有幾種新型聚合物有可能挑戰傳統的化石基材料(liào)并減少塑(sù)料包裝(zhuāng)的碳(tàn)影響。但(dàn)正如(rú) Victoria Hattersley 發現的那樣，将(jiāng)這些商業化可能需要多(duō)年(nián)的過程，并且有許多障礙需(xū)要克(kè)服。
正如我們所(suǒ)知，今(jīn)天的包裝市場仍然主要由聚酯（如 PET）和聚烯烴(tīng)（如 PE 和 PP）主導，它們具有幾乎無限的可(kě)回收性、無菌性和(hé)出色的阻隔性能。這些真的可以用生物基(jī)材料代替(tì)嗎？
可能。人們越來越意(yì)識到，PET、PE 和(hé) PP 等聚合物都可以由生(shēng)物基原料制成，以創造許多人認(rèn)爲更(gèng)“可持續”的這些聚合物（當然，這取決(jué)于您衡量(liàng)“可(kě)持續性”的指标'by)：例如PET可以由甘蔗(zhè)制成（可口可樂的植(zhí)物瓶就是一個著名(míng)的例子），PP可以由(yóu)多種廢油制成(chéng)。這些通常被稱爲“插(chā)入式”，因爲(wèi)它們(men)具有與傳統塑料(liào)相同的(de)材料結構和特性。
“PET 最終不在乎它是由(yóu)甘蔗還是其他生(shēng)物基材料制成，但(dàn)它(tā)具有固(gù)有的不同碳足迹，具體取決于單體來源，”美利肯化學公司首席科學(xué)家 Scott Trenor 說。“在包裝設(shè)計和(hé)聚合物選擇方面，有許(xǔ)多不同的因(yīn)素在起作用。包需要做什麽？它需要良好的防(fáng)水層嗎？二氧化碳屏障？它(tā)需要靈活還是(shì)剛性？爲提高(gāo)包裝性(xìng)能而添加的材料、其形狀、尺寸和厚度也将(jiāng)決定(dìng)它(tā)在使用壽命結束時的可回收性。”
碳問題：生物基總(zǒng)是最(zuì)好的選擇嗎？
這似乎很簡單(dān)：當然，用(yòng)于聚合物的生物基原料必須比使用越來越有害的化石燃料更好。在許多情況下，這是正确的，但并(bìng)不總(zǒng)是那麽簡單，有(yǒu)時挑戰(zhàn)我們的先入(rù)之見是值(zhí)得的(de)。我(wǒ)們需要考慮更大的圖景，包括審視農業方法本身。
“問(wèn)題可能不在于具體的聚合物類型，而在于它的制造(zào)方式，”英(yīng)國研究與(yǔ)創新公司智能可持續塑料包裝挑戰總(zǒng)監 Paul Davidson 說。“雖然将生物質作爲原料(liào)使用大氣碳而不是提取化石碳，但如果現代農業方法導緻化石碳排放（通過能源、化肥、運(yùn)輸(shū)等）大于所得材料中捕獲的大(dà)氣碳（與使用化石碳原料生(shēng)産相同數量的材料(liào)），那麽它不會(huì)給您帶來(lái)整體較低的碳足迹。”
這是一個複雜的(de)話題。歐盟委員會最近開發的一種 LCA 方法甚至可以說是爲了支持(chí)化石塑料。然而(ér)，據European Bioplastics公關主管 Oliver Buchholz 稱，它忽略(luè)了化石(shí)資源開采對環(huán)境的“負面影響”，并忽略了生物基産品的“關鍵優勢”——它們能夠從大氣，隔離并将其儲存到産品中。
“在(zài) LCA 方法中，一個(gè)高度可疑(yí)且具有科學争(zhēng)議的問題非常重要：間接土地利用(yòng)變化 (iLUC)，”Oliver 說。“它僅基(jī)于模型計算，由于缺乏标準化或統一的指導方針，這些計算(suàn)差異很大。爲了有一個公平的方(fāng)法，迫切需要包括化石塑料的間(jiān)接影響，并看看積極的間接影響。此(cǐ)外，該方法比較成(chéng)熟和不成熟的生(shēng)産系統，沒(méi)有任何區别。通(tōng)過不承認這些(xiē)差異和潛力(lì)，LCA 方法心甘情願地(dì)支持現狀并扼殺創新。”
如果屬實，最後一點肯定會引起歐洲生物塑料(liào)行業的關注。如(rú)果沒有持續的創新，很難想象生物(wù)基聚合物可能會主導市場。
但與加(jiā)工(gōng)和制造生物質衍生材料相關的碳排放确實需要考(kǎo)慮在内。要考慮的(de)另一點是可以減(jiǎn)少傳統化(huà)石聚合物制造的碳影響的技(jì)術的潛力(lì)。許多全球公司正在研究(jiū)替代傳統燃燒裂解工藝(yì)的聚(jù)合物生産技術。這(zhè)可(kě)能允許從化石(shí)來源制造低二氧化(huà)碳聚合(hé)物。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，它與碳無關，而是與成本有(yǒu)關。“如果我們考慮傳統聚合物的生物基單體來源，更多的是關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。“在目前的(de)規模下，生物基 PP 和 PET 隻是(shì)更昂(áng)貴，而且沒(méi)有那麽廣泛可用。”
規模問(wèn)題：“新型”聚(jù)合物商(shāng)業(yè)化的挑(tiāo)戰
讓我們從成熟(shú)的聚合物轉向(xiàng)進入市場的新型材料。當(dāng)我(wǒ)們談論(lùn)“新”或“新型”聚合物時，很難準确指出我們的意(yì)思。其中更突出的例子包括聚乳(rǔ)酸 (PLA)，這是一種由玉米澱粉或甘蔗(zhè)等可再生資源開發的生物聚合物；或聚(jù)羟基鏈烷酸酯 (PHA)，它(tā)們是使用油(yóu)菜籽或大豆等植物種子中的油合成的聚酯。但無論我們讨論哪種材料，在商業化方面都(dōu)有(yǒu)許多挑戰需要克(kè)服。
“對于任何新材料而言，從概念(niàn)到市場推出都是一項挑戰，需要克服(fú)許多障礙，包括擴大生産、加工材料所需的技術，以(yǐ)及材料如何通過供(gòng)應鏈和末端進行管理和管理。生活，”保羅戴維森說(shuō)。“市場對任何新聚合(hé)物的大量(liàng)興趣和吸收也很重要，同時提高原料的可用性也很重(zhòng)要。鑒于對塑料的需求規模，市場更願意爲同一等級的聚合物提供多種來(lái)源，以确保(bǎo)具(jù)有競争力的價格和供應彈性。”
“如果我們研究 PLA 和 PHA 等較新的聚合物，就(jiù)會發現先(xiān)有雞還是先有(yǒu)蛋的問題，”Scott Trenor 解釋說。“通(tōng)常大品牌無法使用它們，因爲它們無法大規(guī)模使用；但在需求出現(xiàn)之前，它們不會大(dà)規模供應。”
此外，定價問題也(yě)一直存在……“從市場的角度(dù)來看，新型生物聚合(hé)物(wù)面(miàn)臨的主要挑戰之一當然是(shì)價格，”Oliver Buchholz 說。“然而，這也适用于一般的生(shēng)物塑料。仍然經常以(yǐ)最便宜的(de)價格出售(shòu)，這通(tōng)常是基于化石的選擇。對生物塑料過于昂貴(guì)的批評引發了一個(gè)反(fǎn)問，即傳(chuán)統的化石(shí)塑料是否不僅僅是太便宜了。”
考慮到這些障礙，生(shēng)物塑料的市場份額仍然隻有 1% 左右，這也許并不奇怪。話雖如(rú)此，現在有幾個大品(pǐn)牌試圖創造需求。例如，雀巢水務和百事(shì)可樂已向 PHA 承諾(nuò)擴大市場規模，但(dàn)要擴(kuò)大任何流程總是需要(yào)時間——通常是數年或數十年。另一家公司 Danimer Scientific 也宣布将投資 PHA 擴展(zhǎn)。在 PLA 方面(miàn)，在過去的(de)幾年裏，我們一直(zhí)在關(guān)注與 NatureWorks 在其 PLA 生物塑料(liào)方面的各種行業合作。此外，去年年底，Total Corbion 宣布推出 Luminy，這是“世界上(shàng)第(dì)一個商用化學回(huí)收 PLA”。
近年來備受關注(zhù)的另一種新興材料是聚乙烯呋(fū)喃酸酯 (PEF)。這是一種由果糖和生物基 MEG 制成的生物(wù)基塑料，據稱其對二氧化碳、水蒸氣和氧(yǎng)氣的阻(zǔ)隔甚至比傳統塑料還要高(gāo)。到目前爲止，這(zhè)還沒有被(bèi)引入市場，但許多人對其潛力感興趣。
“在 2021 年，已經發(fā)布了幾項公告，将建立 [PEF] 的生産能力，”Oliver Buchholz 說。“因此，我們預計到 2026 年，我們将(jiāng)能(néng)夠看到它以經(jīng)濟規模(mó)生産。”
在更(gèng)多“利基”領(lǐng)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(sì)于合成聚合物，但可以自然而完全地(dì)分解。家庭可堆肥(féi)層壓闆也正在慢慢(màn)變得越來越普遍。
然而(ér)，一些人仍然對可堆肥塑料持(chí)一定的懷疑态度。這裏的問題是雙重的：首先(xiān)，可堆肥材料是否能夠提供足夠的機械性能來(lái)提供與(yǔ)傳統塑料相同的産品保護。第(dì)二個挑戰歸結爲生(shēng)命的終結：大多數(shù)回收(shōu)系(xì)統仍未建立用于堆肥，因此如果這些材料最終進(jìn)入回收流，人們(men)擔心污染的可能性，或者生物可降(jiàng)解材料的性能(néng)如何工業堆肥。
根(gēn)據(jù) Oliver Buchholz 的說法，任何此(cǐ)類擔(dān)憂都是錯誤的：“廢物(wù)基礎設施(shī)普遍缺乏接受，這在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(wù)偏見。”
重新思考(kǎo)聚合物意味着(zhe)系統的改(gǎi)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(yǐ)至于我們所有的基礎設施(shī)——采購、生産和回收——都是圍繞(rào)它們構建和優化(huà)的。從長遠來看，打破這一市場現實當然是可能(néng)的，但(dàn)這意味着在系統層面上改變整(zhěng)個價值鏈；也許甚(shèn)至可以減少我(wǒ)們對成本(běn)作爲指導原則的癡迷。這也意味着解決土地供應和原(yuán)料供(gòng)應問題。
“我主張采用一種系統變革方法(fǎ)，将再利用和再填充作爲優先事項，并探(tàn)索使聚合物(wù)生産脫(tuō)碳的機會——無論聚合物類型(xíng)如何，”保羅戴維森(sēn)說。“如果塑料包裝要成爲公(gōng)正過渡的一部分，我們還需要确保我們所做的任何改變都具有成(chéng)本競(jìng)争力——特别是考慮到它(tā)在(zài)減少其所(suǒ)保護産品的碳影響方(fāng)面的作用。”
最後，我們應該重(zhòng)申，從來沒有一種材料是(shì)“好”而另一種材料是“壞”的簡單情況。化石基塑料将繼續占有一席之地(dì)，直到可以大規模(mó)開發具有類似保護性能的生物聚合物。我們應該時(shí)刻牢記，對人和(hé)環境(jìng)最關心的是資源浪費。我們永遠不會達到可以說(shuō)“循環已實現：讓我們繼續下一步”的(de)完美情況。相反，我們應該将減少塑料對碳的影響的任務視爲一種持續的平衡行爲，将原材料、生産、回收基礎設(shè)施的持(chí)續審查等因素(sù)考慮(lǜ)在内。這是一個不斷發展的過程，而不是一個有着明确目标(biāo)的路線圖。
