【中国科学报】用低成本“绿色方案”击退“包装刺客”

　　两包零食的包装费近10元、18元麻辣烫的外卖包装费6元、13元一杯奶茶的打包费4元……

　　近日，“包装刺客”现象在网络上引发热议，即一些外卖商家将包装费这一经营成本暗自转嫁给消费者。实际上，除了较高的打包费外，一次性包装材料还存在不可降解的问题，引发的“白色污染”将给人类生存环境带来直接危害。

　　如何治理白色污染？不久前，国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项“一次性塑料包装绿色替代与低成本制造技术”项目获得科技部资助，有望实现一次性塑料包装绿色替代和低成本制造。

　　瞄准行业痛点

　　中国互联网络信息中心发布的第51次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2022年12月，我国网上外卖用户规模达5.21亿，占网民整体的48.8%。这些数据背后有不计其数的一次性餐盒、打包袋。

　　如今，一次性包装材料在人们日常生活中，尤其是快递和外卖如此便捷的当下非常普遍。然而，传统一次性包装材料难以降解，被丢弃后会引发“白色污染”。

　　中国科学院长春应用化学研究所（以下简称长春应化所）研究员边新超向《中国科学报》介绍了“白色污染”的主要危害：“一次性包装材料在土壤中不断累积，会影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产、土地板结，影响可持续利用；陆地或水体中的塑料袋被动物当作食物吞入，导致动物死亡；微塑料渗入人体中，会对人体健康造成危害。”

　　边新超是“一次性塑料包装绿色替代与低成本制造技术”项目负责人。他指出，近10年来，随着我国倡导绿色低碳发展，科技部加大了对生态环保材料项目的支持力度，生物降解材料研发和产业化取得了较快进展。“但与传统材料相比，生物降解材料的成本一直是制约其普遍推广的重要因素。”

　　边新超的导师、长春应化所陈学思院士带领团队，从2000年开始与企业合作，致力于聚乳酸（PLA）生物降解材料的研发和产业化，已建立了国内首条万吨级PLA生产线。“针对PLA关键单体丙交酯‘卡脖子’技术，我们率先提出了乳酸一步法合成丙交酯的工业化新路线，将环氧丙烷单体转化率从30%提高到90%以上，目前均完成了百吨级中试。”

　　“通过多年产学研合作，我们发现生物降解材料产业化规模的扩大并不是降低材料成本的根本因素，技术的进步和提升才是解决材料成本问题的关键。”边新超表示，如何做到材料制备过程绿色化、全流程环保，既是行业痛点，也是关注焦点。

　　依托各自特长深度合作

　　2022年，科技部发布了“循环经济关键技术与装备”专项，将“一次性塑料包装绿色替代与低成本制造技术”项目列入指南。长春应化所牵头联合海正生材、金发科技、联泓新材等企业以及四川大学、北京师范大学、广东工业大学、中国科学院过程工程研究所等多家高校和科研院所共同申报，于2022年11月获得立项支持。

　　广东工业大学教授周雅是该项目课题之一“生物可降解塑料包装全生命周期资源环境影响评价”的负责人。她在接受《中国科学报》采访时表示：“我们主要关注外卖等新兴产业全生命周期环境影响及减污降碳优化调控策略，建立了聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等塑料包装全生命周期清单，提出降低传统塑料包装2/3生命周期环境排放的调控策略。”

　　周雅所在团队的带头人是中国工程院院士杨志峰。产业生态与绿色发展是团队特色方向。该方向主要应用系统思维，综合多学科交叉方法，开展多系统、多过程、多要素的模拟与调控，形成“源头-过程-末端-循环”的系统化管控研究体系，从系统层面解决环境生态问题。

　　2022年，联合国环境大会最新通过的决议提出，对塑料进行全生命周期管理，在设计阶段就将塑料产品的重复使用和回收利用纳入考量，并且着眼于多样化治理塑料污染。

　　周雅告诉《中国科学报》：“我们曾通过定量我国城市外卖垃圾产量及生命周期环境排放，提出重复使用餐盒的替代方案，为我国外卖行业绿色转型、塑料包装废物减量、‘无废城市’建设提供了新模式。”

　　四川大学高分子材料工程国家重点实验室研究员陈宁是该项目另一课题“生物可降解塑料包装低成本制造关键技术及示范”的负责人，来自中国工程院院士王琪团队。

　　王琪团队开展的一项研究工作就是解决聚乙烯醇热塑加工难题，使环境友好塑料替代不可降解的材料，并投入大规模生产。“为了解决这一难题，王琪院士已经在这个方向坚持了10余年。”陈宁说。

　　近年来，王琪团队成功实现了无机纳米粒子在聚合物基体中的良好分散和高填充。团队还进一步发展了固相剪切碾磨加工技术，实现了生物质秸秆、无机粉体填充生物可降解塑料的成型加工，制备了高性能全生物降解塑料制品。

　　边新超说：“该项目需要各单位优势互补、强强联合，紧密围绕既定目标，将环境、化工、材料、管理等多学科深度融合，依托各自的研究特长进行合作。”

　　降低生产成本30%

　　“生物可降解塑料包装代替传统一次性塑料包装是解决‘白色污染’的重要途径之一，然而推广生物可降解塑料面临资源环境影响未知、降解机理不明、制造成本偏高等难题，亟须探索一次性塑料包装绿色替代和低成本制造的新方法和新技术，开展工程示范。”边新超向《中国科学报》介绍了立项背景。

　　虽然项目立项不到半年，但是各单位的工作已经在有序开展，并取得一定成效。

　　周雅告诉记者：“我们已经初步建立生物可降解塑料包装全生命周期减排多维调控机制，为一次性塑料包装绿色替代提供科学依据。”

　　目前，周雅团队正在跟参与企业对接，希望从行业尺度搭建生命周期数据库。“调研中我们发现基础数据存在缺失，希望构建中国生物可降解塑料包装生命周期数据库，推动绿色低碳可持续发展。”

　　陈宁团队负责研发的多组分生物可降解塑料的无机粉体高填充技术已有多年积累。他告诉记者：“我们将与企业协同合作，在降低材料成本的同时提高包装制品的性能。”

　　边新超介绍，该项目完成后，将建成15万吨/年丙交酯生产线、15万吨/年PLA生产线、5万吨/年二氧化碳基可降解塑料生产线，以及1万吨/年改性生物可降解塑料生产线等4个产业化示范工程。

　　不过，他也坦言，目前还面临着一系列挑战，如关键材料纯度、设备国产化、关键催化剂优化、高性能制品开发，以及材料降解机理不完全明晰等诸多问题，尚需要一 一攻关。

　　“我们最终生产的可降解包装薄膜较市场同类产品有望降低生产成本30%以上。”边新超透露，低成本生物降解材料预计率先在购物袋、一次性餐具餐盒、一次性吸管、纸杯等领域推广应用。