生物降解聚合物的分析及可持续性研究

生物降解聚合物的分析及可持续性研究

王和山 张惠 张婷

安徽开林新材料股份有限公司 安徽大学 安徽科技学院

摘要：本文旨在分析生物降解聚合物的特性和可持续性，以探讨其在解决塑料污染和推动可持续发展方面的作用和前景。首先，对生物降解聚合物的特性进行了深入分析，包括其生物降解性、可再生性和环境友好性等。其次，通过研究生物降解聚合物的可持续性，从降解性能、可持续生产和应用前景三个方面展开讨论，探索其在实际应用中的潜力和发展方向。通过这些分析，可以更好地认识生物降解聚合物的特点和优势，为其在环境保护和可持续发展中的应用提供科学依据和推动力。

关键词：可生物降解聚合物; 复合材料; 聚乳酸; 聚羟基烷酸酯; 聚己内酯;

引言：

随着全球塑料污染问题日益严重，生物降解聚合物作为一种可持续发展的替代材料备受关注。其具有生物降解性、可再生性和环境友好性等特点，在塑料替代和环境保护方面具有重要意义。其中，可生物降解聚合物由于其具有绿色、环境友好、资源节约等特点，正逐步成为引领当今世界科技创新和经济发展的又一个新的主导产业。[1]本文将对生物降解聚合物的分析及可持续性进行研究，探讨其在解决塑料污染和推动可持续发展方面的作用和价值。

1. 生物降解聚合物的特性分析

1.1 生物降解性

生物降解性指的是生物降解聚合物在自然环境中能够被微生物分解为简单的有机物或无机物，最终实现完全降解的能力。与传统塑料不同，生物降解聚合物具有较高的生物活性，能够被微生物迅速识别和分解，从而降低了对环境的污染。生物降解聚合物的生物降解性来源于其分子结构中的特殊键合方式和功能基团，例如含有羟基、酯基等易于水解的官能团。这些官能团使得生物降解聚合物在微生物的作用下能够发生水解反应，被分解为低分子量的化合物，最终被微生物完全降解为二氧化碳、水和生物质等无害物质。

1.2 可再生性

生物降解聚合物具有可再生性，这意味着它们可以由可再生资源如植物淀粉、纤维素等生产，具有可持续发展的特点。与石油基塑料相比，生物降解聚合物的原料主要来自植物和微生物等可再生资源，如玉米、木薯、甘蔗等。这些可再生资源具有丰富的来源和可持续的生产周期，不仅能够降低生产成本，还有助于减少对非可再生资源的依赖，从而实现资源的可持续利用和循环利用。[2]生物降解聚合物的可再生性也符合当前社会对可持续发展和绿色生产的要求，有助于推动生态经济和循环经济的发展。

1.3 环境友好性

生物降解聚合物的生产过程中产生的废弃物少，对环境影响较小，符合环保要求。传统的塑料生产过程常常伴随着大量的废水、废气和废渣排放，对环境造成严重的污染。而生物降解聚合物的生产过程主要利用植物、微生物等可再生资源，不仅能够减少对非可再生资源的消耗，还能够降低生产过程中的能源消耗和环境污染。另外，生物降解聚合物在使用和废弃后也具有较低的环境风险，因为它们可以被微生物迅速分解为无害的物质，不会对土壤和水体造成长期污染。

2. 生物降解聚合物的可持续性研究

2.1 可降解性能

可降解性能涉及到生物降解聚合物在不同环境条件下的降解速度、降解产物及其对环境的影响等方面。生物降解聚合物的降解速度是衡量其可降解性能的关键指标之一。通常情况下，生物降解聚合物的降解速度受到多种因素的影响，包括物理性质、化学结构、环境条件等。例如，聚乳酸（PLA）等生物降解聚合物在自然环境中的降解速度较慢，需要较长的时间才能完全降解，而淀粉基生物降解聚合物则具有较快的降解速度，能够在短时间内被微生物降解为二氧化碳和水等无害物质；生物降解聚合物的降解产物对环境的影响也是评价其可降解性能的重要指标之一。良好的生物降解性能不仅需要保证生物降解聚合物在降解过程中产生的降解产物对环境无害，还需要尽量减少有害物质的产生，避免对生态环境造成二次污染。

2.2 可持续生产

可持续生产涉及到生物降解聚合物的生产工艺、原料选择、能源消耗等方面，旨在实现生产过程的高效、环保和经济可持续发展。生物降解聚合物的生产工艺是影响其可持续生产的重要因素之一。目前，生物降解聚合物的生产工艺主要包括物理法、化学法和生物法等多种方法，其中生物法由于其原料来源广泛、生产过程环保等优势，逐渐成为生物降解聚合物可持续生产的主要方向；原料选择是影响生物降解聚合物可持续生产的另一个关键因素。生物降解聚合物的原料主要来自可再生资源如植物淀粉、纤维素等，因此在原料选择上需要考虑资源的可持续性、生产成本和环境友好性等因素，以实现生物降解聚合物的可持续生产。生物降解聚合物的生产过程还需要考虑能源消耗、废弃物处理等环境影响因素，采取有效措施减少对环境的影响，实现生产过程的环保和经济可持续发展。

2.3 应用前景

生物降解聚合物在包装材料、农业用品、医疗器械等领域具有广阔的应用前景，促进其广泛应用和推广。在包装材料领域，生物降解聚合物可以替代传统的塑料材料，用于食品包装、日常用品包装等方面，有效减少塑料污染问题，保护生态环境；在农业用品领域，生物降解聚合物可以应用于生物肥料、农膜等方面，具有生物降解性和环境友好性，有助于提高农业生产效率和农产品质量，推动农业可持续发展；在医疗器械领域，生物降解聚合物可以用于医用包装、缝合线等方面，具有良好的生物相容性和降解性能，可以避免对人体和环境造成二次污染，保障医疗卫生安全。

结论：

生物降解聚合物作为一种可持续发展的替代材料，在塑料污染治理和促进可持续发展方面具有重要作用。通过本文的研究，可以得出以下结论：生物降解聚合物具有生物降解性、可再生性和环境友好性等特点，适合作为塑料的替代品，有助于减少塑料污染；通过对生物降解聚合物的可持续性研究，可以进一步提高其降解性能、优化生产工艺，促进其在各领域的广泛应用；生物降解聚合物在包装材料、农业用品、医疗器械等领域具有广阔的应用前景，有望成为推动可持续发展的重要力量。因此，建议加强对生物降解聚合物的研究和开发，推动其在各领域的应用和推广，为构建生态文明和可持续发展的美好未来作出积极贡献。

参考文献

[1]吴奇宗,姚庆达,许春树,等.可生物降解聚合物及其复合材料研究进展[J].皮革与化工,2022,39(05):31-39.

[2]李军.我国生物可降解塑料产业发展现状浅析[J].当代石油石化,2023,31(08):23-26+31.

[3]《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》简介[J].中国塑料,2021,35(11):83.