IIIF观察（三十九）——徐军谈塑料可持续发展与环境友好塑料

IIIF 清华大学产业创新与金融研究院

徐军谈塑料可持续发展与环境友好塑料

2022年3月29日上午，清华大学产业创新与金融研究院（IIIF）联合清华大学-浙江德清材料创新研究中心举办第三十九期创新驱动茶座。清华大学化学工程系副系主任徐军副教授作为主讲嘉宾，围绕“塑料可持续发展与环境友好塑料”做主题报告。清华经管学院张陶伟副教授、浙江省德清县京津冀招商引才中心主任邱奕、禅境科技股份有限公司董事长郭俊雄、中信建投资本管理有限公司副总裁刘晓畅等嘉宾于现场交流讨论，山东恒信集团有限公司副董事长司传煜、氨酯汀兰（北京）科技有限公司总裁周天宇、美团青山计划负责人张涛、万化化学集团股份有限公司的企业代表，以及来自东莞、佛山等多家企业负责人和研发人员线上参与讨论，活动由IIIF执行主任、清华大学-浙江德清材料创新研究中心秘书长刘颖主持。

徐军的报告围绕五个方面展开：塑料可持续发展的迫切性；我国塑料行业的整体数据；清华化工系与塑料可持续发展相关的技术；主要生物基塑料与生物降解塑料的性能特点、 关键技术以及目前价格和市场以及课题组生物降解塑料和可回收加工交联弹性体技术。并结合上述学术研究与产业现状，谈了他个人对塑料可持续发展的思考。

徐军指出，目前世界塑料年产量超过3亿吨，为社会生产生活带来巨大便利，同时，不当的抛弃和低的回收率导致塑料污染问题严峻，全球每年有800万吨塑料垃圾以各种形式流入海洋；我国每天使用的塑料购物袋超过30亿个，快递包装、外卖餐盒等年消耗塑料约120万吨，加上其他包装材料，一次性塑料每年消耗1000多万吨。我国目前不可降解地膜使用面积超过3.5亿亩，用量每年180万吨。土壤中残膜积累越来越多，导致了一系列环境问题，如在新疆地区平均每亩残留聚乙烯地膜21Kg，最高达到每亩76Kg，已经严重威胁到农业生产。

塑料污染治理和可持续发展主要方式为减量、再利用、循环、稳定化、降解。徐军介绍了塑料的全生命周期：塑料原料可以来源于化石基和生物质，原料合成单体，单体聚合为塑料，塑料可以通过材料回收实现物理循环，化学回收实现单体回收，废弃后的大量塑料通过焚烧回收能量，生成CO2；生物降解塑料则可以通过生物降解转化为CO2。如果原料来源于生物质，CO2最终通过植物光合作用等再次转化为生物质，形成闭环循环。

清华大学化工系在塑料全生命周期领域实现了大量的硬技术积累，例如单体来源相关的废弃烯烃的自稳定沉淀聚合技术、丙烷制丙烯技术、发酵制备生物基单体丙二醇、戊二胺技术；塑料使用过程相关的稳定化、长寿命相关的老化评价和稳定化技术、耐热高稳定性芳纶材料；塑料使用完后相关的万能增容剂、Janus相容剂、聚酯回收单体等；塑料减量、绿色能源和节能减排用塑料以及高附加值高分子材料相关方向也有关键技术突破。

报告中，针对产业界关注的热点，徐军详细介绍了环境友好塑料的分类构成以及其产能、价格和市场。环境友好塑料包括生物塑料、生物降解塑料、生物基塑料。生物塑料是指以天然物质为起始原料，在细菌、酶等微生物的作用下，通过生物作用而形成的塑料。典型代表有PHA （PHB、PHBV、P34HB、PHBHHx)；生物降解塑料是指在土壤、海水、淡水、堆肥等环境条件下可被自然界存在的微生物完全降解变成二氧化碳或/和甲烷、水及其所含元素的矿化无机盐等的一类塑料，如PLA、PBS、PCL、PHB等。生物基塑料是以淀粉、纤维素、木质素、植物油等一些可再生生物质资源为原料的塑料，注重生产原料的生物来源性和可再生性，包括PLA、PHBV、淀粉/纤维素基产品。

据2019年统计，目前全球生物降解塑料产能为117.4万吨，其中淀粉基最为廉价，占比最高，达44.9%；PLA和PBA占比也在25%以上，其他种类目前占比相对较少。

（来源：全球生物降解塑料资讯）

随着塑料污染治理逐渐被重视，生物降解塑料的需求量和产能也在逐年增长。欧洲生物塑料协会和Frost & Sullivan数据显示，2014年生物降解塑料需求130万吨，到2020年达到322万吨左右，年均增长率达到16.7%。根据国海证券预测，到2025年，国内可降解塑料的市场总需求可达到415.23万吨。而据不完全统计，目前国内PLA和PBAT已有产能分别约为37.6万吨和46.5万吨，规划新增产能分别约为224万吨和567.4万吨。

徐军举例介绍了未来塑料可持续发展有待研发的几个技术，如塑料替代领域的高竹纤维含量无甲醛复合材料、秸秆造纸技术；塑料循环领域的废塑料超临界溶剂萃取分离纯树脂、聚烯烃裂解制备烯烃技术；以及生物基塑料制备技术和降解速率可控的塑料生产技术。

报告最后，徐军分享了他关于塑料减量、替代、循环和回收的思考。他认为塑料可持续发展的一个重要方向是原料替代：2021年中国原油生产量约2亿吨，进口量约5亿吨。2021年中国煤炭产量约40亿吨，煤炭燃烧碳排放高，但可以用于制塑料。此外，还可以使用淀粉制备塑料或者淀粉发酵制备塑料单体。从物理角度观察，塑料的回收顺序为：部件回用、材料回用、树脂回用、低分子量树脂直接制备高分子量树脂、废塑料制备单体再聚合获得树脂。回收步骤越少，能耗和碳排放越低；从经济性角度分析，反复回收利用和材料循环是主要方式。对于可回收的塑料，他认为谁生产、谁回收是理想状态，同时，要有全产业链思维，即在制品设计阶段就要充分考虑塑料的循环使用和便于回收。

点评与讨论环节，张陶伟认为，塑料制品大众化的特性，决定了污染治理问题的永久性；塑料应用场景的广泛性决定了产品处置回收需细分，具有复杂性特点；塑料的使用有极强外部性，同样，污染的外部性由其他人承担，因此回收、处置需要配套相关政策，以及上下游协同配合。塑料以及污染治理还具有技术的综合性。他认为要想实现塑料产业全链条绿色低碳、可持续处理，最关键的是降低治理成本，并解决好产业协同性问题。

讨论环节，郭俊雄建议政府出台有力措施支持技术应用落地，在技术更新迭代过程中，尝试建立持续的人才培养、产业对接体系。邱奕介绍了德清的绿色发展实践及绿色产业布局和人才政策，张涛介绍了美团外卖青山计划可持续发展的实践，尤其是青山计划绿色包装供应链建设。嘉宾们围绕生物降解塑料生产、外卖餐盒包装污染治理以及塑料治理新兴领域的技术研发和产品布局等问题展开热烈讨论。

文：李 博 刘 颖

图：常志东

责编：刘 颖

清华大学

产业创新与金融研究院