欧洲杯网上推荐买球从PLA到PHA真正意义上的可降解吸管来了!
4年前,国家发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,从此,一次性塑料吸管退出餐饮业。这个“禁管令”对整个生产行业产生了巨大的震动,也迫使传统聚丙烯吸管将逐渐被以聚乳酸(PLA)为首的全降解吸管所取代。
4年后,塑料吸管失去昔日霸主地位,PLA全降解吸管“溜”在了每一位茶客的嘴里。
当所有人都以为,PLA吸管在绿色生物降解塑料领域站稳脚跟的时候,PHA吸管“杀”出了一条烟火霓虹路。
PHA即聚羟基脂肪酸酯材料家族,是从细胞里长出的新材料。它在自然界可完全降解,无毒无害欧洲杯网上推荐买球。它由微生物利用淀粉或油脂合成。作为一种高分子材料,PHA不仅有类似石油基塑料的性能,还具备优异的耐热性、热封性、阻隔性、水解稳定性以及海洋可降解性。
在30年前,清华大学生命科学学院教授、合成与系统生物学中心主任陈国强就认定PHA是未来绿色材料的方向,并义无反顾地走上生物制造PHA的研发之路。在一次又一次碰壁,一次又一次闯关后,先后闯过发酵工艺提升、细菌形态改造、材料分离提取等难关,跨越了工业放大“死亡谷”。并在“小试”“中试”与规模化生产中得到验证,最终,实现PHA的量产。如今,市面上所有的PHA技术,都是源自这里。
30年后,PHA开始在餐具、食品包装、3D打印、纺织纤维、医疗器械等诸多领域探索应用。
“相比PLA,PHA的降解性能更佳。”中国船舶集团第八研究院中船鹏力(南京)塑造科技有限公司材料研发主管刘之烨说:“PLA需要在工业堆肥的条件下,才能实现降解,但PHA可以在海水和全环境下得到降解,这就是两者最大的差别。”
PLA学名聚乳酸,由可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成,这类原料纯天然、可再生,使用后在堆肥条件下45天就能分解为水和二氧化碳,不会对环境产生污染。除了具备显著的环保优势外,PLA吸管的外观和性能均非常接近传统塑料吸管,具有良好的光泽度和透明度,保质期可达12个月,是塑料吸管理想的替代品。
PHA吸管则自带“海洋风”气质。首先,用“取之自然,馈之自然”的标题来形容它是最贴切不过的,因为PHA吸管的原料来源于秸秆水解液、餐厨处理产物、废甘油、废糖蜜、废乙酸等绿色碳源,均属于非粮生物基材料,既然是非粮生物基,那新产品也自然不会引发所谓的粮食危机。其次,与市面上常见的可降解材料产品相比,PHA吸管可在土壤、海水、陆地填满等多环境下实现降解,这等优异的环保性能,属实难得。最后,PHA吸管的生产过程使用了更低的能耗,加之有效利用了各类废料及合成生物技术,使得产品大幅度提升了降解速度,并可以实现完全自然降解,令产品的生命周期呈现更少的碳排放,有效助力了双碳目标的达成。
目前,国内主要有北京蓝晶微生物、北京微构工场、深圳麦德发在做PHA材料,但基本上还处于中试放大阶段,仍在持续探索下游应用。
虽然PHA的技术难关和成果转化已经被双双拿下,但要将PHA真正落到吸管上,还存在不少难题。
首先,PHA的结晶速度非常慢,且玻璃化转变温度较低,这就导致PHA难以加工定型,同时PHA会出现后结晶进而导致产品变脆。其次,PHA的热稳定性非常差,在加工时极易出现分解,进而加大了加工难度。
因此,既要将PHA应用到吸管上,又要让茶客拥抱“舌尖上的味道”,能同时破解这两大难题的,国内只有鹏力塑造做到了。
“目前国内还没有一家企业将PHA应用到吸管上,但是我们可以。”刘之烨说。继2016年开始研发并推出纸吸管和PLA吸管后,鹏力塑造在今年成功研制出PHA吸管,为环保新材料研发领域再添一笔“新作”。
从全球看,PHA产品只有在美国、日本有小批量的使用,但这些产品并不能达到真正意义上的海水降解。“因为这些PHA产品中混合了部分的PLA,以提高加工性能。”刘之烨说:“这就破坏了PHA材料的最大亮点——海水及全环境下降解。”
为了实现真正意义上的PHA吸管,鹏力塑造通过自主研发的材料配方技术和装备技术,提高了PHA的性能,更让新产品满足了日常使用需求。
刘之烨介绍,从性能上,通过几种加工工艺,诱导PHA结晶及结构重组,探索各种结构和工艺参数的热力学和动力学影响,挖掘新概念,总结规律性的理论,以Flash DSC的表征研究PHA的结晶动力学,改善PHA结晶速度慢、韧性差的问题;以自制抗水解剂精准捕捉热分解产生的羧基,多点交联,动态持续修复水解的酯基分子链,改善PHA在加工中出现分解的问题。
从装备上,通过设计不同双螺杆组合,控制模具的热平衡和模具的热传导,改进加工设备及工艺,保证PHA在保压和冷却成型阶段,处于PHA的等温结晶状态,进一步提高PHA在加工过程中的结晶速率,缩短成型周期,并有效改善PHA加工过程中出现热分解,最终制成综合性能优异的PHA制品。
一根看起来毫不起眼的PHA吸管,蕴藏着这么多的“技术机关”。而这样一根“宿命落入尘土”的吸管要和PLA吸管一样,在市面上大步通行,走上“普及”赛道,还需要一段时间。
目前,持证“上岗”的纸吸管和PLA吸管,已经被大众所接受,但专家表示,无论纸吸管还是PLA材质吸管,都不是绿色环保的“终极形态”。有实验表明,PHA吸管可以在短短58天内实现完全的海洋生物降解,该吸管还能轻松应对各种热饮,从滚烫的咖啡到热腾腾的茶水,都能安全使用,无需担心吸管会因为高温而变形或释放有害物质。
刘之烨说:“PHA吸管还没有实现量产化,最重要的原因就是贵。”预计在未来的3~5年,在相关政策扶持下,PHA吸管可以实现小批量的量产。
目前,鹏力塑造正在积极联合国内头部品牌商,计划在特定的活动款上使用PHA吸管的包产,同时利用海外区域性法规的条件,对接海外客户,推动PHA吸管“走出去”。
除了研发PHA吸管,鹏力塑造还全力打造了PHA全系列产品(餐饮包装耗材),包括杯子、杯盖、刀叉勺、纸塑复合等。以PHA纸杯为例,鹏力塑造改变了传统的纸杯PE内膜涂层,转为PHA涂覆,实现纸塑复合。“这样,一个被丢弃的纸杯降解为二氧化碳和水,重新返回地球,形成真正的可持续。”刘之烨说。
在最近召开的全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上,习强调,要瞄准未来科技和产业发展制高点,加快新一代信息技术、人工智能、量子科技、生物科技、新能源、新材料等领域科技创新,培育发展新兴产业和未来产业。
推动产品的持续创新是鹏力塑造的重要引擎。未来,鹏力塑造将持续优化丰富PHA全降解产品品类,不断探索、优化并形成科学的包装耗材解决方案,以新技术、新材料、新产品驱动新质生产力,为绿色地球贡献鹏力力量。
下一步,随着科技创新和产业创新深度融合,PHA产业化水平将不断提高,塑料垃圾对自然生态系统的破坏将进一步减少,未来的市场,PHA吸管是值得被茶客期待的。(赵芸 连金红)