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    新聞動態

    【中國科學報】用低成本“綠色方案”擊退“包裝刺客”

    時間:2023-04-17

      兩包零食的包裝費近10元、18元麻辣燙的外賣包裝費6元、13元一杯奶茶的打包費4元……

      近日,“包裝刺客”現象在網絡上引發熱議,即一些外賣商家將包裝費這一經營成本暗自轉嫁給消費者。實際上,除了較高的打包費外,一次性包裝材料還存在不可降解的問題,引發的“白色污染”將給人類生存環境帶來直接危害。

      如何治理白色污染?不久前,國家重點研發計劃“循環經濟關鍵技術與裝備”重點專項“一次性塑料包裝綠色替代與低成本制造技術”項目獲得科技部資助,有望實現一次性塑料包裝綠色替代和低成本制造。

      瞄準行業痛點

      中國互聯網絡信息中心發布的第51次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示,截至2022年12月,我國網上外賣用戶規模達5.21億,占網民整體的48.8%。這些數據背后有不計其數的一次性餐盒、打包袋。

      如今,一次性包裝材料在人們日常生活中,尤其是快遞和外賣如此便捷的當下非常普遍。然而,傳統一次性包裝材料難以降解,被丟棄后會引發“白色污染”。

      中國科學院長春應用化學研究所(以下簡稱長春應化所)研究員邊新超向《中國科學報》介紹了“白色污染”的主要危害:“一次性包裝材料在土壤中不斷累積,會影響農作物吸收養分和水分,導致農作物減產、土地板結,影響可持續利用;陸地或水體中的塑料袋被動物當作食物吞入,導致動物死亡;微塑料滲入人體中,會對人體健康造成危害?!?/p>

      邊新超是“一次性塑料包裝綠色替代與低成本制造技術”項目負責人。他指出,近10年來,隨著我國倡導綠色低碳發展,科技部加大了對生態環保材料項目的支持力度,生物降解材料研發和產業化取得了較快進展?!暗c傳統材料相比,生物降解材料的成本一直是制約其普遍推廣的重要因素?!?/p>

      邊新超的導師、長春應化所陳學思院士帶領團隊,從2000年開始與企業合作,致力于聚乳酸(PLA)生物降解材料的研發和產業化,已建立了國內首條萬噸級PLA生產線?!搬槍LA關鍵單體丙交酯‘卡脖子’技術,我們率先提出了乳酸一步法合成丙交酯的工業化新路線,將環氧丙烷單體轉化率從30%提高到90%以上,目前均完成了百噸級中試?!?/p>

      “通過多年產學研合作,我們發現生物降解材料產業化規模的擴大并不是降低材料成本的根本因素,技術的進步和提升才是解決材料成本問題的關鍵?!边呅鲁硎?,如何做到材料制備過程綠色化、全流程環保,既是行業痛點,也是關注焦點。

      依托各自特長深度合作

      2022年,科技部發布了“循環經濟關鍵技術與裝備”專項,將“一次性塑料包裝綠色替代與低成本制造技術”項目列入指南。長春應化所牽頭聯合海正生材、金發科技、聯泓新材等企業以及四川大學、北京師范大學、廣東工業大學、中國科學院過程工程研究所等多家高校和科研院所共同申報,于2022年11月獲得立項支持。

      廣東工業大學教授周雅是該項目課題之一“生物可降解塑料包裝全生命周期資源環境影響評價”的負責人。她在接受《中國科學報》采訪時表示:“我們主要關注外賣等新興產業全生命周期環境影響及減污降碳優化調控策略,建立了聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等塑料包裝全生命周期清單,提出降低傳統塑料包裝2/3生命周期環境排放的調控策略?!?/p>

      周雅所在團隊的帶頭人是中國工程院院士楊志峰。產業生態與綠色發展是團隊特色方向。該方向主要應用系統思維,綜合多學科交叉方法,開展多系統、多過程、多要素的模擬與調控,形成“源頭-過程-末端-循環”的系統化管控研究體系,從系統層面解決環境生態問題。

      2022年,聯合國環境大會最新通過的決議提出,對塑料進行全生命周期管理,在設計階段就將塑料產品的重復使用和回收利用納入考量,并且著眼于多樣化治理塑料污染。

      周雅告訴《中國科學報》:“我們曾通過定量我國城市外賣垃圾產量及生命周期環境排放,提出重復使用餐盒的替代方案,為我國外賣行業綠色轉型、塑料包裝廢物減量、‘無廢城市’建設提供了新模式?!?/p>

      四川大學高分子材料工程國家重點實驗室研究員陳寧是該項目另一課題“生物可降解塑料包裝低成本制造關鍵技術及示范”的負責人,來自中國工程院院士王琪團隊。

      王琪團隊開展的一項研究工作就是解決聚乙烯醇熱塑加工難題,使環境友好塑料替代不可降解的材料,并投入大規模生產?!盀榱私鉀Q這一難題,王琪院士已經在這個方向堅持了10余年?!标悓幷f。

      近年來,王琪團隊成功實現了無機納米粒子在聚合物基體中的良好分散和高填充。團隊還進一步發展了固相剪切碾磨加工技術,實現了生物質秸稈、無機粉體填充生物可降解塑料的成型加工,制備了高性能全生物降解塑料制品。

      邊新超說:“該項目需要各單位優勢互補、強強聯合,緊密圍繞既定目標,將環境、化工、材料、管理等多學科深度融合,依托各自的研究特長進行合作?!?/p>

      降低生產成本30%

      “生物可降解塑料包裝代替傳統一次性塑料包裝是解決‘白色污染’的重要途徑之一,然而推廣生物可降解塑料面臨資源環境影響未知、降解機理不明、制造成本偏高等難題,亟須探索一次性塑料包裝綠色替代和低成本制造的新方法和新技術,開展工程示范?!边呅鲁颉吨袊茖W報》介紹了立項背景。

      雖然項目立項不到半年,但是各單位的工作已經在有序開展,并取得一定成效。

      周雅告訴記者:“我們已經初步建立生物可降解塑料包裝全生命周期減排多維調控機制,為一次性塑料包裝綠色替代提供科學依據?!?/p>

      目前,周雅團隊正在跟參與企業對接,希望從行業尺度搭建生命周期數據庫?!罢{研中我們發現基礎數據存在缺失,希望構建中國生物可降解塑料包裝生命周期數據庫,推動綠色低碳可持續發展?!?/p>

      陳寧團隊負責研發的多組分生物可降解塑料的無機粉體高填充技術已有多年積累。他告訴記者:“我們將與企業協同合作,在降低材料成本的同時提高包裝制品的性能?!?/p>

      邊新超介紹,該項目完成后,將建成15萬噸/年丙交酯生產線、15萬噸/年PLA生產線、5萬噸/年二氧化碳基可降解塑料生產線,以及1萬噸/年改性生物可降解塑料生產線等4個產業化示范工程。

      不過,他也坦言,目前還面臨著一系列挑戰,如關鍵材料純度、設備國產化、關鍵催化劑優化、高性能制品開發,以及材料降解機理不完全明晰等諸多問題,尚需要一 一攻關。

      “我們最終生產的可降解包裝薄膜較市場同類產品有望降低生產成本30%以上?!边呅鲁嘎?,低成本生物降解材料預計率先在購物袋、一次性餐具餐盒、一次性吸管、紙杯等領域推廣應用。

      《中國科學報》 (2023-04-17 第4版 轉移轉化)

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