當(dāng)然，這取決于您衡量“可(kě)持(chí)續性”的指(zhǐ)标'by)：例如pet可(kě)以由(yóu)甘蔗制(zhì)成(chéng)（可口可樂的植(zhí)物瓶就(jiù)是一個著名的例子），pp可(kě)以由多種廢油制成。這些(xiē)通(tōng)常(cháng)被稱(chēng)爲“插入式”，因爲它(tā)們(men)具有(yǒu)與傳統塑(sù)料相(xiàng)同的材料結構(gòu)和特性。

“pet 最終不在乎它是(shì)由甘(gān)蔗還(hái)是(shì)其他生(shēng)物基(jī)材料制成(chéng)，但它具有固有(yǒu)的不同碳足(zú)迹(jì)，具體取決(jué)于單(dān)體來(lái)源(yuán)，”美利肯(kěn)化學公司首席(xí)科學(xué)家 scott trenor 說。“在包(bāo)裝設計和聚(jù)合(hé)物選(xuǎn)擇方面，有許多不同的因(yīn)素在起(qǐ)作用。包(bāo)需要做什(shí)麽？它(tā)需要良好(hǎo)的防(fáng)水層(céng)嗎？二氧化碳屏(píng)障(zhàng)？它需要(yào)靈活(huó)還是(shì)剛性(xìng)？爲(wèi)提高包裝性(xìng)能而添加(jiā)的(de)材(cái)料、其形狀、尺寸(cùn)和厚(hòu)度(dù)也将決定它在使用壽(shòu)命結束(shù)時的可(kě)回收性。”

碳問(wèn)題(tí)：生物基(jī)總是最好的選(xuǎn)擇(zé)嗎？
這似乎很簡單：當然，用于(yú)聚(jù)合物(wù)的生(shēng)物(wù)基(jī)原料(liào)必須比(bǐ)使(shǐ)用越(yuè)來越有(yǒu)害的化(huà)石燃(rán)料更(gèng)好。在(zài)許(xǔ)多(duō)情況(kuàng)下，這(zhè)是正(zhèng)确的，但并(bìng)不總是那(nà)麽簡(jiǎn)單，有時挑戰我(wǒ)們的先入之見(jiàn)是值(zhí)得(dé)的(de)。我們(men)需要考慮更大的圖景，包(bāo)括審(shěn)視農業(yè)方法本(běn)身。

“問(wèn)題可能不(bú)在于具(jù)體的聚合物類型，而(ér)在(zài)于它的制(zhì)造方(fāng)式，”英(yīng)國研(yán)究與(yǔ)創新(xīn)公(gōng)司智能(néng)可(kě)持續塑料包(bāo)裝挑戰總監(jiān) paul davidson 說(shuō)。“雖然(rán)将生物質(zhì)作爲原料(liào)使用(yòng)大氣碳(tàn)而不是(shì)提取化石碳，但(dàn)如果現代(dài)農(nóng)業(yè)方法導緻化石碳排放（通過能源、化肥、運(yùn)輸等(děng)）大于所得材料(liào)中捕獲的大(dà)氣(qì)碳（與(yǔ)使用(yòng)化石(shí)碳原(yuán)料生産相同數量(liàng)的材料(liào)），那麽它不(bú)會給(gěi)您帶來(lái)整體較(jiào)低的(de)碳足迹。”

這是一個複雜的(de)話題(tí)。歐(ōu)盟(méng)委員會最近開發的(de)一種 lca 方法(fǎ)甚至可以說是爲了(le)支持(chí)化石塑料(liào)。然而(ér)，據(jù)european bioplastics公關主(zhǔ)管 oliver buchholz 稱，它忽(hū)略了(le)化石資源開(kāi)采(cǎi)對環(huán)境的“負面影響”，并(bìng)忽略了(le)生物基産(chǎn)品的(de)“關鍵優(yōu)勢”——它們(men)能夠從大氣，隔(gé)離并将(jiāng)其(qí)儲存(cún)到産品中。

“在 lca 方法中(zhōng)，一個高度(dù)可(kě)疑且具有科(kē)學争(zhēng)議的問題(tí)非常(cháng)重要(yào)：間接(jiē)土地利用變化(huà) (iluc)，”oliver 說。“它(tā)僅基于模(mó)型計算，由于缺(quē)乏标準化(huà)或(huò)統一的指導方針(zhēn)，這些計算(suàn)差異很大(dà)。爲了有一(yī)個(gè)公平的方法(fǎ)，迫切(qiē)需要包(bāo)括(kuò)化石塑料的間接影響(xiǎng)，并看看(kàn)積極的間接影(yǐng)響。此外，該方法(fǎ)比較成熟和不(bú)成熟的生産系(xì)統，沒有任何區(qū)别。通(tōng)過不承認這些差(chà)異(yì)和潛(qián)力，lca 方法(fǎ)心甘情(qíng)願地支持(chí)現狀(zhuàng)并扼殺創(chuàng)新。”

如(rú)果屬(shǔ)實(shí)，最後一點(diǎn)肯(kěn)定會引起(qǐ)歐洲生物塑料行業的關(guān)注。如果沒有(yǒu)持續的(de)創新(xīn)，很難(nán)想象(xiàng)生物基聚(jù)合物(wù)可能(néng)會主導市場。

但(dàn)與加(jiā)工和(hé)制造(zào)生物質衍(yǎn)生材(cái)料相關的(de)碳排放(fàng)确實需(xū)要考慮在内。要(yào)考慮的另一點(diǎn)是可以減(jiǎn)少傳(chuán)統化(huà)石(shí)聚合物制(zhì)造的碳(tàn)影響(xiǎng)的技術的潛力(lì)。許多全球公司正在(zài)研究替代傳統(tǒng)燃燒(shāo)裂解工(gōng)藝(yì)的聚合物(wù)生産技術(shù)。這可能允許從(cóng)化石(shí)來源(yuán)制(zhì)造低二氧化碳聚合物(wù)。這些變量使碳(tàn)影響(xiǎng)比較非(fēi)常(cháng)具有(yǒu)挑(tiāo)戰性。”

通(tōng)常，不(bú)可避免地(dì)，它與碳無關，而(ér)是與成本(běn)有關(guān)。“如果我們考慮傳統(tǒng)聚合(hé)物的(de)生物基單體來源，更(gèng)多的是關于(yú)品牌是否願(yuàn)意爲(wèi)生物來源(yuán)材料付(fù)費的成本和使用讨論，”scott trenor 說。“在目(mù)前的規模下，生(shēng)物基 pp 和(hé) pet 隻是更昂(áng)貴(guì)，而且沒有那(nà)麽廣(guǎng)泛可用。”

規模問題：“新型”聚合物(wù)商(shāng)業化的挑戰(zhàn)
讓我們(men)從成熟(shú)的聚合物(wù)轉向進入(rù)市(shì)場的新型材料。當我們(men)談(tán)論(lùn)“新(xīn)”或(huò)“新型(xíng)”聚合物時，很難(nán)準确指(zhǐ)出(chū)我們(men)的意思。其中更突出(chū)的(de)例子包(bāo)括聚(jù)乳酸(suān) (pla)，這是(shì)一種由玉米澱(diàn)粉或甘蔗(zhè)等可(kě)再生(shēng)資源開發(fā)的生物(wù)聚(jù)合物；或聚(jù)羟基鏈烷(wán)酸酯 (pha)，它們(men)是使(shǐ)用油(yóu)菜(cài)籽或大(dà)豆等植物(wù)種子(zǐ)中的油(yóu)合成的(de)聚酯。但無論我(wǒ)們讨(tǎo)論哪種材(cái)料，在(zài)商業(yè)化方(fāng)面都(dōu)有許多挑(tiāo)戰需要克服。

“對(duì)于任(rèn)何新(xīn)材料(liào)而言，從概念到(dào)市場(chǎng)推(tuī)出(chū)都是(shì)一項挑戰(zhàn)，需要(yào)克服許多(duō)障礙，包括(kuò)擴大生産(chǎn)、加工(gōng)材(cái)料所需(xū)的技術(shù)，以(yǐ)及材料如(rú)何通過供應鏈和末端進行管理和管理(lǐ)。生活，”保羅戴(dài)維(wéi)森說(shuō)。“市場(chǎng)對任(rèn)何新聚合物的(de)大量興趣和吸(xī)收也(yě)很重要，同(tóng)時提高原(yuán)料的(de)可用性也(yě)很重(zhòng)要。鑒于對塑料(liào)的需求(qiú)規(guī)模，市(shì)場更(gèng)願意(yì)爲同(tóng)一等級的聚合(hé)物提供(gòng)多種來(lái)源，以(yǐ)确(què)保具有(yǒu)競争(zhēng)力(lì)的價格(gé)和供應彈(dàn)性。”

“如果我們(men)研究(jiū) pla 和(hé) pha 等較新的(de)聚合(hé)物，就會發現先有雞(jī)還是先有(yǒu)蛋的問題，”scott trenor 解釋(shì)說。“通(tōng)常大品牌無法使用(yòng)它們(men)，因爲它(tā)們無法(fǎ)大規(guī)模使用；但(dàn)在需求出(chū)現之(zhī)前，它們不會大(dà)規模供應。”

此外，定價(jià)問(wèn)題也一直存在……“從(cóng)市場(chǎng)的角度來(lái)看，新(xīn)型生物聚合物(wù)面臨的主要挑(tiāo)戰之一當然是(shì)價格(gé)，”oliver buchholz 說。“然而，這(zhè)也适用于一般(bān)的生物塑料。仍(réng)然經常以(yǐ)最便宜的價(jià)格出售(shòu)，這通常是基于(yú)化(huà)石的選擇。對(duì)生物塑料(liào)過于(yú)昂貴的(de)批評引發了一個(gè)反問(wèn)，即傳統的化石(shí)塑料是否(fǒu)不僅僅是太便宜了(le)。”

考慮(lǜ)到這些障(zhàng)礙，生物(wù)塑(sù)料的(de)市場份(fèn)額(é)仍然隻有(yǒu) 1% 左右(yòu)，這也(yě)許并(bìng)不奇怪(guài)。話(huà)雖如此(cǐ)，現(xiàn)在有幾個大品(pǐn)牌試圖創(chuàng)造需求。例(lì)如，雀巢水(shuǐ)務和(hé)百事可樂已向 pha 承諾擴大(dà)市場(chǎng)規模，但要擴大(dà)任何(hé)流程(chéng)總是(shì)需要(yào)時間——通常(cháng)是數(shù)年或數(shù)十年。另(lìng)一(yī)家(jiā)公司(sī) danimer scientific 也宣布将投資(zī) pha 擴展。在 pla 方面，在(zài)過去的幾年裏(lǐ)，我們一直在關(guān)注與(yǔ) natureworks 在其(qí) pla 生物塑料(liào)方(fāng)面(miàn)的各(gè)種行業合作。此外，去(qù)年年底，total corbion 宣(xuān)布推(tuī)出 luminy，這(zhè)是“世(shì)界上第一(yī)個商(shāng)用化學(xué)回(huí)收 pla”。

近年來(lái)備受關注(zhù)的另一種新興(xìng)材料是聚乙烯(xī)呋喃酸酯(zhǐ) (pef)。這是一種由果糖和(hé)生物(wù)基 meg 制成的生物基塑料，據(jù)稱其對二氧化碳、水(shuǐ)蒸(zhēng)氣和氧(yǎng)氣的阻(zǔ)隔甚至比傳(chuán)統塑料還(hái)要高。到目前爲(wèi)止，這(zhè)還沒(méi)有被(bèi)引入(rù)市(shì)場(chǎng)，但許多人對(duì)其(qí)潛力(lì)感興(xìng)趣。

“在 2021 年，已(yǐ)經發布了幾項(xiàng)公告(gào)，将(jiāng)建立 [pef] 的生産能力(lì)，”oliver buchholz 說。“因(yīn)此，我(wǒ)們預(yù)計到(dào) 2026 年，我(wǒ)們将能夠(gòu)看到它以(yǐ)經濟(jì)規模(mó)生産。”

在更(gèng)多“利基”領域也(yě)有大量(liàng)創新。例如，xampla 創造了一種(zhǒng)植物蛋白材料(liào)，其性(xìng)能類(lèi)似(sì)于(yú)合成聚合(hé)物，但(dàn)可以自(zì)然(rán)而完全地分解。家庭(tíng)可堆肥(féi)層壓闆(pǎn)也正(zhèng)在慢慢變(biàn)得越來越普遍。

然而，一些人仍(réng)然對(duì)可堆肥塑(sù)料持一定(dìng)的懷(huái)疑态度。這裏的(de)問題是雙(shuāng)重的：首先，可堆肥材(cái)料是(shì)否能夠提(tí)供足夠的(de)機械(xiè)性能來提供與(yǔ)傳統塑料(liào)相同的産品(pǐn)保護。第二個挑(tiāo)戰歸結(jié)爲生命(mìng)的終結(jié)：大多數回收系(xì)統仍未建立用于堆(duī)肥(féi)，因(yīn)此如果這些材料最(zuì)終進(jìn)入回收流(liú)，人們擔心污染(rǎn)的可(kě)能性(xìng)，或者(zhě)生物(wù)可降解材料的(de)性能如何(hé)工(gōng)業(yè)堆(duī)肥。

根據(jù) oliver buchholz 的說(shuō)法，任何(hé)此(cǐ)類擔憂(yōu)都(dōu)是錯誤的：“廢(fèi)物基礎設施(shī)普遍缺乏(fá)接受，這在(zài)許多情況(kuàng)下是基于(yú)對可生物(wù)降解(jiě)塑料(liào)在(zài)工(gōng)業堆肥中的性(xìng)能的錯(cuò)誤偏見。”

重新(xīn)思考聚合(hé)物意味着系統(tǒng)的改(gǎi)變
歸(guī)根結底：我(wǒ)們長期以來一(yī)直使用相(xiàng)同種(zhǒng)類的(de)聚合(hé)物，以(yǐ)至于我(wǒ)們(men)所有(yǒu)的基(jī)礎設(shè)施——采(cǎi)購、生産和回收(shōu)——都是(shì)圍(wéi)繞它們(men)構建和優(yōu)化的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，打破這一(yī)市場現(xiàn)實當然(rán)是可能(néng)的，但(dàn)這(zhè)意味着(zhe)在系(xì)統層面上(shàng)改變整(zhěng)個(gè)價值(zhí)鏈；也許(xǔ)甚至可(kě)以減(jiǎn)少我(wǒ)們對成本作爲指導(dǎo)原則的癡迷。這(zhè)也意味着解決土地供(gòng)應和原(yuán)料供(gòng)應問題。

“我(wǒ)主張采(cǎi)用一種(zhǒng)系統(tǒng)變革(gé)方法(fǎ)，将再利用和再填充(chōng)作爲優先(xiān)事項，并探索使(shǐ)聚合(hé)物生産脫(tuō)碳的機會——無論(lùn)聚合(hé)物類型如(rú)何，”保羅戴維森說。“如(rú)果塑料包(bāo)裝要成爲(wèi)公正(zhèng)過渡的一部分(fèn)，我們還(hái)需(xū)要确保我(wǒ)們所做的(de)任何(hé)改(gǎi)變都具有成本競争力(lì)——特别(bié)是考(kǎo)慮到它在減少其所(suǒ)保護産品(pǐn)的碳影響(xiǎng)方(fāng)面(miàn)的作用(yòng)。”

最後(hòu)，我(wǒ)們應(yīng)該重申，從來沒(méi)有一種(zhǒng)材(cái)料是(shì)“好”而另(lìng)一種材(cái)料是“壞”的(de)簡單情況。化(huà)石基塑(sù)料将繼續(xù)占有一席之地，直到(dào)可以大規模開發具(jù)有類似保(bǎo)護性能的生物聚合物(wù)。我們應(yīng)該時刻(kè)牢(láo)記，對人和(hé)環境最關心的(de)是(shì)資(zī)源浪(làng)費。我們永遠不(bú)會達到可(kě)以(yǐ)說“循環(huán)已實(shí)現：讓(ràng)我們繼續(xù)下一步”的完美情況(kuàng)。相反(fǎn)，我們(men)應該(gāi)将減少塑料對(duì)碳的影響(xiǎng)的任務視爲(wèi)一種持(chí)續的平(píng)衡行爲，将原材料、生産(chǎn)、回收基礎(chǔ)設施(shī)的持續審查等(děng)因素考慮(lǜ)在内(nèi)。這是(shì)一(yī)個不斷(duàn)發展的(de)過程，而不是一個有着(zhe)明确(què)目标的路(lù)線圖(tú)。