“可降解” 塑料已然成為環(huán)保新風(fēng)尚，然而，從生產(chǎn)使用到分揀處理，“可降解” 帶來的問題遠比解決得多。不僅成本高，不如傳統(tǒng)塑料耐用；變成廢棄物后，還需要非常細致的分類收集和工業(yè)堆肥環(huán)境才能真正實現(xiàn) “降解”，然而，這兩項條件在大部分地區(qū)目前難以提供，讓我們有理由質(zhì)疑，它是否應(yīng)該走出實驗室，走向大規(guī)模應(yīng)用。

　　撰文 | 于楊今奇

　　責(zé)編 | 馮灝

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　　為迎接即將到來的2022北京冬奧會，中國石化宣布其所屬北京石油將向冬奧會延慶賽區(qū)所在地張山營鎮(zhèn)捐贈10萬只可降解塑料袋，以減少賽事運行期間的塑料污染。這些塑料袋的材料是PBAT（己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物），在堆肥條件下可降解 [1]。隨著公眾對塑料污染問題認識的提升，可降解塑料被視為解決白色污染的金鑰匙。

　　然而，越來越多的研究開始質(zhì)疑可降解塑料作為解決塑料污染方案的有效性 [2]。比如，所謂的可降解塑料，在什么樣的情況下可以得到降解？它對當(dāng)前垃圾處理設(shè)施系統(tǒng)將產(chǎn)生怎樣的影響？

　　在回答這些問題之前，我們不妨先來看看 “可降解塑料” 的概念、原理、條件和目前的實際應(yīng)用狀況。

1

　　什么是可降解塑料？

　　拋開條件談降解，就像拋開劑量談毒性。

　　可降解性的條件包括很多方面——溫度、濕度、氧氣、微生物群體等都要考慮在內(nèi)。另外，時間因素至為關(guān)鍵。普通化石基的塑料，比如常見的塑料瓶，在自然環(huán)境中經(jīng)過450-500年也可以降解，但這對于我們當(dāng)前所談的環(huán)境保護毫無意義[3]。

　　從材料分子結(jié)構(gòu)的角度來看，降解的過程，實際上就是干擾一般塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，即將聚酯長鏈碳鍵分解成短鏈，再分解成二氧化碳、水和生物質(zhì)，安全回歸自然界的物質(zhì)循環(huán)。

圖1

　　降解的過程 | 圖源：文獻[4]

　　市面上常見的大部分塑料都屬于不可降解塑料，比如聚丙烯（PP）、對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）等。它們可以回收再生，但是若丟棄在填埋場，一般需要幾百年才能降解 [5]。

　　常被提起的塑料降解一般有兩種方式，光氧降解和生物降解。鑒于光氧降解目前爭議很大（如下表格所示），本文著重探討生物降解。

　　光氧降解（oxo-degradable）一般通過在傳統(tǒng)化石基塑料中加入添加劑，使其在有氧、光照或高溫下加速碎裂。雖然光氧降解塑料一般在幾個月或幾年內(nèi)就可以碎片化，甚至碎化到肉眼不可見的程度，但碎裂的塑料殘留在環(huán)境中會逐漸變成微塑料（通常指粒徑小于5毫米的塑料微粒）。目前還沒有證據(jù)證明微塑料可以在短時間內(nèi)完全降解，因此，光氧降解爭議重重，有很大的 “洗綠” 嫌疑。

　　此外，光氧降解塑料在實際中并不耐用，且在用后既不能被回收再生，也不能被堆肥，反而對兩種處理方式都會造成干擾——降低再生塑料性能，污染堆肥產(chǎn)物。全球各大品牌（例如聯(lián)合利華、百事可樂）、研究機構(gòu)和公益機構(gòu)目前都在倡議禁止這種塑料的生產(chǎn) [8]，直到有證據(jù)證明其在短時間內(nèi)可以完全降解 [9]。

　　生物降解，指材料在特定環(huán)境下，通過微生物作用，完全轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水?？梢詫⒕埘ザ替溩兂啥趸嫉奈⑸锇毦?、真菌和原生生物, 它們分泌的一種酶可將聚酯鍵分解 [4]。

　　目前，市面上號稱可生物降解的塑料超過20種 [6]。人們常把它與生物基塑料（成分來自可再生生物資源）混淆，實際上，可生物降解塑料既可以是生物基，也可以是化石基（成分來自不可再生的化石資源）。

　　生物基塑料常以木薯、玉米和甘蔗等作為原料 [7]。需要明確的是，并不是所有生物基塑料都可生物降解，比如，在巴西以甘蔗為原料大規(guī)模生產(chǎn)的bio-PE就不可降解 [4]。而化石基塑料大部分都不可生物降解。當(dāng)然，也存在例外，比如聚己內(nèi)酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物（PBAT）。

2

　　三類可規(guī)模生產(chǎn)的生物降解塑料

　　根據(jù)歐洲生物塑料市場數(shù)據(jù)報告，2019年生物降解塑料的全球總產(chǎn)能達117萬噸，占全球塑料年產(chǎn)（3.6億噸）的0.3% [10]。目前，大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)的主要有三種 [10]。

　　一是以植物淀粉為原料的淀粉塑料和聚乳酸（PLA）[10]。淀粉便宜、產(chǎn)量高、工藝簡單，弊端是不防水，且依賴糧食作物為原料，大量占用耕地。當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)界也在研究從農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物（比如玉米棒和纖維素）等中提取原料 [11]。

　　二是以石油副產(chǎn)品或生物為原料的二元酸二元醇共聚酯（PBS、PBSA、PBAT，下稱PBS類塑料），這類塑料的產(chǎn)能也在逐年遞增 [12]。

　　三是聚羥基脂肪酸酯（PHA），是微生物以糖類或油脂為原料在發(fā)酵過程中自身代謝合成的，目前產(chǎn)能尚少，全球僅25,000噸。但因為類似PLA，有著以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品和其它有機廢棄物為原料的潛力，PHA的前景很被看好 [10]。

　　生物可降解塑料的價格當(dāng)前普遍高于傳統(tǒng)塑料，但隨著產(chǎn)能增加帶來的規(guī)?；?yīng)和油價波動對傳統(tǒng)塑料的影響，可降解塑料的價格也越來越有市場競爭力 [13]。

　　澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)極地海洋生態(tài)學(xué)博士賈柊楠告訴《知識分子》，可降解塑料在中國目前最常見的使用形式是膜類，尤其以可降解地膜的試驗和推廣為主導(dǎo)，在城市區(qū)域則以超市購物袋和食品包裝等應(yīng)用最為廣泛。

3

　　可降解塑料，真的容易降解嗎？

　　塑料垃圾若不能被有效收集而散落在自然環(huán)境中，會造成極為嚴重的負面影響。收集后的塑料垃圾常見的處理方式有填埋，焚燒，回收和降解。

　　 填 埋 

圖2

　　 圖源：Pixabay [14]

　　填埋是最不理想的處理方式，不僅污染環(huán)境，威脅公共健康，可降解塑料被填埋后，會與其他有機垃圾一同釋放甲烷。而等量甲烷對溫室效應(yīng)的貢獻是二氧化碳的25倍 [10]，加劇氣候變化。因為缺乏塑料降解所需的溫度、濕度等條件，在填埋場中，可生物降解的塑料與不可降解塑料的 “可降解性” 事實上幾乎無差別。

　　中國合成樹脂協(xié)會塑料循環(huán)利用分會技術(shù)副會長汪軍告訴《知識分子》，“即使假設(shè)可降解塑料在自然中降解只需要二十年的時間，比不可降解塑料短得多，然而，在其未能被完全降解的二十年里，對自然界生態(tài)和生物造成的危害與其他塑料并無區(qū)別?！?/p>

　　 焚 燒 

　　焚燒發(fā)電或發(fā)熱的處理方式優(yōu)于填埋，尤其考慮到化石基塑料的熱值高于煤炭 [10]，若僅從能源利用的角度，燃燒使用過的塑料比燃燒其他不可再生能源（煤炭、石油、天然氣）更為高效。

　　然而，同濟大學(xué)的研究團隊在焚燒廠的爐渣中發(fā)現(xiàn)了很難應(yīng)付的微塑料 [15]，研究估計，每噸投入焚燒爐的垃圾就能產(chǎn)生360~10.2萬個微塑料顆粒。換句話說，即使焚燒，也不能一勞永逸地解決塑料污染問題。而且，若從資源角度看，塑料焚燒也很浪費，不可降解塑料和可降解塑料都被迫縮短了自己的使用周期，與下文提到的通過回收環(huán)節(jié)變成再生塑料相比，失去了循環(huán)利用的可能性。

　　 回 收 

　　相比焚燒對資源簡單粗暴的處理方式，回收是目前普遍倡導(dǎo)的塑料垃圾解決方案?；豢山到馑芰希ㄈ鏟ET）可以被大規(guī)?；厥赵偕?，再次投入塑料或紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)?？偛课挥谂餐姆诌x和回收解決方案提供商陶朗集團循環(huán)經(jīng)濟業(yè)務(wù)副總裁常新杰告訴《知識分子》，“PET瓶回收再生在中國已成規(guī)模，據(jù)陶朗估計收集率已達85%；而可降解塑料目前主要針對一次性應(yīng)用場景的材料替代，而沒有關(guān)于用后的收集與再生利用的考慮，這樣就不見得比可再生利用的傳統(tǒng)塑料更好?！?/p>

　　常新杰介紹，現(xiàn)在不少后期處理公司的光學(xué)分揀設(shè)備可以將PBAT、PLA等可生物降解材料從PP和PE中識別出來，然而，問題在于，當(dāng)前很多產(chǎn)品并非單一材質(zhì)，不同生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品中可能會混合PLA、PBAT和淀粉等不同材質(zhì)，并且配比各不相同，當(dāng)前設(shè)備無法有針對性的識別，給后期分揀帶來了更多麻煩。

　　常新杰表示：“當(dāng)前，國內(nèi)進入回收體系的可降解塑料體量不大，但若日后可降解塑料被大量使用，前端產(chǎn)品標準、垃圾分類又不夠嚴格精細，那么，可降解塑料便很有可能混入回收用塑料，甚至擾亂整個回收過程?！?/p>

　　相似原理，一般的紙質(zhì)食品包裝（比如一次性紙杯）都是由復(fù)合材料構(gòu)成，有一層塑料膜用于防水、防油，若不能有效分離，那么紙也會影響塑料回收。

　　在實踐中，使用后的可生物降解塑料必須進入配套的降解渠道才有機會完成其降解使命。然而常新杰透露，目前在國內(nèi)，這類配套設(shè)施仍寥寥無幾。

4

　　可降解塑料當(dāng)前無法形成材料閉環(huán)

　　汪軍認為，目前可生物降解塑料非常不成熟，或者說絕大多數(shù)時候是一個偽概念。

　　其理由是，人們腦子中的 “降解” 概念是在來源于對自然的觀察，例如木材等有機體可以被自然存在的微生物完全降解，成為其他機體的營養(yǎng)，形成物質(zhì)閉環(huán)，而目前 “可生物降解” 塑料等人造的聚合物，都是聚酯類高分子，需要特定的水解條件進行第一步化學(xué)降解，然后才有可能被微生物消化。

　　“這與自然降解是不同的。在自然界沒有進化出以合成塑料為直接食物來源的微生物前，合成塑料走天然閉環(huán)的路，即把塑料扔給自然去降解吸收，不是對環(huán)境的負責(zé)任的做法?！?汪軍說。

　　實驗室中被研究的可降解塑料可以享受適宜的溫度、濕度、豐富的微生物種群，助力降解過程，但要走出實驗室，可降解塑料面臨現(xiàn)實的 “關(guān)山重重” ——分類、收集、處理——環(huán)環(huán)相扣，一環(huán)都少不得。

　　目前，國內(nèi)城市的垃圾分類體系并不能實現(xiàn)可降解塑料的單獨儲運，若各種塑料殊途同歸進入焚燒廠，那么消費者花高價購買可生物降解塑料就失去了環(huán)保意義 [6]。

　　退一步講，假設(shè)垃圾分離體系嚴格推行，后端降解設(shè)施還需要達到生物降解的條件（高效降解一般需要氧氣，50攝氏度的高溫和55%的濕度  [16]）。目前，國內(nèi)大多數(shù)廚余垃圾的厭氧消化設(shè)施并不能有效滿足生物降解所需，比如缺少氧氣。

　　而堆肥是降解最常見的一種方式，最終可將聚酯通過生物過程轉(zhuǎn)為二氧化碳、水、礦物鹽和生物質(zhì)，且不產(chǎn)生對自然環(huán)境（水、土壤）或動植物有毒的物質(zhì)。根據(jù)歐盟的標準 [17]，在工業(yè)堆肥條件下，可堆肥材料須被自然存在的微生物完全分解，并滿足四個條件：

　　1

　　成分必須包含50%以上有機物，重金屬含量不超標；

　　2

　　在堆肥條件下，90%的材料需在六個月內(nèi)完全降解；

　　3

　　在堆肥條件下，十二周內(nèi)需碎片化至肉眼不可分辨的大?。?/p>

　　4

　　堆肥產(chǎn)物對植物生長發(fā)芽（和蚯蚓）無害。

　　當(dāng)前，號稱可堆肥的產(chǎn)品很難考證真實性，全球符合標準的工業(yè)堆肥系統(tǒng)也遠遠不及這類塑料的產(chǎn)量。這些帶著可降解標簽的 “綠色” 包裝，仍會流入自然環(huán)境，比如水系或土壤中。

　　汪軍認為，“可降解塑料比普通塑料更容易碎片化，若大規(guī)模進入環(huán)境，幾乎不可能再被重新收集，塑料污染問題也會更加嚴峻?！?/p>

　　即使暫時忽視后端處理問題，可降解塑料在使用階段也存在局限。

　　汪軍解釋說，現(xiàn)在可降解塑料和天然降解材料相比的不成熟，是天然材料的降解是有 “開關(guān)” 機制的，“如樹葉在樹上時是不降解的，只有在落下后，即生命周期結(jié)束后降解才發(fā)生?！?他認為，“可生物降解” 塑料沒有這個機制，它就面對一個 “使用” 和 “降解” 的矛盾問題?！翱山到馑芰咸幵诩炔蝗鐐鹘y(tǒng)不可降解塑料耐用，也不如全天然材料可降解的尷尬境地?！?汪軍說。

　　人類生存在地球上已有千百萬年，而塑料的使用和普及不過在最近一個世紀 [10]。在塑料被大規(guī)模使用之前，人們與產(chǎn)品包裝的關(guān)系并不似現(xiàn)在。保質(zhì)期短的食物常常在產(chǎn)地附近，以散裝的形式被銷售；人們帶著自家的油壺、米袋去糧油店采買口糧；精致且保質(zhì)期更長的茶、餅干則以精美的金屬盒作為包裝，這些盒子大多會被主人留下，找到其他用途。

　　塑料無疑為我們帶來了很多便利，但并不是所有的塑料包裝都是必須的。

　　“塑料是人類的產(chǎn)物，我們不要指望靠自然來解決人類造成的問題。我們既然造出塑料，就要盡量讓它形成閉環(huán)，留在人的系統(tǒng)循環(huán)，而非進入自然系統(tǒng)大循環(huán)。” 汪軍表示。

5

　　政策正在轉(zhuǎn)變

　　隨著可降解塑料在實踐中的挑戰(zhàn)日益凸顯，2021年9月8日，國家發(fā)展改革委和生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了 “十四五” 塑料污染治理行動方案（“方案”）—— 完善塑料污染全鏈條治理體系，推動塑料生產(chǎn)和使用源頭減量的同時，也要科學(xué)穩(wěn)妥推廣塑料替代品 [18]。

　　“方案” 中提出要充分考慮可降解塑料制品的全生命周期資源環(huán)境影響，研究不同類型可降解塑料的機理和影響，科學(xué)評估其環(huán)境安全性和可控性。

　　中國合成樹脂協(xié)會塑料循環(huán)利用分會、再生PET分會常務(wù)副會長王旺對《知識分子》分析道，這份 “方案” 表明了政策層面對可降解塑料的態(tài)度。即可降解塑料的全生命周期環(huán)境影響、降解機制和安全可控性尚不清楚，且目前存在無序發(fā)展、產(chǎn)能盲目擴張的現(xiàn)象，應(yīng)予以糾正。

　　如 “方案” 中提出，可降解塑料產(chǎn)業(yè)應(yīng)有序發(fā)展，合理布局，其應(yīng)用領(lǐng)域需要規(guī)范，降解條件和處置方式也需要明確。其中的政策信號可以理解為：“現(xiàn)在還不適合可降解塑料大規(guī)模推廣應(yīng)用”，王旺總結(jié)說。