可降解塑料还有没有未来
作者: 徐沛宇塑料为人们日常生活提供了便利和快捷,但由于难以降解,塑料也给地球造成了污染和危害。丢弃在自然环境里的塑料瓶经过450年才能降解为二氧化碳、水以及其他矿物质。在其漫长的降解过程中,塑料会改变土壤、水体的物理结构,影响生活在其中的动植物生长,还会使人体和动物体内长期积累微塑料。
2024年4月22日,联合国官方微信在国际地球母亲日发文称,塑料污染已是地球和人类最严峻的挑战之一。
联合国计划在2024年底前达成具有法律约束力的全球治理塑料污染的政府间协议。不过,各国对于如何治理塑料污染目前仍未达成共识。
欧美发达国家从20世纪90年代开始商业化生产可降解塑料,曾将其视为解决塑料污染的良方。中国部分地区从2020年以来开始推广可降解塑料,例如海南全省推广一次性全生物降解塑料制品,禁止销售使用一次性普通塑料制品。
中国的可降解塑料产能规模在2020年和2021年快速膨胀。按照当时的规划,中国相关产能到2025年末将是2020年的10倍以上。但是,由于经济性和环保方面的质疑等多种原因,可降解塑料相关产能近两年的开工率和新增产能速度远低于当时预期。
公益环保组织反对大力发展可降解塑料,因为其在自然环境里并不能快速降解,对环境的影响与普通塑料无异。学术界的态度有分歧,环境领域的学者认为,当前并不具备可降解塑料快速降解的条件,应限制其发展;塑料所属的高分子领域学者称,伪降解与真降解不能混为一谈,新近产业化发展的可降解塑料是真降解产品,在自然环境中三年内即可降解。
争论中找出的有限共识是:在塑料使用难以避免且难以回收的领域,例如农用地膜,明确具备降解条件的情况下,可有限使用可降解塑料。
但在现实中,可降解塑料的使用路径和降解条件非常多元复杂,其实际降解情况并不可控。只有特定产品在特定领域的特定条件下使用,可降解塑料才具有环境友好的效益,而且需要多个政府部门的共同协同以及监管。
《财经》记者采访的多位专业人士建议,在不具备可降解条件的情况下,应谨慎生产和使用可降解塑料;建立生产者责任延伸制,让可降解塑料的生产者承担回收或降解职责;同时加大新技术的研发,使塑料的降解路径更明晰。
1500万吨产能规划大部分落空
可降解塑料在一些地区被认为是治理塑料污染的良方,相关产业规模在2021年、2022年间快速膨胀。
塑料的降解,从宏观上看是最终分解为水、二氧化碳,以及矿物质等;从微观上看,实质是分子量降低的过程。塑料是一种人工合成、分子量在1万至100万之间的高分子材料。自然存在的物质分子量一般较小,水和二氧化碳的分子量分别为18和44。广义的可降解塑料包括所有可由外界因素推动降低分子量的塑料。
中国2006年发布的可降解塑料的国家标准(GB/T20197-2006)指出,可降解塑料包含热氧降解、光降解、生物分解和可堆肥降解四类。生产光、氧可降解塑料的厂家往往为不知名的小厂商,产能统计没有明确数据。生物分解和可堆肥降解塑料的两大主要产品是PLA(聚乳酸)和PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物),相关上市公司有超过十家。
清华大学教授温宗国团队2022年调研的数据是:2020年,PBAT在中国产能约29.3万吨;至2021年底,PBAT产能已达68万吨,在建产能128万吨,另有规划产能约965万吨。2020年,中国PLA类可降解塑料产能约22万吨,在建产能超过60万吨,若规划项目能落地,2025年中国PLA产能将达380万吨。
按照上述数据计算,PBAT和PLA产能到2025年总计超过1500万吨。但是,这两大类产品的规划产能并未落地,已建成产能则出现较多闲置。综合《财经》记者采访的多位业内人士信息,目前可降解塑料相关产线的开工率在10%-30%之间。
可降解塑料目前的具体产能和产量没有权威可靠的统计数据,有两项数据可做参考:中研普华研究院统计称,中国2023年PBAT产量为22.1万吨;观研报告网称,2023年中国PLA产能为26万吨,同比增长18.18%,在建产能120万吨。
长鸿高科(605008.SH)是生产PBAT的龙头企业。该司2020年决定投资建设60万吨/年的PBAT/PBS/PBT生产项目。该项目一期12万吨/年于2021年12月建成投产,后续尚未有投产信息披露。该司称其PBAT/PBS/PBT生产规模居全国前列。
海正生材(688203.SH)是中国首家、全球第二家商业化生产PLA的企业,其市场占有率居国内首位。该司现有PLA产能为6万吨/年,2024年上半年生产纯聚乳酸2.47万吨。该司年产15万吨PLA的扩产项目,一期7.5万吨产能原计划2024年6月竣工,现延期至2025年3月。
经济性较差是可降解塑料产业发展不如预期的主要因素。据《财经》记者调研,可降解塑料的生产成本一般是传统塑料成本的1倍以上。而且,可降解塑料产品机械性能(强度、弹性)相比传统塑料较差。
以可降解塑料为原料生产相关产品的下游企业,对未来的产能规划持谨慎态度。
可降解塑料的下游产品里,吸管是人们常见常用的品类。全球最大的吸管生产企业义乌双童集团,从2008开始生产可降解塑料吸管。当时市场对可降解塑料的需求较少,该公司产量极低,以出口为主。到2020年以后,国内市场突然爆发式增长,该司2021年、2022年的可降解塑料吸管销量相比2020年增幅超过10倍。2023年以来,增幅回落到百分之几十。
目前双童集团生产的可降解塑料吸管、纸质吸管和普通吸管的数量比例为1∶1∶1。该司总经理李二桥对《财经》记者说,以普通吸管的成本为1个单位算,可降解塑料吸管成本约为2.5-3,纸质吸管为2。一般是大型连锁企业采购这种成本较高的可降解塑料吸管。
山西生产可降解塑料制品的龙头企业纽维尔环保科技有限公司,于2015年开始以可降解塑料生产一次性餐具等产品。该司负责人马志宾告诉《财经》记者,公司于2019年和2022年扩大了可降解塑料制品的产能。但2023年以来,产能开始出现闲置,因为市场增量有限,且新进入者越来越多。目前仍有一些产业园邀请公司入驻,但现在已经不宜再扩大可降解塑料的投资。等待政策进一步明确后再决定是否继续扩大可降解塑料产能。
可降解塑料频遭质疑
可降解塑料产业发展较预期放缓的另一个因素是:降解性能和相应的环境影响受到质疑。
环保组织自然之友的垃圾减量项目主任孙敬华做北京塑料污染治理调研时,将一根标注为PLA(聚乳酸)可降解的塑料吸管埋在了办公室的花盆里。半年后,吸管的外观没有任何变化。
孙敬华拿着她在北京商超、餐饮店搜集的各类标注着可降解塑料的吸管、餐盒、包装袋,对《财经》记者说,这些可降解塑料制品使用后并没有进入可快速降解的环境中,最终是与其他垃圾一起进入了填埋场或焚烧厂。可降解塑料产品缺乏有效管理,部分伪降解产品会变成塑料微颗粒,造成更严重的环境污染。建议对可降解塑料进行科学评估,避免用“有问题的替代品”替代传统塑料。
清华大学化工系高分子实验室主任郭宝华教授从事高分子材料研究30余年,经历了可降解塑料从无到有的过程。郭宝华对《财经》记者表示,上世纪90年代商业化生产的可降解塑料是在光、氧作用下,通过加入相关助剂,促使塑料快速降解。这类可降解塑料在自然环境中不能实现全环境域降解,在无光、低温环境下很难降解,不能满足废弃后消除环境影响的要求。
郭宝华说,以PLA、PBAT等为代表的生物降解塑料产品,是以自然环境中的微生物为媒介,使其快速降解。这类塑料称为全生物降解塑料,废弃遗撒到环境中不会造成环境负担。
光、氧降解塑料已经在很多国家被认定为是“伪降解”的材料,但全生物降解塑料的降解时间、程度,存在较多争议。
全生物降解塑料实质是以微生物推动降解,目前市面上有超过20种相关产品,其中有三类产品的规模较大:一是主要以植物淀粉为原料的淀粉基塑料;二是使用可再生的植物资源(主要是玉米)提炼生产的聚乳酸(PLA)聚合物;三是以石油副产品为原料生产的二元酸二元醇共聚酯(PBS,PBSA,PBAT,可称为PBS类塑料)。
据零萌公益、自然之友等多家环保组织调研,在北京,大型超市大多以全生物可降解塑料袋替代了传统塑料袋;餐饮门店的外卖打包袋则有多种新兴的替代材料,例如光、氧降解塑料,无纺布,铝塑复合材质等;而对价格最敏感的农贸市场,“新限塑令”要求禁用不可降解塑料袋的期限是2025年底,因此目前还在大量使用传统塑料袋。
《财经》记者采访了十余位来自环保界、学术界,以及生产生物降解塑料制品的企业界人士,他们共同的观点是:光、氧降解塑料制品应该被禁止使用,它们没有减缓,而是加剧了塑料污染。但是,对于生物降解塑料的使用,这些人观点迥异。
反对生物降解塑料者的理由归纳起来是:大部分市面上的生物降解塑料需要工业堆肥条件才可以完全降解,但工业堆肥设施只在少数国家有大规模的发展。绝大多数的生物可降解塑料最终流向与普通塑料相同,进入填埋场、焚烧厂,或流入自然环境。在自然环境中,生物降解塑料到底多久可以完全降解,不同性状的产品在不同的自然环境结论都不相同,缺乏具有普适性的权威验证。
生物降解塑料靠谱吗?
生物降解塑料目前明确的降解路径是堆肥降解,包括工业堆肥和家庭堆肥两种。两者的规模、条件可控性和温度不同,可降解的产品也不同。工业堆肥的温度要求维持在50摄氏度-65摄氏度,家庭堆肥的温度一般低于45摄氏度。
家庭堆肥模式在全球范围分布非常分散,工业堆肥以及上下游产业链只在少数国家比较完善,例如意大利的工业堆肥设施基本可以覆盖全国产生的有机废弃物,并且产生的堆肥也有后端市场可以售卖;在美国、西班牙等国,工业堆肥设施存在于少数地区,没有覆盖全国。中国以及全球绝大多数国家,都没有适合大规模处理可降解塑料的工业堆肥设施。目前的餐厨垃圾处理设施的工艺不能有效处理可降解塑料。
清华大学环境学院与中石化2022年9月联合发布的《可降解塑料的环境影响评价与政策支撑研究报告》称,中国可降解塑料接近97%的比例流向受控焚烧与卫生填埋设施,直接进入自然环境的可降解塑料占比约3%。但是只有不到0.01%可降解塑料进入真正可降解的环境,即工业堆肥与厌氧消化的发酵降解设施。
上述报告称,可降解塑料的测试周期为180天,而且仅以工业堆肥条件作为可降解塑料评价标准。实际中,中国厨余垃圾处理设施消化的时间周期一般在20至40天,且厌氧发酵是主要的方式,而生物可降解塑料所需的条件多为湿式厌氧消化条件。
该报告的负责人温宗国团队现场调研的结论是:目前进入工业堆肥、厌氧发酵等生物质处理设施的可降解塑料,绝大多数与传统塑料一样会被作为杂质由设备分拣出,没有进入生物质降解发酵环节,无法实现其降解特性的环境优势。
生物降解塑料工业堆肥后生成的物质也有争议。全氟和多氟烷基物质(PFAS)是近年备受关注的一组化学品,广泛用于很多产品,包括一些可降解塑料制品。自2019年起,美国的多个堆肥相关机构,包括“有机物回收权威”(BioCycle)组织,美国堆肥协会(US composting council)等,都在堆肥厂的产品中测出了高浓度的PFAS,其中一部分来源于可堆肥塑料制品。人们已认识到PFAS对健康的风险,中国把PFAS已列入2023年版的《重点管控新污染物清单》。