资讯导航

新“限塑令”之下,秸秆覆膜餐盒是塑料餐盒的优质替代品吗?

发布日期:2020-09-04 15:16

来源:中国环境报   绿金汇

      今年1月,国家发展改革委、生态环境部印发《关于进一步加强塑料污染治理的意见》。与2007年国办发布的“限塑令”相比,新版“限塑令”明确提出“在餐饮外卖领域推广使用符合性能和食品安全要求的秸秆覆膜餐盒等生物基产品、可降解塑料袋等替代产品”。

      那么,秸秆覆膜餐盒的产业机会有多大?行业发展到什么阶段了?之前为何没发展起来?此次借着新版“限塑令”的东风,生物基产品行业能一飞冲天吗?针对以上问题,记者采访了全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会委员林存革。

秸秆覆膜餐盒可百分百降解,是塑料餐盒的优质替代品

中国环境报:从专业角度看,国家为何要推广使用秸秆覆膜餐盒?

      林存革:秸秆是成熟农作物茎、叶、穗部分的总称,通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物收获籽实后的剩余部分。收割农作物后秸秆如不及时处理,会影响小麦等秋播作物的播种。

      处理秸秆的方式一度很棘手——就地燃烧,会造成大气污染;作为肥料,秸秆制肥没有现代化肥使用起来高效快捷;作为饲料,因为秸秆中含有木质素、纤维素,除了个别反刍动物外,一般家畜无法食用,因此也无法大面积应用于畜牧业。

      应该说,覆膜餐盒等生物基产品的制造是消化秸秆的理想选择。在我国,秸秆有庞大的供应量,外卖餐盒有广泛的需求量。同时,对秸秆和外卖餐盒处理不当,都会对生态环境造成伤害。

      如果能将秸秆制成外卖餐盒,既可以对塑料餐盒进行广泛替代,又可以最大化消化秸秆剩余。秸秆可以充分降解,对生态环境友好,符合我国生态文明建设的要求。

中国环境报:秸秆等生物基产品对生态环境有影响吗?

      林存革:秸秆由植物通过光合作用转化而来,是重要的可再生资源,秸秆资源作为制备高分子材料的原料,可实现二氧化碳零排放,对缓解温室效应具有很好的作用,是“绿色化”“环保化”非粮源材料的最佳选择。

      应该说,加快秸秆资源在高分子材料技术领域的转化应用,对解决环境污染问题具有极其重要的意义。

      秸秆制品最大的特点是在非工业条件下可以实现百分百降解。比如,秸秆在自然条件如土壤、沙土、江河湖海中,或者在特定条件如厌氧消化条件下,或者在水性培养液等有类似如细菌、霉菌和藻类微生物条件下,都可以诱发降解,变成二氧化碳、水、甲烷等物质,最终成为自然界中碳素循环的组成部分。全程不会对生态环境造成任何负担。

      当然,自然降解过程十分缓慢,目前实验室还无法跟踪测评秸秆产品从性能下降到崩解再到降解的过程。

      相对于自然降解,秸秆也可通过工业堆肥(商业堆肥)的方法,在20~30天内快速实现百分之百降解。

      目前全球范围内,工业堆肥(商业堆肥)技术非常成熟,有一套全球标准化流程,即在温度45~60度之间,湿度85~90之间,菌群每平方厘米22亿的环境条件下,120天内秸秆制品的降解率能达到92%~94%。分解出来的成分是水、氢气和二氧化碳,分解过程对自然的负面影响为零。

中国环境报:如何看待淘宝上的一些秸秆类产品?

      林存革:目前我们在市场上看到的秸秆材料的碗、杯、牙刷等,严格意义上说,其秸秆含量都没超过5%,是混合了塑料成分的产品,这类产品无法充分降解,因此不能算是可充分分解的秸秆制品。

生物基制品目前尚有技术壁垒需要攻关

中国环境报:既然秸秆制品可以“一举多得”,为何此前没有大面积应用?

      林存革:狭义上讲,阻碍小麦秸秆大面积应用的主要成分是木质素。严格来说,木本植物和禾本植物中都有木质素,所有的木材、小麦秸秆研磨的纤维也都属于木质素的材料范围。

      早在1998年,我国就进行过对木质素的利用和研究。当时负责该项目的研究人员意识到,木质素可以填充到塑料中且经济效益可观。因为当时塑料价格如PP/PE/PS产品均价在人民币8000元/吨左右,但是木竹中的木质素磨成100目粒径的粉进行填充,价格也不过1000元/吨。

      虽然比塑料制品便宜,但是这种材料有局限性。秸秆中简单研磨出的木质素含糖量高,而糖分中的多糖醇会导致大量填充的物品变成黑褐色。因为当时的技术无法对糖类进行提纯,要么提纯后的产品价格过高,费用太大。

      对此,他们提出的办法是通过双氧水进行双氧化处理浸泡脱色,脱色后材料添加比例能从3%~10%左右增加到50%~60%左右。然而,双氧水处理会对环境造成严重污染,这是该产品没有大面积推广的主要原因之一。

中国环境报:秸秆制品有无成功的行业应用?

      林存革:有,虽然秸秆制品无法提纯糖分,但有利有弊,另一些行业也利用木质素发展起来了。比如一些家具建材行业,如室外地板由含有PP的可回收工业垃圾和50%~60%的秸秆制木质素构成。作为建材的填充品种,目前我国有几百家这类厂家,企业盈利可观,是秸秆制品商业化应用比较好的案例。

      然而这也仅限于建材补充这一个行业,应用在一次性材料和包装上,技术突破还是止步不前。前段时间,中科院广州甘蔗研究所通过技术手段提取了甘蔗中的蔗糖,目前正在进行热膜热压成型的工艺探索,开始时做纸制品茶盒,后来陆续研究出一些秸秆热压成型的一次性纸浆制品,比如今天我们在市面上见到的鸡蛋托、纸浆的花炮缓冲等产品。

      鸡蛋托是食品机械设备企业在热压发泡成型设备基础上的尝试,这类产品能够满足工业化的生产,目前能做到与塑料价格基本平行。

      同样在这种热压发泡技术下制备的餐盒,我们应该也在市面上见过。这类餐盒也完全具备了充分降解条件,因为它没有任何塑料,只是纤维素、玉米淀粉、无机物、发泡剂的组合,通过玉米淀粉在高温搅拌下充作粘稠剂。

      此外,秸秆热膜发泡成型技术产品不需要温度、湿度和菌群条件,废弃后在自然条件下也可以成功分解,目前来看降解效果非常好。当然自然环境也有差别,冬天和夏天、含水量高和低都会影响其降解速度。但所有原材料不外乎就是木质素、玉米淀粉、无机物,所以分子链的崩解过程是可以预期的。

      目前,按照我们在大自然中做的区域试验,无论是在海边,还是在干燥的城市,20天左右都能实现秸秆热膜发泡成型产品的自然分解。

成本过高是难以广泛普及的重要原因

中国环境报:此类产品的推广应用需要克服哪些困难?

      林存革:阻碍这个行业未来发展的主要因素是成本。一个产品的有效应用或是广泛的工业化,是工艺、技术、设备、配方等综合因素共同促成的结果。虽然秸秆原材料廉价,来源广泛,但是它的加工成本非常高。

      目前,我们的工艺、配方距离大面积规模化生产还有一定差距,这就造成了加工成本与一次性塑料制品相比没有价格优势。

      对市场来说,价格低廉是选择购买的重要因素之一。秸秆制品供需成本过高,企业的逐利本质和公众的理性经济人选择都决定了秸秆制品发展受限。

中国环境报:目前秸秆类成熟制品成本高企的原因是什么?有哪些降成本的举措吗?

      林存革:我们应从两个方面谈起,一是产品的设备方面,目前此类产品的生产制造工艺复杂,工艺流程长,中间工序多,对原料的要求苛刻,造成了生产设备一次性投入过高,且产能过低,这是造成高成本的主要原因。

      对此,我们应该加大制造设备的研发与应用,缩短工艺流程,减少中间工序。在产品的基本构成及原料的使用中,要进行必要的升级换代,在产品使用性能不降低的情况下,应减少单只产品的重量,即由原来的直降热压成型工艺升级为热压发泡成型工艺,使产品重量减轻30%~40%左右。

      二是解决秸秆原料供应与质量控制的问题。虽然自然界中秸秆资源丰富,但其结构复杂,难以充分认识和利用,绝大部分作为废物被烧掉,而未能发展成一种稳定可靠的原料体系。

      另外,秸秆质量难以稳定控制,采用不同种类植物或者不同制备工艺得到的秸秆,其木质素及纤维素在分子量、碳含量、杂质含量等方面的差异很大,这会对最终产品的性能和质量产生致命影响。

      因此,为了满足设备要求,必须要优化分离提纯工艺,建立可靠的秸秆原料供应体系与质量控制方法。

生物基高分子材料替代石化高分子材料,已是全球研发大趋势

中国环境报:有外卖小哥反馈,秸秆制的一次性餐盒遇热容易变软,快递过程中存在汤汁外溅,目前有技术可以克服吗?

       林存革:现在我们使用的秸秆餐具,是秸秆粉碎直降后由热压成型工艺制备而来,所制备的产品不耐水,更不耐油。

      为了解决此缺陷,我们通常在制品材料中添加一定比例的防油、防水的胶水,也就是传统意义上的覆膜处理,胶水在使用中遇热发生收缩,软化变形。

      再者,生产厂家为了降低成本,减轻了产品的重量,导致餐具壁变薄,造成了使用功能下降,我们要解决这个问题并保障产品使用功能优良,就要在不提高产品成本的情况下,使用热压发泡成型工艺产品。即在产品原料中添加30%~50%的玉米淀粉成分,使原料在制备成型过程中形成一个完整的立体网络结构,遍布产品内结构中的气泡空间。

      这样做,一方面减轻了产品的重量,节约了原材料;另一方面,扩大了降解的反应面积,起到支撑和链接作用,增加了餐具的韧性和强度。尤其是产品原料构成中添加了淀粉组成,使其具备了胶连反应,使产品具有了防油、防水的特性。

中国环境报:您如何看待该行业发展前景?

      林存革:目前生物基高分子材料产业在市场的份额尚不足2%,许多性能还不能同石化高分子材料相媲美。

      目前,我国的生物基高分子材料产业在关键单体制备技术、改性技术、产品示范上已经取得较大进展,产业链已经基本实现贯通,正处于快速发展阶段。

      当然也还存在一系列科研困难,但实现生物基高分子材料对石化高分子材料的有效替代,这一长期向好趋势不变。

      目前,生物基高分子材料的高度环境友好性、可持续发展性已引起各国政府和大企业的广泛重视。未来,随着各国政府对环境保护继续加大投入,生物基高分子材料必将发挥更大作用。

      关于价格高昂的问题,目前国家颁布政策大力支持该行业的深度发展,我相信随着限塑通道的进一步打通,未来对秸秆制品的需求会倒逼技术进步和成本压缩,行业前景应该说十分可观。

分享到:
更多资讯: