时间: 2024-05-29 17:53:26 | 作者: 底座系列
传统塑料制品在生产及回收环节对环境影响极为严重，是亟待解决的环境污染问题之一，可降解材料不仅环保，还可推动资源循环和可持续利用，已成为全世界应对塑料污染的重要解决方案。可降解材料是指在自然条件如土壤、水环境、光照或特定条件如堆肥化条件或厌氧消化条件下，由微生物或光照等自然因素作用，降解为二氧化碳、水等小分子的材料。
按照材料成分，可大致分为生物基可降解材料、石油基可降解材料、二氧化碳基可降解材料等：
主要应用于可降解吸管、一次性餐具、纸塑复合纸杯等食品领域及快递包装、一次性购物袋、化妆品包装等包装材料领域。
主要应用于手术缝合线、人造骨、人造皮肤、医用支架、骨科针、支架、伤口敷料等医用材料及植入器械等领域。
兴起于20世纪50年代，为解决白色污染问题，研究者从塑料光照老化角度研究可降解材料，但这类材料受光照等因素影响较大，降解时间难以控制，同时存在伪降解的问题，易对环境能够造成潜在危害。
在20世纪80年代中期，研究者开始研究破坏性生物降解材料，通过在传统塑料中加入淀粉、小麦等生物材料，提升其生物降解性能，但这类材料的生物降解速度不理想，强度、韧性等性能受到生物材料影响有所降低，同时在降解过程中有几率存在中间产物，使降解过程变得难以控制。
近年来，以PLA为代表的生物降解材料得到逐步发展，这类材料可在细菌、真菌等微生物作用下完全分解成二氧化碳、水、甲烷或无机盐。第三代可降解材料实现了完全降解过程，是解决白色污染等环境问题的有效途径，应用广泛。
可降解材料是中国制造业绿色低碳发展的有效途径，是“十四五”时期重点发展的材料领域之一。2020年，国家发改委、生态环境部《关于逐步加强塑料污染治理的意见》发布，进一步禁止、限制塑料制品的生产、销售和使用，推广可降解塑料袋等替代产品，可降解材料迎来发展新机遇。近几年，《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”原材料工业发展规划》《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》等有关政策频出，大力支持生物降解材料高质量发展。
目前，光降解材料、光/生物双降解材料、水降解材料等技术尚不完全成熟，相关应用产品较少，而生物降解材料降解性能优异，是目前可降解材料应用的主流产品。2023年，中国生物降解材料产业规模达到156.1亿元，同比增长25.7%，相较2022年增长率会降低。从细分产品结构看，中国生物降解材料以PBS系列（包括PBATPBAPBSA等）为主，产业规模占比达到70%，其次是聚乳酸（PLA），占比为8%。由于聚乳酸（PLA）具备优秀能力的生物降解性及生物相容性，目前正迅速产业化，未来未来市场发展的潜力广阔。
在2020年《国家发改委、生态环境部关于逐步加强塑料污染治理的意见》发布后，中国生物降解材料产业规模大幅度的增加，其中快递包装、一次性餐具、一次性购物袋等食品及包装领域应用渗透率提升迅速，目前食品及包装领域在中国生物降解材料应用结构占比超过90%，是生物降解材料最主要的应用领域。其次为农用地膜等农业领域应用，受生产技术影响，目前生物降解材料很难满足全国各地不同自然条件对地膜的要求，同时因价格较高，农业领域渗透率提升较慢。医用材料及器械领域是生物降解材料的高价值应用领域，随着植入器械等产品的生产及应用技术逐渐突破，未来市场有望大幅提升。
随着环保意识的提高，人们对可降解材料的需求将持续不断的增加。尤其是在医疗、包装、农业和纺织等领域，可降解材料的应用将愈来愈普遍。得益于环境保护意识的提高和可持续发展的需求增加，可降解材料产业规模将呈现显著增长趋势，2027年，中国的可降解材料产业规模预计将达到324.1亿元，同比增长19.5%。
随着材料合成技术的持续改进和优化，新的可降解材料如聚乳酸、聚3-羟基烷酸酯(PHA)等不断涌现，为市场提供了更多选择。可降解材料的性能稳定性和常规使用的寿命未来将持续提升，降解速率将不断加快。未来在医疗领域，可降解材料能够适用于制备骨修复材料、药物控释系统等；在农业领域，可降解材料则可用于土壤修复和植物包装等。这些创新应用将为可降解材料提供了更广阔的市场空间，与此同时材料的生产所带来的成本将逐步降低，逐渐从生物医学领域、包装等日用品领域及农业生产领域进入到飞机、汽车等装备材料领域。
核心技术储备不足：中国在可降解材料工业化生产上遇到一定技术瓶颈，科研转化困难、创造新兴事物的能力不足及高技术壁垒导致部分技术与发达国家差距明显，限制了可降解材料性能的优化。
生产所带来的成本依然高企：淀粉基生物降解材料产业化程度较高，价格与石油基可降解材料相当，而PLA受农作物和乳酸生产成本影响，成本比较高，PHA作为微生物合成的高分子聚合物，分离提取难度大，成本也偏高。整体看来，降解性能优异的生物基降解材料的成本仍较高，限制了其市场化应用。
材料应用空间存在限制：尽管中国在可降解材料领域取得了一定的进展，但年产量仍然不能够满足市场的消费需求，导致中国市场供应短缺的问题相对突出。另一方面，可降解材料的应用场景范围目前仍受到一定的限制，目前大多分布在在包装和农业等民用领域，高端领域应用拓展不足。
一是强化核心研发技术攻关。以重点研发计划为依托，突破关键技术瓶颈。通过深入研究改性技术和复合材料制备方法，一直在优化可降解材料的综合性能，提升其在各领域应用的竞争力和市场适应性。
二是深化实施创新资源整合。充分的发挥企业在创新体系中的主体作用。鼓励企业加强与高校、科研院所的紧密合作，通过联合项目攻关、专家客座交流、技术入股等方式，实现资源共享和优势互补。同时，加强科研成果的转化应用，通过技术转化落地，推动可降解材料产业向更高水平、更广阔领域发展。
三是加快培育特色产业集群。通过优化生产的基本工艺、引进先进生产装置、增设生产线等方式推动PLA、PHA等材料发展，持续扩大材料产能，结合地区资源优势和市场需求，选择具有潜力的产业项目进行重点布局，推动形成一批具有核心竞争力的特色产业集群。同时注重推动产业高端化、绿色化发展，通过引进先进的技术、优化产业体系提高产业整体水平和可持续发展能力。
四是持续扩展材料应用领域。持续深入推动“双碳”战略，提升可降解材料产业化水平并拓展其应用场景，同时通过规模化生产减少相关成本，激发市场需求，从食品及包装、农业等领域进入到生物医药、飞机、汽车等高端、重大工程领域，为可降解材料产业的持续健康发展注入新动力。
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