一次性醫(yī)用防護口罩已成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋貍淦?。?jù)世界衛(wèi)生組織估算，2020年，全球至少生產(chǎn)了1,290億個口罩，其中大多數(shù)是一次性醫(yī)用防護口罩。若得不到妥善處理，這些口罩將對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。日前，中國科學(xué)院院士、中國生物工程學(xué)會理事長高福在湖北武漢舉行的第十五屆中國生物產(chǎn)業(yè)大會上呼吁，當(dāng)前生物產(chǎn)業(yè)界亟須推動產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進可降解材料在一次性醫(yī)用防護口罩上的應(yīng)用，減少環(huán)境負擔(dān)。

常見的、可用來生產(chǎn)一次性醫(yī)用防護口罩的生物可降解材料有哪些？這些材料是如何實現(xiàn)既能過濾有害物質(zhì)又能降解的？生物可降解一次性醫(yī)用防護口罩是否已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用？帶著這些問題，《科技日報》記者采訪了相關(guān)專家。

廢棄一次性口罩對環(huán)境構(gòu)成威脅

一次性醫(yī)用防護口罩（以下簡稱口罩）一般由面罩、口罩帶和鼻夾3部分組成。

生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心危險廢物管理技術(shù)部主任鄭洋說，口罩的面罩部分一般分為3層，主要原料都是聚丙烯（PP）非織造布，屬于不可降解塑料。

記者查看了多款口罩的“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成”，除了面罩由聚丙烯組成之外，口罩帶的主要材料也是聚丙烯非織造布。鼻夾則用聚乙烯（PE）來包裹細鐵絲，而聚乙烯也屬于不可降解塑料。

廢棄口罩處理不當(dāng)會導(dǎo)致環(huán)境問題?！叭绻堰@種口罩扔到自然環(huán)境中，降解時間可能要幾十年到幾百年?！编嵮笳f。

北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授丁雪佳也表示，口罩的過濾材料，本質(zhì)上是一種塑料，需要長達450年時間才能被分解。

有分析報告指出，2020年，全球至少有15.6億個口罩因處理不當(dāng)流入海洋中，部分廢棄口罩入侵野生動物的棲息地。大量廢棄口罩將直接對海洋生物、鳥類的生存，以及漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等造成影響。

廢棄口罩對生態(tài)環(huán)境的危害不止肉眼可見的這些。與其他材料相比，非織造布的纖維直徑極細，口罩的使用過程又加劇了纖維之間的機械磨損，形成了更多微塑料。研究表明，未使用過的口罩，微塑料平均釋放量為71～308個/只；使用后的口罩，微塑料平均釋放量增加到682～1,918個/只。在海洋中，這些微塑料很容易被魚類、蝦等生物攝入，從而進入食物鏈，最終進入人體。

用聚乳酸制成生物可降解口罩

對此，丁雪佳說，使用可降解材料制作口罩，能有效緩解廢棄口罩對生態(tài)環(huán)境的壓力。

當(dāng)前，國內(nèi)市場上已出現(xiàn)多款生物可降解口罩，其主要材料是聚乳酸（PLA）。比如蚌埠豐原涂山制藥有限公司生產(chǎn)的全降解聚乳酸環(huán)?？谡?，用生物基可降解材料聚乳酸替代聚丙烯，由這種材料制作而成的口罩可在自然環(huán)境下分解為水和二氧化碳，不會增加生態(tài)負擔(dān)。納通醫(yī)用防護器材（天津）有限公司生產(chǎn)的生物基可降解口罩，主要成分也為聚乳酸，鼻夾為聚乳酸和聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）共混，口罩帶為聚乳酸與氨綸共混，這些材料均可實現(xiàn)堆肥降解，降解周期約為6個月。

聚乳酸為何能成為生物可降解口罩的主要材料？這與聚乳酸本身的特性有關(guān)。

中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會撰寫的《聚乳酸纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》（以下簡稱《報告》）顯示，聚乳酸具有較好的力學(xué)性能、吸濕透氣性、抑菌性，以及良好的生物可降解性和生物相容性，聚乳酸制成的織物手感柔軟……這些性能使得聚乳酸能夠廣泛應(yīng)用于服裝、家紡和醫(yī)用衛(wèi)生材料等領(lǐng)域。

中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會市場推廣部副主任王永生說，在正常溫度與濕度下，聚乳酸及其產(chǎn)品相當(dāng)穩(wěn)定。但在一定溫度和濕度的自然環(huán)境中，比如在沙土、淤泥和海水中，聚乳酸能被自然界中的微生物完全降解，最后分解成水和二氧化碳。

“聚乳酸具有100%的生物相容性，是一種安全無刺激的聚酯類物質(zhì)，即使進入人體，也能在人體內(nèi)完全分解為水和二氧化碳，再經(jīng)人體循環(huán)排出體外。在其分解過程中，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物乳酸也是人體肌肉會產(chǎn)生的物質(zhì)，可以作為碳素源被人體吸收，完全無毒性?！敝袊瘜W(xué)纖維工業(yè)協(xié)會總經(jīng)濟師、中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會生物基纖維專業(yè)委員會秘書長李增俊說。

在生物可降解口罩研發(fā)和使用方面，除了聚乳酸外，還有多種技術(shù)路線。如韓國科學(xué)技術(shù)院開發(fā)出了一種功能性和生物可降解的聚合物過濾膜，過濾膜由PBAT基質(zhì)與十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和蒙脫土（MMT）黏土混合而成，在靜電紡絲過程中，可在材料表面自發(fā)演變放大抗菌、抗病毒活性，以及長時間持續(xù)保留吸附粉塵和飛沫的靜電。

來自印度尼西亞加札馬達大學(xué)的兩名生物技術(shù)研究人員提出，可用菠蘿葉制成生物可降解一次性口罩。由于用菠蘿葉的天然纖維代替了塑料，因此其在進入土壤后，可在微生物作用下，快速降解。

生物可降解材料產(chǎn)業(yè)化面臨挑戰(zhàn)

但是聚乳酸等生物可降解材料要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，還面臨著諸多挑戰(zhàn)。《報告》顯示，在禁塑限塑的推動下，聚乳酸已成為我國行業(yè)發(fā)展熱點。2022年，我國聚乳酸纖維產(chǎn)能達到9.8萬t，產(chǎn)業(yè)快速增長。聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈集生物發(fā)酵、化學(xué)、化工、高分子材料加工等技術(shù)于一體，具有技術(shù)門檻高、技術(shù)集成度高等特點。目前，我國聚乳酸產(chǎn)業(yè)整體仍處于起步階段，規(guī)?；?、低成本、高性能技術(shù)還亟待提高。

2023年1月，工業(yè)和信息化部等六部委印發(fā)《加快非糧生物基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》，提出到2025年，非糧生物質(zhì)原料利用和應(yīng)用技術(shù)基本成熟。當(dāng)前，聚乳酸原料主要為淀粉質(zhì)原料，李增俊說，在“不與人爭糧、不與糧爭地”原則制約下，應(yīng)開展秸稈、玉米芯、生物質(zhì)甘油等的應(yīng)用開發(fā)，拓寬聚乳酸原料來源。

王永生說，我國聚乳酸生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)成本較高，亟須破解聚乳酸原料多元化、國產(chǎn)化等難題，補齊聚乳酸聚合和制備技術(shù)短板，降低生產(chǎn)成本。

當(dāng)前，聚乳酸主要應(yīng)用于紡織服裝、日用包裝材料、農(nóng)用地膜、口罩等領(lǐng)域。王永生說，要揚長避短，發(fā)揮聚乳酸性能特點和優(yōu)勢，有針對性地開發(fā)下游產(chǎn)品。要重視下游應(yīng)用拉動作用，針對聚乳酸應(yīng)用規(guī)模較小的現(xiàn)狀，促進研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用、裝備等產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，進一步擴大聚乳酸應(yīng)用規(guī)模，提高其有效供應(yīng)能力。