近年來(lái)，碳排放造成了巨大的破壞。塑料污染里，塑料包裝約占塑料總消耗量的35%，所以開發(fā)完全可持續(xù)的產(chǎn)品至關(guān)重要。導(dǎo)致環(huán)境的污染主要問(wèn)題是廢塑料的處理，減少垃圾的產(chǎn)生是一種解決辦法。

這就是可重復(fù)使用的灌裝包裝概念出現(xiàn)的原因，使用金屬和玻璃包裝的解決方案越來(lái)越受歡迎，但是這些金屬和玻璃材料在生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本上并不便宜。

這時(shí)，生物基塑料提供了一種新選擇。盡管仍處在行業(yè)發(fā)展初期，但仍有許多生物基材料在過(guò)去十年中一直處于開發(fā)或試驗(yàn)階段，預(yù)計(jì)將在幾年內(nèi)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。

主要的生物基塑料供應(yīng)商和化妝品公司已經(jīng)開始簽署合同和材料承購(gòu)協(xié)議。由于與化石燃料潛在價(jià)格波動(dòng)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，該合同是從化石燃料向生物燃料過(guò)渡的一個(gè)極其重要的組成部分。

目前已經(jīng)商業(yè)化的生物基材料包括:

PEF(聚呋喃甲酸乙二醇酯)

PEF是石化基PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)包裝材料的100%生物基替代產(chǎn)品。像PET一樣，PEF可用于制造塑料瓶、薄膜和其他廣泛用于個(gè)人護(hù)理行業(yè)的包裝材料。

在行業(yè)中，PEF被稱為下一代聚酯，因?yàn)樗萈ET具有更好的機(jī)械和阻隔性能，并且是100%生物基。

Avantium(荷蘭)計(jì)劃在2023年底將PEF大規(guī)模商業(yè)化，該公司已經(jīng)與一些品牌簽署了承購(gòu)協(xié)議，如LVMH集團(tuán)，該集團(tuán)計(jì)劃在其奢侈化妝品產(chǎn)品中使用PEF的包裝材料。

例如，Avantium的技術(shù)人員聲稱，在瓶子中使用PEF可以在瓶子的生命周期內(nèi)減少33%的溫室氣體排放。然而，PEF的市場(chǎng)接受度還有待證明。

聚乳酸

PLA是一種新型聚合物，具有優(yōu)異的阻隔性能，在包裝工業(yè)中占有重要地位。它們作為PET、PVC、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯 )和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的生物替代品被廣泛銷售。它們也可用于部分或完全替代LDPE、HDPE、PP、PA、PS或PET。

BioPak Pty Ltd .(澳大利亞)和Coveris Flexibles(英國(guó))擁有多元化的PLA封裝產(chǎn)品組合。關(guān)于PLA的另一個(gè)事實(shí)是，其產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的碳影響，被證實(shí)只有0.5千克二氧化碳當(dāng)量(CO2-eq)。與大多數(shù)傳統(tǒng)塑料相比，它的碳足跡減少了75%。

另一方面，PLA緩慢的生物降解性長(zhǎng)期以來(lái)一直是該行業(yè)關(guān)注的問(wèn)題，各公司已經(jīng)在努力解決這個(gè)問(wèn)題。最值得注意的方面是高降解聚乳酸的生產(chǎn)，它也可以在海洋中生物降解。

帝人有限公司(日本)通過(guò)在其PLA級(jí)中加入生物降解促進(jìn)劑，創(chuàng)造了高度生物降解塑料，作為其THINK ECO環(huán)境倡議的一部分。它可以在沒(méi)有細(xì)菌、真菌甚至任何添加劑的幫助下進(jìn)行生物降解。

此外，PLA是增長(zhǎng)最快的生物聚合物之一；它的制造過(guò)程現(xiàn)在比幾年前便宜得多，消耗的能源也更少。盡管它可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量或包裝中填充的產(chǎn)品的有效期有限制/影響。由于這一限制，我們不能將其用于廣泛的產(chǎn)品，因?yàn)樗亲晕疑锝到獾摹?

聚羥基烷酸酯

PHA是一大類可生物降解的聚合物，但其中只有少數(shù)最初商業(yè)化，包括PHB/P3HB(聚(3-羥基丁酸酯))及其共聚物、PHBV(聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯))、PHBH和P3HB4HB。它們通常作為PLA、PBS、PBAT等其他生物塑料的替代品銷售。

PHA將全球變暖的可能性降低了80%，溫室氣體的排放量為0.49千克(二氧化碳當(dāng)量)，而石化產(chǎn)品的排放量為2-3千克(二氧化碳當(dāng)量)。它們的一些缺點(diǎn)包括缺乏微塑料形成、生物可降解性和蒸汽阻隔性能。它們?cè)诘⒑Ｋ⑼寥馈⒓彝ザ逊省⒐I(yè)堆肥、垃圾填埋場(chǎng)等中完全可生物降解。一些公司，如百加得 (百慕大)和Shellworks(英國(guó))，已經(jīng)開始在食品和飲料包裝中使用PHA，盡管高成本可能是大規(guī)模采用有限的原因之一。

由于PHA的獨(dú)特性質(zhì)，并為了解決成本相關(guān)問(wèn)題，一些工業(yè)公司正在進(jìn)行其他短鏈(SCL)PHA(如P4HB)和中鏈(MCL)PHA(如PHBO)的研發(fā)，以用于大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。

生物基聚乙烯

Bio-PE是具有部分生物含量或全部生物含量的生物基塑料。它們?cè)诨瘜W(xué)性質(zhì)上與石化基PE相同，因?yàn)樯锞垡蚁┡c化石聚乙烯具有相同的加工特性。它們可以使用相同的塑料加工設(shè)備(吹塑/注塑/擠出)進(jìn)行加工，無(wú)需額外投資。

Braskem(巴西)是生物基聚乙烯的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)能超過(guò)200 萬(wàn)噸/年，由于對(duì)生物聚乙烯的需求不斷增長(zhǎng)，他們預(yù)計(jì)到2030年將產(chǎn)能擴(kuò)大五倍。除了利樂(lè)包裝公司(瑞士)和康美包裝公司(瑞士)之外，它們還用于其他行業(yè)，如著名的玩具制造商樂(lè)高(丹麥)。

生物聚丙烯

Bio-PP與化石基PP相比，生物基聚丙烯減少了約80%的化石消耗。然而，生物基物料平衡工藝只能生產(chǎn)部分生物基聚丙烯。生物基物料平衡工藝是一種減少化石燃料消耗和二氧化碳排放以及生產(chǎn)可持續(xù)產(chǎn)品的技術(shù)。

可再生資源，例如衍生自有機(jī)廢物、農(nóng)作物或植物油的生物石腦油或生物甲烷，在化學(xué)制造的非常早期階段與化石原料一起用作原料。

商業(yè)化等級(jí)的最大生物基含量高達(dá)40%。根據(jù)這些過(guò)程和方法的發(fā)展，在未來(lái)三年內(nèi)，基于生物基的比例有可能達(dá)到75%。2023年，Braskem(巴西)宣布了世界上第一個(gè)以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)完全生物基聚丙烯的工廠。

預(yù)計(jì)將于2026年投入使用。近年來(lái)，已經(jīng)宣布了幾個(gè)生產(chǎn)發(fā)酵法聚丙烯(PP)的項(xiàng)目，例如Braskem(巴西)、Cargill(美國(guó))和Novozyme(丹麥)之間的合作，但是由于成本經(jīng)濟(jì)的原因，這些項(xiàng)目中的大部分已經(jīng)停止。

這是包裝特有的趨勢(shì)，還是也適用于其他行業(yè)？

包裝約占生物基塑料總量的50%，但隨著功能性聚合物產(chǎn)能的增長(zhǎng)，汽車和運(yùn)輸或建筑和施工等細(xì)分市場(chǎng)也在增長(zhǎng)。

消費(fèi)者偏愛環(huán)保產(chǎn)品。這在個(gè)人護(hù)理和化妝品以及農(nóng)業(yè)和園藝中更為明顯。Bio-SAP(超吸收聚合物)是該行業(yè)中生物基聚合物的一個(gè)主要例子。高吸水性聚合物(SAP)由于其吸水和保水能力而主要應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)/園藝和其他行業(yè)。

Bio-SAP是生物基聚合物，使石化基不可生物降解的SAP使用量下降。SAP的主要生產(chǎn)企業(yè)，如Nippon Shokubai(日本)和Evonik(德國(guó))，正在生產(chǎn)生物基SAP(部分生物基SAP)，以便為各種行業(yè)開發(fā)更可持續(xù)的產(chǎn)品。

此外，如SRL(意大利)，寶麗金集團(tuán)(以色列)，UPL(印度)等公司，也在生產(chǎn)全生物含量的SAP。隨著市場(chǎng)繼續(xù)接受生物基材料，這一趨勢(shì)將在各個(gè)行業(yè)加速發(fā)展。

未來(lái)幾年，生物塑料會(huì)在包裝行業(yè)發(fā)揮重要作用嗎？

目前，生物塑料僅占整個(gè)塑料市場(chǎng)的1%。然而，由于對(duì)生物塑料需求的增長(zhǎng)和消費(fèi)者對(duì)可持續(xù)發(fā)展的偏好，預(yù)計(jì)在2022年至2028年間，生物塑料將以23%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。現(xiàn)在各公司都在增加產(chǎn)能，以滿足不久的將來(lái)不斷增長(zhǎng)的需求。開發(fā)新的產(chǎn)品，但可能需要長(zhǎng)達(dá)十年的時(shí)間才能成為包裝行業(yè)的重要組成部分。