用綠色替代方案擊退“包裝刺客”

　　兩包零食包裝費近10元、18元麻辣燙外賣包裝費6元、13元奶茶打包費4元……

　　近日，“包裝刺客”在網絡上引發熱議。除了虛高的打包費，外賣的一次性包裝材料還存在不可降解的問題，引發的“白色污染”將給人類的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，有望解決一次性塑料包裝綠色替代和低成本制造難題。

　　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%。這些數據背后還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的日常生活中，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降解，丟棄會引發“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。”

　　邊新超也是“一次性塑料包裝綠色替代與低成本制造技術”項目的負責人。他指出，近十年來，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。“但與傳統材料相比，生物降解材料的成本一直是制約其普遍推廣的重要因素。”

　　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，致力于聚乳酸生物降解材料的研發和產業化，已建立了國內首條萬噸級聚乳酸（PLA）生產線。“針對PLA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。”

　　“通過多年產學研合作，我們也發現生物降解材料產業化規模的增加，并不是降低材料成本的根本因素，技術進步和提升才是解決材料成本問題的關鍵。”邊新超表示，如何做到材料制備過程的綠色化、全流程環保，既是行業痛點，也是關注的焦點。

　　團隊發揮所長

　　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、中科院過程工程研究所等多家高校院所共同申報，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1“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》采訪時候表示，我們團隊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三分之二生命周期環境排放的調控策略。

　　周雅所在團隊的帶頭人是中國工程院院士楊志峰。團隊方向之一是環境系統工程，應用系統思維，綜合多學科交叉方法，對復雜環境問題進行分析、模擬、優化和研判，為環境污染防治和社會經濟可持續發展提供科學方法體系和綜合解決方案。

　　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》：“我們團隊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，為我國外賣行業綠色轉型、塑料包裝廢物減量、‘無廢城市’建設提供新模式。”

　　四川大學高分子材料工程國家重點實驗室研究員陳寧是項目課題5“實現生物可降解包裝薄膜低成本制造”的負責人，他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的難題，使環境友好塑料能夠替代不可降解的材料，并投入大規模生產。“為了解決這一難題，王琪院士已經在這個方向堅持了十余年。”陳寧說。

　　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。”

　　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還面臨資源環境影響不清、降解機理不明、制造成本偏高等難題，亟需建立一次性塑料包裝綠色替代和低成本制造的新方法新技術，開展工程示范。”邊新超向《中國科學報》介紹了立項的背景。

　　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中，并取得一定成效。

　　周雅告訴記者：“我們已經初步建立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。”

　　目前，周雅團隊正在跟參與企業開展對接，希望從行業尺度搭建生命周期數據庫。“調研中我們發現基礎數據存在缺失，希望能構建中國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。”

　　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積累。他說：“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。”

　　邊新超介紹，該項目完成后，將建成15萬噸/年丙交酯和15萬噸/年聚乳酸生產線，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。

　　他也指出目前遇到的一些困難：“我們團隊在研發中面臨著關鍵材料純度問題，設備國產化問題，關鍵催化劑的優化問題，高性能制品開發問題，以及材料降解機理不完全明晰等諸多問題，還需要一一攻關。”