我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)起步較早，產(chǎn)品品類較全，對傳統(tǒng)塑料的替代性較強(qiáng)。我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)與西方發(fā)達(dá)國家差距并不大，部分產(chǎn)品性能也能夠趕上甚至超越歐美國家標(biāo)準(zhǔn)。本文通過解讀當(dāng)前可降解塑料的主要生產(chǎn)工藝，對未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)行探討。
可降解塑料產(chǎn)業(yè)
我國可降解塑料產(chǎn)品品類齊全，包括淀粉基塑料、PBS(包括PBAT和PBSA)、PLA、PHA和PCL。由于淀粉基塑料存在降解殘留和不可完全分子化降解等問題，在美國、亞洲等后發(fā)市場并未獲得認(rèn)可，本文后續(xù)不再對其進(jìn)行分析。
我國可降解塑料品成本較高 替代進(jìn)程阻礙大
隨著政府對塑料污染的重視程度不斷提升，我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)迎來快速發(fā)展，各類產(chǎn)品較為齊全。但我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)分布較為分散，難以形成規(guī)模效應(yīng)，同時由于前期政策執(zhí)行不及預(yù)期，致使產(chǎn)能利用率較低，企業(yè)投入研發(fā)的意愿較低。這導(dǎo)致我國可降解塑料的生產(chǎn)成本較高，對市場化替代傳統(tǒng)塑料形成較大阻礙。
2019國內(nèi)可降解塑料和聚乙烯塑料價格比
從上表中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，除了淀粉基塑料外，其他可降解塑料的平均售價均為傳統(tǒng)塑料的1.67~8.4倍。在對于成本和性能敏感的領(lǐng)域，傳統(tǒng)塑料在體量、價格和綜合性能上仍然保持著優(yōu)勢，可降解塑料的替代難度較大。目前，我國可降解塑料主要替代的是一類政策驅(qū)動下的，對價格敏感度相對較低的傳統(tǒng)塑料領(lǐng)域。
PLA和PBAT成本相對較低 有望成為未來產(chǎn)業(yè)主流產(chǎn)品
PLA是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物。目前聚乳酸的生產(chǎn)主要通過對玉米、薯類、甜菜等農(nóng)作物進(jìn)行深加工，得到塘渣，經(jīng)過發(fā)酵、萃取、離心、離子交換、濃縮等工藝生成交酯，然后通過開環(huán)聚合工藝將交酯脫水生成低聚合物，最后經(jīng)過干燥、沉淀等工序制得聚乳酸。
PLA生產(chǎn)流程
PLA在生物降解塑料中具有相對較低的成本。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年我國PLA每噸的成本為14554元/噸，相較于其他品類的可降解塑料來說，有一定的成本優(yōu)勢。從PLA的成本構(gòu)成來看，原材料單耗為10301元/噸，占PLA成本總額的70.78%，未來有望通過技術(shù)進(jìn)步降低原材料成本，從而推動PLA價格下行。
PLA成本構(gòu)成
PBAT一般以脂肪族酸、丁二醇為原料，經(jīng)石化途徑或生物發(fā)酵等方式制造。PBAT成本較PLA更低：一方面，PBAT的上游原材料是煤和石油提煉的丁二醇和丁二酸，價格相對低廉；另一方面，我國石化行業(yè)發(fā)展多年，化學(xué)成分提純有多年的技術(shù)積累，成本相對較低。
PBAT生產(chǎn)流程
PBAT的成本構(gòu)成
PLA和PBAT性能較好，成本在當(dāng)前各類可降解塑料中相對較低，經(jīng)濟(jì)替代性較好，行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆LA透明性好，具有良好的生物相容性，可用于生產(chǎn)日用塑料制品，薄膜，醫(yī)用產(chǎn)品包裝等；PBAT由較好的穩(wěn)定性和力學(xué)性能，可用于生產(chǎn)一次性日用品、包裝材料、農(nóng)用薄膜等領(lǐng)域。二者使用后都能被自然界中的微生物完全降解，將有望成為未來主流的可降解塑料產(chǎn)品。
PHA性能優(yōu)異 未來應(yīng)用空間有望進(jìn)一步拓展
PHAs類可降解塑料是多種微生物合成的細(xì)胞內(nèi)聚酯，在生物體內(nèi)主要是以碳源儲存體存在，具備類似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具備的生物可降解性、生物相容性、光學(xué)活性、壓電性、氣體相隔性等許多優(yōu)秀性能。
PHA生產(chǎn)流程
由于生產(chǎn)成本過高，因而PHA的應(yīng)用范圍相對有限，目前僅應(yīng)用于人造骨釘、藥物載體、人造血管、縫合線等醫(yī)用植入材料高附加值領(lǐng)域，未來隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，PHA的應(yīng)用領(lǐng)域有望拓寬至農(nóng)用地膜、日常塑料等領(lǐng)域。
結(jié)語
總體來看，產(chǎn)品性能并不是我國可降解塑料發(fā)展的瓶頸，制造成本才是決定可降解塑料能否市場化替代傳統(tǒng)塑料的關(guān)鍵因素。在我國可降解塑料的主要品類中，PLA、PBAT憑借優(yōu)異的性能和相對較低的成本，未來有望成為市場的主流產(chǎn)品，是可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。此外，PHA性能表現(xiàn)優(yōu)異，但目前制造成本太高，應(yīng)用范圍有限，未來隨著生產(chǎn)工藝的成熟，其應(yīng)用空間有望進(jìn)一步拓寬。
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