李惠鈺

我國二氧化碳基塑料研發(fā)水平并不落后，產(chǎn)業(yè)化水平甚至處于國際領(lǐng)先地位，但市場推廣仍步履維艱……

二氧化碳是溫室效應的主要“元兇”，同時又是一種廉價的碳氧資源。為摘掉塑料這頂“白色污染”帽子，以來源充足的二氧化碳為原料合成生物降解塑料成為全球熱點。

最新消息稱，德國拜耳材料科技決定自2016年起使用二氧化碳替代石油生產(chǎn)塑料產(chǎn)品，并在德國多馬根設(shè)計了一條產(chǎn)能達5000噸的生產(chǎn)線。

此前，英國也啟動了二氧化碳基生物塑料的研究項目，由政府全額撥款，旨在通過前沿科技將廢棄生物質(zhì)和二氧化碳轉(zhuǎn)換成塑料原料。

相比歐美國家，我國二氧化碳基塑料的研發(fā)水平并不落后，產(chǎn)業(yè)化水平甚至處于國際領(lǐng)先地位。但擺在眼前的難題是，由于生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品售價高、政策傾斜力度不足等原因，二氧化碳基塑料產(chǎn)品的市場推廣仍步履維艱。

優(yōu)勢顯著

據(jù)統(tǒng)計，全球每年因燃燒化石能源而產(chǎn)生的二氧化碳多達240億噸，其中約150億噸被植物在進行光合作用時吸收，剩下的90億噸永遠停留在大氣層中。為將資源豐富的二氧化碳變廢為寶，基于二氧化碳共聚物的全生物降解塑料成為開發(fā)熱點。

中國科學院長春應用化學研究所研究員王獻紅告訴記者，二氧化碳基塑料的主要原料為二氧化碳、環(huán)氧丙烷及丙烯。其中，二氧化碳被大量利用，質(zhì)量百分比在40%左右。

除了具有資源再生利用的意義，二氧化碳基塑料的環(huán)保效應也使其優(yōu)勢一覽無遺。王獻紅表示，由于二氧化碳基塑料是脂肪族聚酯，因此具有100%的生物降解性能，避免了傳統(tǒng)塑料產(chǎn)品對環(huán)境的二次污染。

不僅如此，與其他生物降解塑料相比，二氧化碳基塑料也是原料成本價最低的品種之一。“二氧化碳成本低于1000元/噸，而通常的高分子工業(yè)的單體成本超過5000元/噸?！蓖醌I紅說。

除了成本，對于工業(yè)化產(chǎn)品來說，性能也至關(guān)重要。二氧化碳基塑料是全生物降解塑料中氣體阻隔性最好的材料之一，具有優(yōu)良的阻氧和阻水性，可用于對阻隔性要求較高的食品、藥品包裝材料等。

另外，二氧化碳基塑料為無定型材料，具有透明的特點，主鏈的柔性結(jié)構(gòu)也使其成為制造薄膜的最佳選擇，在薄膜包裝和農(nóng)用地膜等方面大顯身手。

中國塑協(xié)降解塑料專業(yè)委員會秘書長翁云宣評價道，相比以石油為原料制成的塑料制品，二氧化碳基塑料不僅可以減少二氧化碳排放，節(jié)約石油資源，還能從根本上解決“白色污染”難題是一種典型的循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)模式。

我國產(chǎn)業(yè)化水平世界領(lǐng)先

隨著人們環(huán)保意識的提高，近年來，二氧化碳基塑料的產(chǎn)業(yè)化進程不斷加速，全球多家公司都已開始進行產(chǎn)業(yè)化的嘗試。

德國拜耳材料科技日前就已經(jīng)將重達25噸的化學反應器安置于生產(chǎn)線中心，價值1500萬歐元的工廠項目進入最后建設(shè)階段。而早在2010年，為加快美國Novomer公司二氧化碳制塑料生產(chǎn)線實現(xiàn)商業(yè)化，美國能源部還給予其1840萬美元的資助。

我國在該領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化水平則處于領(lǐng)先地位，王獻紅告訴記者，2004年，中科院長春應化所與蒙西高新技術(shù)集團公司合作建成了世界上第一條千噸級中試線，實現(xiàn)了二氧化碳基塑料工業(yè)化從不可能到可能的突破。

此后又經(jīng)過近10年的工業(yè)化積累，2013年1月，浙江臺州邦豐塑料有限公司建立了3萬噸/年的二氧化碳基塑料生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)出世界上第一個二氧化碳基塑料的成熟產(chǎn)品，二氧化碳基塑料樹脂和薄膜產(chǎn)品以“PCO2”的商標在美國以百噸級銷售。

2013年8月，中科院長春應化所又與富士康公司簽署協(xié)議，在吉林省建立3萬噸/年的二氧化碳基塑料生產(chǎn)線，主要用于電子產(chǎn)品的包裝，目前該生產(chǎn)線正在建設(shè)中。

雖然二氧化碳基塑料產(chǎn)業(yè)化已有突破，但截至目前，二氧化碳基塑料的大規(guī)模生產(chǎn)線仍未見報端。業(yè)內(nèi)人士稱，與傳統(tǒng)聚乙烯塑料相比，二氧化碳基塑料工業(yè)化仍處于初級階段，規(guī)模放大及市場推廣依然面臨不少難題。

諸多難題待解

二氧化碳基塑料規(guī)模化應用的第一道坎就是售價高。

臺州邦豐塑料有限公司總經(jīng)理趙云超對記者稱，雖然原料成本較低，但售價高使得該環(huán)保材料在國內(nèi)叫好不叫座。

王獻紅進一步指出了其中原因：“由于與傳統(tǒng)聚乙烯材料相比，二氧化碳基塑料的生產(chǎn)規(guī)模小，初始投資較大，邊際成本高，導致產(chǎn)品最終售價是傳統(tǒng)聚乙烯材料的1.5～2倍，從而在與非降解傳統(tǒng)塑料競爭中處于劣勢?！?/p>

“售價如果要降下來，就要放大規(guī)模，實現(xiàn)量產(chǎn)。目前是3萬噸，如果擴大到10萬噸或30萬噸，售價就會明顯下降，但主要還得靠政策推動?！壁w云超坦言。

不過，目前的情況卻是，國內(nèi)在可降解塑料制品產(chǎn)業(yè)上投資少、政策傾斜力度不夠，這在一定程度上減緩了二氧化碳基塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。

另一點制約因素則是二氧化碳基塑料本身性能還存在一些不足。王獻紅表示，二氧化碳基塑料使用溫度范圍很窄—20攝氏度以下是脆性材料，35攝氏度以上則強度很低—原因在于它的玻璃化溫度在35攝氏度，且不結(jié)晶，因此這個溫度下，其尺寸穩(wěn)定性很差，必須進行改性，而改性的前提是生物降解，因此難度較大，通常會造成成本的大幅提高。

同時，在石油基塑料價格隨石油價格持續(xù)走低的情況下，二氧化碳基塑料企業(yè)面臨的壓力越來越大。

如何破題

盡管降解塑料行業(yè)前景一片光明，但基于以上原因，很多企業(yè)難以支撐，掉頭去做石油基塑料或?qū)ｉT做出口市場。

為此，趙云超呼吁，國家應該給予可降解塑料企業(yè)更多優(yōu)惠政策。例如，在發(fā)達城市、旅游城市，都應該像吉林出臺“禁塑令”一樣，加大對可降解塑料的扶持力度；對于二氧化碳這種廢棄物，企業(yè)將其采集利用，還應該得到稅收全免等優(yōu)惠政策。

翁云宣也希望國家通過產(chǎn)業(yè)政策引導，支持生物基塑料更好發(fā)展，建議制定生物基塑料產(chǎn)品財政補貼、稅收優(yōu)惠等政策。王獻紅則建議，加速環(huán)保法規(guī)的完善，并進一步嚴格碳排放政策，建立國內(nèi)碳交易機制，從而增強人們的環(huán)保意識。

除了政策扶持外，王獻紅表示，技術(shù)方面也應該積極進行催化劑技術(shù)和聚合工藝的升級，從而進一步降低二氧化碳基塑料的生產(chǎn)成本，減少與傳統(tǒng)塑料的價格差距。產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面則應加強產(chǎn)業(yè)鏈下游新產(chǎn)品的開發(fā)，完善二氧化碳基塑料在地膜、包裝膜方面的應用。

“地膜的白色污染是不得不解決的剛需，但目前生物降解地膜與聚乙烯地膜價格差距在3倍以上?！蓖醌I紅對此表示，一方面應該進一步完善生物降解農(nóng)用地膜的制造和應用技術(shù)，降低成本，另一方面應該制定加大農(nóng)業(yè)地膜補貼力度，使生物降解地膜在吉林、新疆、內(nèi)蒙古、青海等地得到推廣和應用。

（本文轉(zhuǎn)自《中國科學報》）