河南科技大學(xué)包裝工程系
魏風(fēng)軍
一次性塑料禁令提案是作為歐洲塑料戰(zhàn)略的一部分。2019年3月27日，歐洲議會(huì)以壓倒性票數(shù)表決通過(guò)該禁令，同意自2021年起開始大范圍禁用一次性塑料產(chǎn)品，控制塑料垃圾污染。2020年1月19日國(guó)家發(fā)展改革委及生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，這是自2008年首次提出全國(guó)范圍內(nèi)的限塑令之后12年又一次重提限塑，因此業(yè)內(nèi)人士多稱此次《意見》為新版限塑令。新版限塑令與以往最大的不同，就是第一次明確提出了禁止限制塑料制品的具體要求和既定目標(biāo)，并把塑料制品這一大類正式作為禁止、限制的主體，同時(shí)對(duì)其中所包含的各種塑料制品均提出了詳細(xì)的要求，從不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同品種3個(gè)層面，對(duì)塑料制品的生產(chǎn)、銷售、使用都做了更為細(xì)致的劃定，層層推進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，稱之為“禁塑令”。除了中國(guó)，包括歐盟、新西蘭、美國(guó)、非洲等都結(jié)合自身的實(shí)際情況，頒布了“禁塑令”。這對(duì)復(fù)合軟包裝行業(yè)的未來(lái)會(huì)造成一定沖擊。因此，“禁塑令”的頒布或?qū)⒌贡茝?fù)合軟包裝領(lǐng)域的綠色化升級(jí)。本文試就此予以探析。
01 常見復(fù)合軟包裝材料及其工藝
當(dāng)前，復(fù)合軟包裝是我國(guó)食品行業(yè)采用的常見包裝形式之一，進(jìn)入超市，琳瑯滿目的各類食品大多是以復(fù)合軟包裝的形式展現(xiàn)，軟包裝在老百姓生活的各個(gè)方面扮演著極其重要的角色，與金屬、陶瓷、玻璃等傳統(tǒng)包裝材料比較，塑料軟包裝的輕便性是其他材料無(wú)法比擬的；從性能來(lái)說(shuō)，復(fù)合軟包裝具有特定的阻隔性、防潮性、加工成型性，這也是其他材料所無(wú)法取代的。20世紀(jì)70年代末，我國(guó)從日本引進(jìn)復(fù)合軟包裝，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與創(chuàng)新，我國(guó)復(fù)合軟包裝已經(jīng)從小到多、從無(wú)到有，從單一到多元化發(fā)展，到今天為止，我國(guó)已經(jīng)成為復(fù)合軟包裝的大國(guó)。
基于各類食品或藥品對(duì)于包裝材料的要求有所不同，一般而言，食品或藥品包裝對(duì)包裝材料的要求是無(wú)毒、無(wú)異味、不污染內(nèi)裝物，具有良好的氣密性、熱封性、防潮性、防紫外線、耐熱等。
基于上述性能的要求，對(duì)于復(fù)合軟包裝而言，常見的就有紙/塑復(fù)合、塑/塑復(fù)合、鋁/塑復(fù)合。復(fù)合軟包裝的基材有二層、三層、四層或者更多。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的塑料膜進(jìn)行組合，以復(fù)合的形式可以調(diào)控成多種復(fù)合軟包裝的結(jié)構(gòu)材料，以實(shí)現(xiàn)不同細(xì)分市場(chǎng)的軟包裝應(yīng)用。如CPP/PE、NY/PE、BOPP/PVD/PE等。當(dāng)前，在上述應(yīng)用中，復(fù)合軟包裝所能采用的基材種類一般有PE、PP、PET、CPP、BOPP、NY、PVDC等。
復(fù)合軟包裝對(duì)于食品的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，實(shí)際上也是屬于一次性包裝的范疇，用戶在打開包裝享用完食品之后就被廢棄了。目前國(guó)內(nèi)的禁塑令尚未涉及復(fù)合軟包裝，但是來(lái)自于國(guó)外的禁塑令，對(duì)大多數(shù)涉及到的塑料都有細(xì)分要求，因此在未來(lái)，中國(guó)復(fù)合軟包裝企業(yè)生產(chǎn)的軟包裝材料，在被食品或者藥品企業(yè)流通到國(guó)際市場(chǎng)時(shí)，便離不開國(guó)際禁塑令的要求。基于此，復(fù)合軟包裝材料類企業(yè)在考慮禁塑令的要求時(shí)，更多的是考慮國(guó)外禁塑令的相關(guān)要求及沖擊，應(yīng)提前儲(chǔ)備復(fù)合軟包裝的降解技術(shù)，以備不時(shí)之需。
02 復(fù)合軟包裝材料的降解技術(shù)路徑
當(dāng)前，復(fù)合軟包裝中涉及較多的一般有PE、PP、PET、CPP、BOPP、 NY、PVDC等，禁塑令的頒布使得生物降解塑料的開發(fā)與創(chuàng)新成為熱點(diǎn)。大多數(shù)全生物降解塑料很難具備復(fù)合軟包裝所要求的阻隔性、氣密性以及可高溫加工性。
目前，降解塑料主要分為3類：光氧降解塑料、生物降解塑料、厭氧微生物降解技術(shù)，主要應(yīng)用于包裝行業(yè)、可堆肥、厭氧消化環(huán)境等。因此，結(jié)合復(fù)合軟包裝材料的應(yīng)用實(shí)際、性能要求、加工環(huán)境及儲(chǔ)存，從成本及使用的簡(jiǎn)易性上，建議復(fù)合軟包裝企業(yè)采用厭氧微生物降解技術(shù)，與軟包裝公司原有復(fù)合軟包裝材料技術(shù)體系予以整合，更快擁抱生物降解，滿足“禁塑令”的要求。
洛陽(yáng)綠之匯塑料降解科技有限公司的AdmPro®厭氧微生物降解母粒是一種有機(jī)添加劑，由傳統(tǒng)塑料注入?yún)捬跤袡C(jī)助劑制成，該助劑通過(guò)有細(xì)菌引起的化學(xué)活動(dòng)把塑料引入生物降解階段，最后只留下自然氣體和生物能量。添加AdmPro®厭氧微生物降解母粒后塑料能夠通過(guò)厭氧消化在垃圾堆填區(qū)里進(jìn)行生物降解，支持海洋降解。
AdmPro®厭氧微生物降解母粒通過(guò)一系列的化學(xué)和生物程序把塑料引進(jìn)微生物降解的厭氧環(huán)境里（該程序稱為生物同化），允許微生物制造一種生物膜結(jié)構(gòu)來(lái)滲透塑料。該生物膜只在無(wú)氧/厭氧的情況下形成，即垃圾填埋場(chǎng)和深海環(huán)境中；同時(shí)有助于擴(kuò)大分子結(jié)構(gòu)，為微生物制造更大空間并在聚合物鏈上發(fā)出吸引其他微生物的化學(xué)信號(hào)來(lái)進(jìn)食塑料，提升了微生物降解速率。
大自然中的厭氧微生物降解時(shí)刻在發(fā)生，因?yàn)檫^(guò)程是相對(duì)緩慢的過(guò)程所以不容易被察覺，但是，添加了AdmPro®厭氧微生物降解母粒的固體有機(jī)物PE（或PP、PET、PVC等）塑料可以大大加快該過(guò)程，它讓PE（或PP、PET、PVC等）塑料以更高的速率完成了生物降解過(guò)程。讓塑料制品僅產(chǎn)生二氧化碳、沼氣（甲烷）和腐殖質(zhì)（有機(jī)質(zhì)），這與有機(jī)質(zhì)相同的生物過(guò)程和殘留物是相同的。其降解實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：
有氧階段：在此階段，酶和分解化學(xué)物質(zhì)充當(dāng)覆蓋PE（或PP、PET、PVC等）塑料的生物膜的催化劑。在這段時(shí)間內(nèi)，好氧微生物逐漸形成，垃圾中的水分不斷積聚。標(biāo)準(zhǔn)PE（或PP、PET、PVC等）塑料的吸濕能力相對(duì)較小，但AdmPro® 厭氧微生物降解母粒會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步溶脹，從而削弱聚合物鍵。這為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造了分子空間，開始了需氧降解過(guò)程，在此過(guò)程中，氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
厭氧，非甲烷化階段：氧濃度充分降低后，開始進(jìn)行厭氧過(guò)程。在初始階段（水解），微生物菌落會(huì)吞噬顆粒，并通過(guò)酶促過(guò)程將大分子聚合物還原為更簡(jiǎn)單的單體。AdmPro®厭氧微生物降解母粒導(dǎo)致PE（或PP、PET、PVC等）聚合物鏈的額外溶脹和張開，并增加了群體感應(yīng)。這進(jìn)一步激發(fā)了微生物以增加其定殖和聚合物鏈的消耗。隨著時(shí)間的流逝，發(fā)生酸反應(yīng)，其中簡(jiǎn)單的單體被轉(zhuǎn)化為脂肪酸。在此階段，二氧化碳的產(chǎn)生迅速發(fā)生。
厭氧，產(chǎn)甲烷的非穩(wěn)態(tài)：微生物菌落繼續(xù)生長(zhǎng)，吞噬了PE（或PP、PET、PVC等）聚合物鏈并創(chuàng)造了越來(lái)越大的分子空間。在該階段，將脂肪酸轉(zhuǎn)化為乙酸，二氧化碳和氫。隨著這一過(guò)程的繼續(xù)，二氧化碳速率下降，制氫最終停止。
厭氧，產(chǎn)甲烷的穩(wěn)態(tài)階段：分解的最后階段涉及產(chǎn)甲烷。隨著微生物菌落繼續(xù)吞噬掉PE（或PP、PET、PVC等）聚合物的其余表面，乙酸鹽轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，并消耗了氫氣。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到剩下的元素是腐殖質(zhì)為止。這種高營(yíng)養(yǎng)的土壤為微生物創(chuàng)造并改善了 環(huán)境，并增強(qiáng)了分解的最終階段。
在復(fù)合軟包裝降解技術(shù)升級(jí)方面, AdmPro®厭氧微生物降解母粒可以添加到PE（或PP、PET、PVC等）等薄膜原料中，實(shí)現(xiàn)微生物降解，其不改變?cè)兴芰现破返脑O(shè)備和工藝，是當(dāng)前復(fù)合軟包裝綠色化中較為可靠的降解升級(jí)技術(shù)。
上圖以PE為例，在PE膜生產(chǎn)環(huán)節(jié)加入AdmPro®厭氧微生物降解母粒，經(jīng)過(guò)國(guó)際知名檢測(cè)機(jī)構(gòu)——天祥集團(tuán)檢測(cè)，其45天生物降解率為7.15%，其不影響PE的性能，不需要改動(dòng)設(shè)備和工藝。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，復(fù)合軟包裝在食品、藥品中扮演著不可缺少的包裝角色，而禁塑令又要求復(fù)合軟包裝在未來(lái)呈現(xiàn)可降解的特質(zhì)，相信未來(lái)會(huì)有更多可行的降解技術(shù)和方案輔助復(fù)合軟包裝實(shí)現(xiàn)綠色化，我國(guó)復(fù)合軟包裝也將隨著禁塑令升級(jí)綠色化，“綠色化”是破解復(fù)合軟包裝一次性白色塑料污染的治本良策。有鑒于此，當(dāng)前雖然復(fù)合軟包裝領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)還沒有禁塑的明令要求，但是國(guó)際版禁塑令對(duì)來(lái)自中國(guó)食品藥品領(lǐng)域的禁塑令要求，就使得復(fù)合軟包裝企業(yè)應(yīng)未雨綢繆，提前謀劃降解技術(shù)，這也是來(lái)自全球禁塑令的啟示與共識(shí)。
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