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聚乳酸的生物降解,聚乳酸的来源和应用

我国生物降解性能是根据国标GBT20197-2006生物降解材料的定义、分类、标识及其测试方法测试,而国标则是参照美国ASTMD6400订立。使用聚乳酸材料跟纤维素做对比,通过二氧化碳释放曲线,来测它的生物降解率。

测定二氧化碳的方法则是依据ISO14855, 试验中由于后续二氧化的释放量较小,测试误差比较大。所以一般测到105天,如果生物分解率超过60%,实验就可以终止,会判定是属于什么材料。当然,会跟天然物质,比如木质素做对比。如果两条曲线基本吻合,而且105天时又超过了60%,基本上判定是一类真正的可降解材料。

聚乳酸这一类可堆肥材料处理途径就只能进行堆肥吗?如果没有堆肥场,堆肥设施怎么办?

实际上可堆肥材料除了堆肥处理,还有其他的处理方式,比如燃烧。跟塑料比,聚乳酸完全燃烧的产物是二氧化碳和水,不会污染。也可以进行填埋,虽然降解速度比较慢,但至少不污染地下水,不破坏植物生长,不浪费耕地。当然还有可以回收,不过回收的成本比较高。

在讲到聚乳酸材料来源于木薯、玉米时,很多人会问:人类粮食都拿去做高分子材料了,会不会影响粮食安全呢?这个问题大家很关心,当然这样想也是对的,如果我们真的没东西吃,必然是事先保证粮食安全,不可能先去做高分子材料对不对。

但是从客观角度来讲,这个担心是多余的,利用植物淀粉生产聚乳酸材料,并不会影响粮食产业。全球玉米产量是10亿吨/年,其中80%用于饲料和燃料,做成燃料乙醇烧掉50%左右,饲料30%左右。用在粮食上大概仅有10%,约1亿吨。

假设PLA产量每年200万吨,也就是消耗600万吨的玉米,占0.6%。我们的粮食产量大量过剩,现在中国还有2亿吨陈粮。除了玉米外,其他农作物,比如木薯全球年产量有3亿吨,60%的产量用在工业上,并不是人类粮食。

聚乳酸的应用

聚乳酸的应用,比较知名的是纸杯。纸杯里有一层膜,传统纸杯用的是PE膜,现在美国从西雅图星巴克开始,已经将PE膜换成聚乳酸膜,而且杯盖现在基本上用聚乳酸材料来做。

2018年吸管很火,全球都在去塑料吸管,聚乳酸吸管就可以用在这。比如说星巴克宣布2020年之前停售塑料吸管,中国的吸管大王就在做聚乳酸吸管。所以可堆肥材料主要是看跟什么东西处理,跟传统塑料一起处理肯定不行,跟厨余一起处理就没问题,跟纸一起处理也可以。

聚乳酸除了做一次性产品,也做一些其他产品,比如日用品,中国有个比较知名的品牌「谷的家」,就用聚乳酸做成日用品,做成日用品并不是为了降解,是利用聚乳酸材料高食品安全性。同时,聚乳酸材料有很高的强度,敲起来好像陶瓷一样,以及高光亮性,比其他塑料亮很多。

这类聚乳酸产品在中国市场上也可以随便买到,运用的虽然不是其生物降解性,但用完数年,最后废弃,比传统塑料的危害肯定小很多的。

另外还有在3D打印耗材上面的应用。图片上展示的月球灯,就是用聚乳酸材料打印的,这类打印叫做FDM3D打印,它的耗材90%以上是聚乳酸材料。因为聚乳酸材料打印时不但没有臭味,还有甜甜的香味。

另外,它的尺寸稳定性很好,不容易变形,收缩率小。当然聚乳酸材料打印出来的模型废弃了,也可以降解。

聚乳酸材料的应用还有可以用在纤维上,做丝巾、茶叶包装、尿不湿、薄膜、窗口膜等不同用途。

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