可降解塑料和普通塑料有哪些本質(zhì)區(qū)別？它們的生產(chǎn)原料和制作工藝大不同

設(shè)計(jì)目標(biāo)、降解機(jī)制、原料來源和生產(chǎn)工藝上存在本質(zhì)區(qū)別。這些區(qū)別導(dǎo)致了它們對(duì)環(huán)境影響的不同。

以下是它們的主要本質(zhì)區(qū)別：

設(shè)計(jì)目標(biāo)與最終命運(yùn)：

• 普通塑料： 設(shè)計(jì)目標(biāo)是耐用、穩(wěn)定、持久。它們被制造出來是為了在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)（數(shù)十年甚至數(shù)百年）保持其物理和化學(xué)性質(zhì)，抵抗環(huán)境因素（光、熱、微生物）的影響。其最終命運(yùn)是在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，最終碎裂成微塑料，但不會(huì)完全礦化消失。
• 可降解塑料： 設(shè)計(jì)目標(biāo)是在特定環(huán)境條件下（如工業(yè)堆肥、家庭堆肥、土壤、水體），通過微生物的作用，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)（幾個(gè)月到幾年，取決于類型和環(huán)境）分解成水、二氧化碳（或甲烷）、生物質(zhì)和礦物質(zhì)，最終回歸自然循環(huán)。其核心是可被微生物同化利用。

化學(xué)結(jié)構(gòu)與降解機(jī)制：

• 普通塑料： 主要由長(zhǎng)鏈、穩(wěn)定的碳-碳主鏈聚合物構(gòu)成（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC等）。這些化學(xué)鍵非常牢固，自然界中的微生物缺乏有效的酶來斷裂這些主鏈，因此難以被生物降解。它們主要通過物理過程（如光氧化、熱氧化、機(jī)械磨損）碎裂，但分子量降低有限，無法被微生物完全礦化。
• 可降解塑料： 其分子鏈中含有易被微生物酶攻擊的化學(xué)鍵或基團(tuán)。常見的有：
  • 酯鍵： 如聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯PBAT。
  • 醚鍵： 如聚乙醇酸PGA（也含酯鍵）。
  • 酰胺鍵： 如一些生物基聚酰胺。
  • 特定結(jié)構(gòu)： 如聚羥基脂肪酸酯PHA，本身就是微生物合成的聚酯。 微生物分泌的酶（如脂肪酶、蛋白酶、酯酶）能夠識(shí)別并水解這些“薄弱環(huán)節(jié)”，將大分子鏈斷裂成小分子（低聚物、單體），這些小分子最終被微生物攝入體內(nèi)，通過代謝轉(zhuǎn)化為能量、二氧化碳/甲烷、水和新的生物質(zhì)。

生產(chǎn)原料：

• 普通塑料： 幾乎完全依賴化石燃料，主要是石油和天然氣。通過石油精煉得到乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯等單體。
• 可降解塑料： 原料來源多樣化：
  • 生物基原料： 這是很大一部分可降解塑料的來源。
    • 糖類（淀粉、蔗糖、葡萄糖）： 通過微生物發(fā)酵制成單體（如乳酸用于PLA）或直接合成聚合物（如PHA）。
    • 植物油： 可轉(zhuǎn)化為單體。
    • 纖維素： 潛力原料，技術(shù)仍在發(fā)展中。
  • 石化基原料： 也有部分可降解塑料是從石油中提煉單體合成的，但其分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為可生物降解（如PBAT、PBS）。這打破了“生物基=可降解，石化基=不可降解”的誤區(qū)。關(guān)鍵在分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
  • 混合來源： 有些產(chǎn)品可能結(jié)合生物基和石化基單體（例如，部分PBAT）。

制作工藝：

• 普通塑料： 工藝成熟、大規(guī)模、相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低。
  • 核心工藝： 主要是石油裂解 -> 單體精制 -> 聚合反應(yīng)（加成聚合或縮聚）。
  • 聚合方法： 如高壓自由基聚合（LDPE）、齊格勒-納塔催化聚合（HDPE, PP）、懸浮聚合（PS, PVC）等。
• 可降解塑料： 工藝通常更復(fù)雜、成本更高，且因種類不同差異很大：
  • 生物基可降解塑料（如PLA）：
    • 發(fā)酵： 微生物（如乳酸菌）將糖類發(fā)酵成乳酸單體。
    • 純化： 乳酸需要高度純化。
    • 聚合： 通過縮聚或更高效的開環(huán)聚合（先將乳酸制成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開環(huán)聚合）得到高分子量PLA。開環(huán)聚合需要高純度的丙交酯和精確控制。
  • 生物基可降解塑料（如PHA）： 直接由特定微生物在特定培養(yǎng)條件下（如營(yíng)養(yǎng)限制）在細(xì)胞內(nèi)合成并積累，然后通過提取純化獲得。
  • 石化基可降解塑料（如PBAT, PBS）：
    • 單體來自石油（如己二酸、對(duì)苯二甲酸、丁二醇、丁二酸）。
    • 聚合： 通過熔融縮聚反應(yīng)合成。工藝控制（如溫度、真空度、催化劑）對(duì)達(dá)到所需分子量和性能至關(guān)重要。
  • 淀粉基塑料： 常涉及淀粉的改性（糊化、塑化）以及與可降解聚酯（如PLA, PBAT）或添加劑的共混擠出。

總結(jié)關(guān)鍵區(qū)別：

重要注意事項(xiàng)：

• “可降解”不等于“隨意丟棄就能降解”： 絕大多數(shù)可降解塑料需要特定的工業(yè)堆肥設(shè)施（高溫高濕，特定微生物群落）才能按預(yù)期時(shí)間降解。在自然環(huán)境中（如海洋、土壤、垃圾填埋場(chǎng)），它們的降解速度可能非常緩慢，甚至不完全，與普通塑料差異不大。家庭堆肥條件通常更溫和，只有少數(shù)可降解塑料（如一些PHA、特定PBAT/淀粉共混物）能較好降解。
• 生物基 vs 可降解： 生物基塑料（來源于生物質(zhì)）不一定可生物降解（如生物基PE）。同樣，石化基塑料也可以被設(shè)計(jì)成可生物降解的（如PBAT）。
• 性能與成本： 目前許多可降解塑料在性能（如耐熱性、阻隔性、力學(xué)強(qiáng)度）和成本上仍與傳統(tǒng)塑料有差距。
• 回收挑戰(zhàn)： 可降解塑料混入傳統(tǒng)塑料回收流會(huì)污染回收料，降低其質(zhì)量。需要建立獨(dú)立的收集和處理系統(tǒng)（如工業(yè)堆肥）。

因此，可降解塑料是解決塑料污染問題的潛在方案之一，但其有效性高度依賴于正確的廢棄物管理系統(tǒng)（分類收集、工業(yè)堆肥處理）和產(chǎn)品的明確標(biāo)識(shí)與認(rèn)證。不能簡(jiǎn)單地將其視為可以隨意丟棄的解決方案。減少塑料使用、重復(fù)使用和有效回收仍然是優(yōu)先策略。