塑料成灾在白色污染有目共睹并被地球上的所有生物深恶痛绝的今天，白色污染的源头——传统塑料，依然在工业、在农业、在家庭、在商业等各行各业广泛使用。作为四大支柱材料之一，传统塑料对推动我国国民经济增长有着不可估量的作用。传统塑料的许多优点使得人们越来越依赖它，越来越不想离开它。依靠人们提高觉悟或关闭塑料生产企业来减少白色污染是行不通的。
大多数一次性水瓶使用的都是PET塑料，这种材料被视为是对环境危害最大的塑料之一。但研究人员近日找到了一种或许能够拯救我们的地球的细菌。这种细菌可以在塑料上茁壮生长，然后分两步将塑料分解为可利用的碳。
这种细菌附着到PET表面之后，它就会开始释放两种酶中的第一种，先将PET分解为一种中间体化学物质。第二种酶随后会将这种化学物质进一步分解，为细菌提供更多能量。
一种微生物或许有一天能帮助我们解决每年产生的5000万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)问题。
大多数一次性水瓶使用的都是PET塑料，这种材料被视为是对环境危害最大的塑料之一。但研究人员近日找到了一种或许能够拯救我们的地球的细菌。这种细菌可以在塑料上茁壮生长，然后使塑料分解。
“从瓶子到衣服，消费者产品中塑料的大量使用，已经导致无数吨塑料流入了环境中。”这篇发表在《自然》(Science)杂志上的研究报告中写道。
“这种名叫Ideonella sakaiensis的新物种能够使用两种酶将塑料水解，将其变为自己生长所需的物质。”
PET在其它产品中也有着广泛的应用，如涤纶衣服、冷冻食品塑料盒、以及吸塑包装等。
但这种材料从发明到现在只有70年而已，因此研究人员认为，这种细菌是逐渐演化出了分解塑料、以塑料为生的能力的。
日本京都工艺纤维大学(Koto Institute of Technology)的Kohei Oda和庆应义塾大学(Keio University)的Kenji Miyamoto是本次研究的带头人。他们对日本一家PET塑料瓶回收工厂的250份土壤、废水和沉淀物的样本进行了分析。
该研究团队就是在这里发现了这种细菌会黏附在塑料薄膜上的。根据发现它的城市，他们将这种细菌命名为Ideonellasakainesis。
研究人员在对这种微生物进行观察之后发现，它使用了两种酶，第一种负责将PET分解为一种名叫叫单体对苯一甲酸乙二醇酯(MHET)的中间体。另一种酶叫做MHETase，能够将MHET水解为单对苯二甲酸和乙二醇。
“在对环境中能接触到PET的自然微生物群落进行筛查之后，我们分离出了一种新发现的细菌，名叫Ideonella sakaiensis201-F6。它将PET作为其主要的碳和能量来源。”研究人员说道。
这种细菌附着到PET表面之后，它就会开始释放两种酶中的第一种，先将PET分解为一种中间体化学物质。第二种酶随后会将这种化学物质进一步分解，为细菌提供更多能量。
“在PET上生长时，这种细菌会制造出两种酶，一种用来将PET水解，一种用来将反应中间物MHET水解。”
“这两种酶缺一不可，才能将PET有效转化为对苯二甲酸和乙二醇这两种对环境友好的物质。”
研究人员相信，只要能将温度保持在86华氏度(30摄氏度)，这种细菌便能在六周之内分解一片PET薄膜。
但也有一些研究人员并不买这种细菌的帐。虽然他们对此深受震动，但他们认为这种细菌的作用依然有限，“例如，我们目前还不清楚，它们能不能清除海洋中的细菌。”
“我不知道这样做有什么好处，”正在马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所研究海洋中塑料的特雷西?明瑟(Tracy Mincer)说道。
“比起把塑料瓶放进回收箱、将它们融化后做成新的塑料瓶，我看不出用细菌降解塑料的优势在哪里。”
明瑟相信这些研究发现将帮助我们找到其它具有降解PET能力的细菌。
“过程可能都大同小异，”他说道，“既然我们已经知道寻找的目标是什么了，也许我们很快就会在世界各地发现这些细菌的。”
可降解塑料
即使人们杜绝白色污染的思想觉悟再提高，如果不能找到传统塑料的替代品，白色污染的问题只会越来越严重。在这种情形下，可降解塑料产品在全球出炉的呼声都很高。从20世纪70年代开始，很多科学家纷纷投入到可降解塑料的研制中，研究热度持续升温。
由于技术原因和成本原因，可降解塑料产品大规模代替传统塑料的愿望目前仍难以实现。但随着科学研究和技术攻关的进行，全球已有不少可降解塑料产品问市，并在政府及各方面力量的作用下，逐步发挥着作用。可降解塑料国际标准和国家标准已经随着科学研究的进度，早在产品问市前陆续出台，并随着科学研究的进程不断更新着。
可降解塑料产品的问市，进一步推动了相应标准法规，特别是可降解塑料终端消费品标准的出台。这些标准和法规是目前和未来可降解塑料产品全球流通的拦路虎。
随着可降解塑料产品逐渐问世，可降解塑料在全球的需求大增。近年来，“低碳”和“绿色”的呼声越来越高。全球各个国家都已经认识到保护地球的重要性和紧迫性。在欧盟，2007年法国出台限塑令，2011年意大利出台限制非生物降解塑料袋令;在美国，旧金山市于2008年首次在美国禁止非生物降解塑料袋，夏威夷和毛伊岛于2011年开始限制塑料袋;在澳大利亚，南澳大利亚于2009年出台禁止使用薄塑料袋的法令，澳大利亚北部的限塑令开始于2011年;印度在2008年就已经禁止使用所有的塑料袋，阿拉伯联合酋长国的限塑令于2012年1月1日生效。另外，加拿大、墨西哥、巴西、坦桑尼亚、卢旺达、肯尼亚、乌干达等国家也陆续禁用不可降解的塑料袋。
德国是第一个规定使用可堆肥化包装材料即可免除包装废弃税的国家，新的德国包装法规规定：2012年起免除生物降解包装材料的循环使用费;法国2005年制定Biobag law，规定从2010起商品销售时整体捆绑的一次性包装物必须是生物降解材料。英国、荷兰、意大利、日本等发达国家都在积极推动生物降解材料的使用和应用开发。Auchon、Carrefour、Intermarche、Sainsbury、Tesco、Wal-mark、Albert Heijn 等零售商先后承诺使用生物基或生物降解包装材料，大大促进了降解材料的市场需求。
可降解塑料市场正在全球迅速扩大，市场是广阔的。我国可降解塑料产品的研发处于世界前列，并且已经有可降解塑料产品上市。研究全球以及各个国家和地区的相关标准法规，是可降解塑料规避出口风险、推动市场发展的必然需要。
可降解塑料简述
塑料一经合成就开始了它的降解过程，主要是相对分子质量的降低和相对分子质量分布的变化。这两类降解都会导致材料力学性能等性能的变化。降解的速度不同，使用者感受到材料的变化时间长短也不同。传统塑料，如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的降解速度很慢，需要几百年或者更长时间。因而一般认为它是不可降解的。导致传统塑料不可降解的原因是传统塑料材料是以C-H和C-C键为主要连接键，分子中不包含或包含很少活泼的基团或分子键。而C-H和C-C键的断开，需要比较大的能量，因而这种材料的性质很稳定。制备可降解塑料的过程，就是在传统塑料中引入可以导致分子链断裂的基团或分子键，减少C-H和C-C键的比例。最好的结果，就是分子链断裂到最后，只剩下H-O-H和O=C=O，也就是水和二氧化碳。
对塑料的降解性能有影响的因素包含多种内因和外因。内因包括上述的分子链类型、分子的聚集状态以及分子内杂质的多少。外因包括温度、光、氧气、潮湿、微生物、酶等因素。改变影响降解性的内因或(和)外因来达到加速分解的目的，就是可降解塑料的研究思路。
可降解塑料的研发，经历了从简单的物理添加型可降解塑料到光降解塑料、双降解塑料，再到生物降解塑料的过程。通过对产品整个生命周期的分析，生物降解塑料已确认为环境低负荷材料，能够以生物材料为原料来合成，也可以最终分解为水和二氧化碳。目前生物降解塑料已经成为全球研究开发的热点，但其他可降解塑料仍没有退出历史舞台，仍然有存在的价值。另外，以可降解塑料为基础的各类改性可降解塑料，也是可降解塑料家族的重要成员。
1.添加型可降解塑料
添加型可降解塑料是指在塑料原料中混入可降解助剂。可降解助剂的降解行为导致塑料原料发生崩解或部分分解的一类塑料。与直接合成或通过化学改性制成的可降解塑料不同。在添加型可降解塑料的制备中，常用的可降解助剂有淀粉、纤维素、矿物质、塑料母粒等，该类助剂的降解或崩解会导致塑料材料的崩解。通过可降解助剂与原塑料母粒的物理共混，也可以生产光降解塑料、氧化降解塑料、双降解塑料以及生物降解塑料等其他类型的可降解塑料，也可归为添加型可降解塑料，添加剂可以是光降解引发剂、氧化降解引发剂或生物降解引发剂。这类添加剂可以引发塑料材料的部分分解。
添加型可降解塑料既不属于改变内因的改性方法，也不属于改变外因的改性方法。而事实上，添加型降解塑料并非真正的降解塑料。原因在于，此类降解塑料的“降解”，并非真正的降解，只是崩解或部分降解。材料中的可降解成份法会作用后，材料崩解小片、小颗粒，或者部分降解成较小分子链的物质。“降解”的结果仍然是难降解的物质。
由于添加型可降解塑料不能从根本上解决塑料的污染问题，这种降解改性方法已经从科研上淘汰了。这种可降解塑料被称为“第一代可降解塑料”。该方法有成本低、操作简单的优势。在可降解塑料推广早期，涌现出大批生产添加型可降解塑料的企业。包括发达国家以及发展中国家的企业。目前市场上仍然有添加型降解塑料产品以“可降解塑料”的名义出售和使用。可降解塑料企业在没有更好的可降解塑料技术投入应用，或者其他可降解塑料产品的盈利不足以维持企业正常运转的情况下，仍然会选择添加型降解塑料继续生产。如广东上九生物降解塑料有限公司，生产添加型可降解塑料产品BOR-M-502F，东莞市勤业行塑料原料有限公司也有传统塑料的可降解添加助剂出售。一些台湾企业也在大陆推广其可降解助剂或合作生产此类“可降解塑料”。
2.光降解塑料
光降解塑料是指经过自然光或紫外线照射后发生降解的一类塑料。主要是通过在聚合物中引入光敏物质，经光照后产生自由基引发高分子链的断裂，从而达到降解的目的。
光降解塑料可以通过共聚改性和添加改性来得到。共聚改性一般由合成传统塑料的单体和一氧化碳或乙烯基酮共聚，使传统塑料分子的主链上带上羰基。羰基在光作用下，发生键断裂而是塑料大分子发生降解。光降解塑料的制备也可以通过在传统塑料原料中添加光敏剂或光引发剂共混来改性，即制成了“添加型可降解塑料”。可降解助剂可以选用二苯甲酮、对苯醌等光敏剂。光敏剂可以吸收一定波长的光线转化为能量，在与相邻的分子发生脱氢反应后将能量转给聚合物分子，促使塑料大分子发生降解。
光降解塑料技术和市场在20世纪80年代就已经成熟，很早就实现了工业化生产。主要用作饮料瓶、购物袋、垃圾袋、地膜等。我国研究和应用的主要是添加型光降解塑料，应用主要是地膜和一次性快餐盒。但光降解塑料的降解受紫外线强度、地理环境、季节气候的影响比较大，降解速度较难控制，适用于阳光充足、日照时间长的地区，应用具有一定的局限性。另外，光降解塑料中的某些光敏剂含有重金属物质，不符合环保要求，这也阻碍了光降解塑料的发展。在上世纪90年代，对于单纯光生物降解塑料的研究已经基本停滞，产量也逐渐减少。
3.双降解塑料
双降解塑料——光/生物可降解塑料、氧化/生物可降解塑料。双降解塑料主要是指可以通过两种降解方式同时产生作用的材料。常见的有光/生物可降解塑料和氧化/生物可降解塑料。
兼具光、生物双降解功能的光/生物可降解塑料。制备方法是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等。光/生物降解塑料可分为淀粉型和非淀粉型两种，目前采用淀粉作为生物降解助剂的技术比较普遍。国外开发的主要产品有加拿大SLLawvennee淀粉公司与瑞士ROX-XO公司合作开发的EcosterPlus、美国Ampact公司开发的PolygradeⅢ、美国ADM公司的Polyclean等。但是由于该技术主要采用共混添加的改性方法，即制成了“添加型可降解塑料”，降解效果不够理想。氧化/生物可降解塑料可选用淀粉和氧化引发剂共混的方法来制备。同样由于共混添加改性方法的劣势，限制了该类双降解塑料的发展和应用。
双降解塑料与生物降解塑料相比具有成本低、操作简单、设备简单的优点。与普通添加型降解塑料和光降解塑料相比，降解性能更为优良。因而，双降解塑料在生物降解塑料和光降解塑料之间，拥有一定的市场。
4.生物降解塑料
生物降解塑料是指塑料材料在水或堆肥介质中，通过与微生物或酶的接触发生降解，最终降解成水、二氧化碳及盐类，是目前全球研究的热点，其中研究最活跃的生物降解塑料材料有聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚β-羟基丁酸酯(PHAs)，尤其是全淀粉的生物可降解塑料。
4.1 聚乳酸(PLA)技术
聚乳酸(PLA)，也称聚丙交酯，是以玉米等富含淀粉的农作物为原料，经过现代生物技术合成乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成的高分子材料。PLA具有完全可降解性，埋入土壤中6～12个月即可发生完全降解，降解后的物质为CO2和H2O，完全符合环境的需要。PLA材料在许多性能上又与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等通用塑料相似。因此，PLA是一种真正意义上的能完全降解的生物环保材料。由于PLA树脂具有环境保护、循环经济、节约化石类资源、促进石化产业持续发展等多重效果，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物可降解材料，也是目前唯一一种在成本和性能上可与石油基塑料相竞争的植物基塑料，具有广阔的市场前景，被全球公认为新世纪最有前途的生物医用材料和新型包装材料，有望成为通用塑料的替代产品。
早在20世纪30年代末，美国、日本的科学家就开始进行PLA的合成研究，但由于原料成本高，一直未得到推广应用。20世纪90年代以后，由于石油短缺和环保压力，出现了生物环保材料开发热，PLA开始进入快速发展时期。美、日、欧等国在这方面投入大量资金，进行PLA等生物降解塑料生产技术、加工技术和应用开发的研究。从20世纪90年代中后期以后，有关PLA合成、催化剂、应用开发的专利呈快速增长趋势。20世纪90年代后期，由于生物发酵技术的进步，降低了乳酸的生产成本，增加了PLA商业化应用的潜力。
经过近十年的发展，PLA产品的性能、价格已接近传统合成树脂。目前， PLA已经在包装、医用和纤维等领域获得成功应用。并且，随PLA生物合成酶催化剂技术、以及工艺技术的不断发展，特别是新的低成本适用酶催化剂的发现， PLA生产成本比工业化初期降低了2 /3以上。2006年PLA的价格已可以与PET聚酯竞争，未来几年将可与聚苯乙烯相竞争。此外，石油价格不断上涨，导致石油基树脂价格不断提高，也使PLA与传统合成树脂价差减小。随着PLA生产成本与石油基树脂价格越来越接近以及PLA应用市场的不断开拓， PLA已开始进入产业化发展时期。未来几年内，世界PLA产能将有较大发展，一些国家正在计划建设更多的PLA装置。
虽然PLA具有良好的降解性，但其也存在一些缺点：
(1)聚乳酸中有大量的酯键，亲水性差，降低了它与其它物质的生物相容性;
(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽，聚乳酸本身为线型聚合物，这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求，脆性高，热变形温度低，抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;
(4)价格太贵，乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。
由于聚乳酸具有上述缺点，大大限制了PLA材料的应用领域和市场推广，必须对其进行改性以提升聚乳酸的力学性能，改善其亲水性，并使其降解性能不受影响，从而能更好地满足生物医用以及环保的应用。目前国内外对PLA的改性主要有共聚改性、交联改性、共混改、增塑改性、复合改性等几种。如用于手术缝合线的“Dexon”，是聚乳酸单体与乙交酯的共聚物体，改善了PLA的亲水性，产品的降解速度很快，已经得到临床应用。
4.2 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)
PBS塑料也属于热塑性完全生物降解塑料，与PLA一起成为目前研究最为活跃的两类生物可降解塑料。它是用丁二醇和丁二酸合成的聚酯加工而成。其单体既可以通过石油化工产品实现，又可以通过可再生农作物通过生物发酵产生。这种塑料做成的袋子埋进土壤后，经过3个月就能够完全生物降解。能够实现来源于自然，放归自然的目标。
与其它生物降解塑料相比，PBS力学性能更为优异，接近PP和ABS塑料;耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度接近100℃，可用于制备冷/热饮包装，餐具、化妆品瓶等制品。PBS克服了其它生物降解塑料耐热温度低的缺点;加工特性良好，可在现有塑料加工通用设备上进行各类成型加工，是目前降解塑料加工性能最好的生物降解塑料。同时材料中可以共混大量碳酸钙、淀粉等填充物，降低材料成本。另外，PBS只有在堆肥、水体等接触特定微生物条件下才发生降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。与PLA材料相比，PBS材料在机械性能方面与PLA各有所长，如硬度和透明度不如PLA，但热性能、加工性能和运输、储存性能均优于PLA。
PBS虽然具有良好的综合性能，但其刚性较差，与普通塑料相比其生产成本还是偏高，市场售价每吨约3万元，应用推广受到限制。另外，为改善性能和降低成本，PBS还需要通过继续改性来适应市场需求。
4.3聚β-羟基烷酸(PHAs)及聚β-羟基丁酸酯(PHB)
PHAs属于微生物产生型生物可降解聚合物，可以通过微生物发酵法生产。PHB是该类聚合物中最常见的、研究和应用最广的一种。
PHB是一种在自然界中广泛存在的热塑性聚酯，尤其常在细菌细胞间发现。它通过微生物在不平衡生长条件下的作用，是贮存于细胞内的一种高分子聚合物。1925年，法国巴斯德研究所M.Lemoigne在巨大芽孢杆菌中发现了PHB，并随后首次首次将它从细胞中分离了出来。由于PHB不仅具有与传统塑料相似的性质，而且还具有传统塑料所没有的特殊性能(如可以用生物可再生资源合成、生物降解性、生物相容性、光学活性等)，因此近十多年来，微生物合成PHB的研究受到人们的广泛重视。
英国ICI公司经过15年的努力，率先于1990年采用真养产碱杆菌(A.eutrophus)小批量生产出了商品名为“Biopol”的生物可降解塑料。美国康乃尔大学的研究人员采用化学方法合成了聚羟基丁酸(PHB)，可用于制备可生物降解医用塑料。用这种生物塑料制成的材料可用于药物释放系统、植入体及一些痊愈后在人体中无害分解的器件。这种材料具有良好的弹性，有效时间长。此外，这种材料在人体内的分解和吸收速率是可控的，可从几个星期到几年。研究结果还表明，许多基于这种技术而制得的聚合物是生物相容性的。这种聚合物可用传统的加工工艺包括熔融、纺丝、溶剂浇铸等加工。
PHB的生产成本太高，制约了它的大规模应用。目前的研究主要集中于如何控制生产成本。
4.4改性聚氨酯(PU)技术
聚氨酯作为“第五大塑料”，应用范围非常广泛。同时，聚氨酯对普通存在的微生物具有一定的生物敏感性，在自然条件下，有一定的生物降解潜质。根据聚氨酯的这一特点，生物降解型聚氨酯材料也得到了较好的发展，并取得了一定的科研成果。目前该研究成果还没有市场化。
聚氨酯的合成单体可以选用可再生生物资源，如蓖麻油、棕榈油、妥儿油、大豆油等植物油。由此制备的PU都有良好的生物降解性能。近年开发的聚碳酸酯型多元醇基聚氨酯也具有良好的生物降解性能。为降低成本，淀粉和纤维素等与PU进行共混或化学改性仍然是研究和应用的方向之一。
4.5全淀粉的生物可降解塑料
淀粉是生物可降解塑料常用的添加剂或复合成份。通常认为，淀粉含量的90%以上的生物可降解塑料称为全淀粉生物可降解塑料，塑料中掺入的少量助剂也均应是生物可降解的。全淀粉生物可降解塑料一般由天然淀粉经过分子异构处理，使其分子无序化，形成热塑性的生物可降解塑料母料，再辅以其他助剂加工成塑料制品。PLA，PBS，PHAs都可以以淀粉为原料来生产，都可以称为全淀粉的生物可降解塑料。美国等农业大国正在加大全淀粉生物可降解塑料的研发和市场推广力度。全淀粉的生物可降解塑料成为目前生物可降解塑料中最受关注的一种。
饮料行业有机废水残渣中提炼出的生物可降解塑料，第一款“生物塑料”制造的饮料包装问世.
AINIA技术中心和欧洲果汁协会(AIJN)承办的国际研讨会将展示欧洲PHBOTTLE项目的结果。该项目开发了第一款饮料包装模型，这是一款从饮料行业有机废水残渣中提炼出的生物可降解塑料制造而成的包装。
强强联盟，合作PHB
PHBOTTLE项目由AINIA发起，由欧洲果汁饮料协会(AIJN)支持，并交由Citresa公司、Logoplaste创新实验室位于葡萄牙与巴西的两个实验室、Omniform公司、Sivel公司、MegaEmpack公司、TNO科技中心、Aimplas公司以及INTI国立科技大学进行具体的研发实验。PHBOTTLE计划旨在研究PHB可降解生物基塑料在生产废水中的污染残留以及其针对果汁行业的可持续发展性。
PHBOTTLE项目缘由
据相关数据表明，欧洲每年会产生超过6700万吨的包装废物，其中三分之一是市政固体废物。而在发达国家，食品包装占了整个包装行业大约60%的总量，成为了产生市政废物的主体。因此，当谈到发展更可持续化的包装产品的时候，食品包装行业一跃成为了热门话题。
出于这个原因，第一版花费了研究小组四年时间进行研发与改进的PHBOTTLE原型，一经推出就引发了市场的极大兴趣。PHBOTTLE项目是生物基塑料材料在饮料业应用的先去，以其独特的“循环经济”概念在欧洲转变了整个产业的目光。首先，想要处理生产食品包装所产生的工业废水非常昂贵，也会相应的产生许多不必要的能源浪费。从污水中回收那些还可以进行使用的高价值原料将有效的减少污水处理费，并节约了能源与原料的消耗。其次，可生物降解食品包装材料的使用将会减少能源消耗、二氧化碳排放量与废物垃圾的处理成本。
揭秘果汁加工行业被选中“内幕”
果汁加工行业被选中是因为其废水中主要是碳水化合物，可以发酵成包括葡萄糖、果糖和麦芽糖在内的糖类。其生产废水中含可发酵糖类的浓度达到70%，也成为了非常好的PHB生物基材料的廉价来源。以此材料制成的产品拥有防潮性、降低水蒸气渗透率、不溶于水、光学纯度以及良好的氧阻隔性。
当果汁进行氧化反应的时候，纤维素会首先被分解成糖类，并吸收大量的热。PHB的原始材料将使得产品拥有很强的抗氧化性，并延长果汁饮料的保质期。通过进一步研发、改进之后，此类材料甚至可以使用在其他包装领域，例如微型胶囊。针对PHB生物基材料的进一步研发方向与应用领域都将在此次峰会中作进一步讨论。届时，政府部门以及创新企业都会发表自己的看法，为提供创新的、可持续发展的包装解决方案而贡献自己的知识与力量。
原标题：塑料成灾？依靠生物降解塑料，或可降解塑料微生物，来帮助解决
