Le film entièrement biodégradable est un matériel de film qui peut être complètement décomposé en eau, dioxyde de carbone et biomasse par des micro-organismes dans des conditions spécifiques. Il est différent des «plastiques dégradables» ou des «plastiques partiellement dégradables». Son processus de dégradation ne laisse pas de résidus nocifs et est un matériel respectueux de l'environnement qui répond aux normes internationales (comme EN13432, ASTM D6400).
Ce type de film est généralement composé de polymères naturels ou de matériaux bio-basés modifiés, tels que l'acide polylactique (APL), le téréphtalate adipate de polybutylène (PBAT), les polymères à base d'amidon, les polyhydroxyalkanoates (PHA), etc. provoquant une pollution des déchets plastiques.
Les matières premières des films entièrement biodégradables sont principalement divisées en deux catégories: l'une est des polymères naturels, et l'autre est des polymères bio-basés synthétiques.
Les polymères naturels comprennent l'amidon de maïs, la farine de manioc, la cellulose, le chitosane, etc. Ces matières premières sont largement disponibles et ont une forte renouvellement.
Les matériaux de polymère bio-bas à base synthétique sont principalement de l'acide polylactique (PLA) et du PBAT. L'APL est dérivée des sucres fermentés et est l'un des matériaux biodégradables les plus utilisés. Le PBAT est un copolymère à base de pétrole mais entièrement biodégradable, généralement mélangé à PLA ou en amidon pour améliorer la ténacité et la douceur.
La combinaison raisonnable de ces matériaux peut répondre aux besoins des films dans l'emballage, l'agriculture, la livraison express, le commerce électronique et d'autres domaines.
Par rapport aux films plastiques traditionnels (tels que PE, PP, PVC, etc.), les films entièrement biodégradables ont les différences clés suivantes:
* Différents impacts environnementaux: Les plastiques ordinaires sont difficiles à dégrader dans l'environnement naturel et sont sujets à une pollution à long terme, tandis que les films entièrement biodégradables peuvent être complètement décomposés par des micro-organismes dans des conditions raisonnables.
* Différents chemins de dégradation: Les plastiques ordinaires sont plus de «décomposition physique» ou de «décomposition oxydative», qui est un processus lent et peut même prendre des centaines d'années, tandis que les films entièrement biodégradables appartiennent à une «décomposition biologique» et sont généralement dégradés dans quelques mois à un an.
* Différents matériaux source: Les plastiques ordinaires sont principalement fabriqués à partir de pétrole, tandis que les films biodégradables peuvent être partiellement ou entièrement dérivés des ressources renouvelables à base de plantes.
Ces différences font que les films biodégradables ont une valeur alternative dans la transformation verte.
Bien que les films biodégradables mettent l'accent sur les attributs de protection de l'environnement, ils ont également certaines propriétés physiques, notamment:
* Transparence: Certains matériaux tels que PLA ont une bonne transparence et conviennent à l'emballage d'affichage.
* Résistance à la température: Généralement, la résistance à la chaleur n'est pas aussi bonne que les plastiques traditionnels, mais après modification, il peut être utilisé dans la scellage de la chaleur, la vapeur et d'autres environnements.
* Force et ductilité: Des matériaux tels que le PBAT ont une bonne flexibilité et des propriétés de traction et peuvent être aggravés avec PLA pour améliorer les propriétés mécaniques globales.
* Processabilité: Il peut être formé en soufflant, en coulant, en extrusion et en autres méthodes, adapté aux équipements de transformation en plastique existants et à la promotion facile de promouvoir l'industrialisation.
Bien que ces propriétés soient différentes des plastiques traditionnels, ils peuvent répondre aux exigences fonctionnelles de base dans de nombreux scénarios d'application.
Le processus de dégradation des films entièrement biodégradables dépend principalement de l'action des micro-organismes. Son effet de dégradation est affecté par divers facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, la valeur du pH, le type et le nombre de micro-organismes.
* Environnement de compostage: Une température élevée, une humidité élevée et un environnement de compostage aérobie sont les plus adaptés à sa dégradation, et il se décompose généralement dans les 3 à 6 mois.
* Environnement du sol: Le délai de dégradation dans le sol naturel est relativement long, ce qui peut prendre 6 à 12 mois, selon l'activité du sol.
* Environnement marin: Certains matériaux peuvent également se dégrader dans l'eau de mer, mais à un rythme plus lent, donc tous les matériaux entièrement biodégradables ne conviennent pas à une utilisation marine.
Après la dégradation, aucune microplastique nocive ou métaux lourds ne restera, et il est fondamentalement inoffensif pour les plantes, les animaux et les humains.
Les films entièrement biodégradables ont été largement utilisés dans de nombreuses industries, en particulier dans les domaines suivants, montrant leur potentiel de substitution:
* Emballage alimentaire: Utilisé pour les sacs de légumes et les sacs à fruits, les sacs de nourriture cuits, les couverts, etc., qui peuvent contacter directement les aliments.
* Mulch agricole: Utilisé pour couvrir les terres cultivées, augmenter la température du sol et labourer directement dans le sol après une utilisation sans recyclage.
* Film d'emballage industriel: tels que l'emballage électronique des pièces, le film anti-poussière, le film d'emballage de palettes, etc.
* Sacs express et à provisions: Remplacez les sacs en plastique PE jetables, soutenez l'impression personnalisée et la scellage de la chaleur.
* Produits médicaux et sanitaires: Utilisé pour les gants jetables, les emballages de vêtements, etc., pour une manipulation et un recyclage faciles.
La portée de l'application continue de se développer, ce qui favorise également l'optimisation continue des performances des matériaux et la mise à niveau des processus.
Bien que les films entièrement biodégradables aient un potentiel environnemental, ils sont toujours confrontés à plusieurs défis dans le processus de promotion:
* Coût élevé: Par rapport aux plastiques à base de pétrole, le coût des matières premières et du traitement est relativement élevé.
* Conditions de dégradation limitées: Tous les environnements ne peuvent pas se dégrader rapidement et une utilisation raisonnable doit être guidée.
* Conscience limitée des consommateurs: Certains utilisateurs finaux ne sont toujours pas clairs sur les principes et la classification de la dégradation.
* Le système standard doit être amélioré: Certains produits "dégradables" sur le marché ont des yeux et des perles de poisson mélangés, et le système de supervision et de certification doit être amélioré de toute urgence.
Les tendances futures de développement se concentreront sur la réduction des coûts de production, l'optimisation des performances des matériaux, l'expansion des sources de matières premières et le renforcement de l'éducation environnementale et du soutien politique.
Dans le contexte de la promotion mondiale de la transformation verte et à faible carbone, le problème de la pollution plastique devient de plus en plus proéminente. En tant que matériau alternatif vert, le film entièrement biodégradable répond non seulement à la fonction d'emballage de base, mais peut également être décomposé en toute sécurité dans l'environnement naturel pour réduire la charge environnementale. La compréhension de ses principes, de ses performances et de ses conditions applicables aidera les gouvernements, les entreprises et les consommateurs à faire des choix plus durables, tout en favorisant la transformation environnementale de toute la chaîne industrielle.
Les produits en plastique ont longtemps été largement utilisés dans l'emballage, les matériaux de construction, les nécessités quotidiennes et autres champs en raison de leur légèreté, de leur durabilité et de leur faible coût. Cependant, les plastiques traditionnels sont extrêmement difficiles à dégrader dans l'environnement naturel et sont sujets à la pollution blanche, à l'accumulation microplastique et à d'autres problèmes, qui ont suscité des problèmes environnementaux et de santé mondiaux. En tant que nouveau type de matériel respectueux de l'environnement, le film entièrement biodégradable remplace progressivement les plastiques traditionnels dans certains domaines.
Les plastiques traditionnels sont principalement dérivés de ressources non renouvelables telles que le pétrole, et leur traitement repose sur l'énergie fossile, ce qui produira une certaine quantité d'émissions de carbone pendant le processus de raffinage et de synthèse. Les plastiques traditionnels communs comprennent le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le chlorure de polyvinyle (PVC), etc. Ces matériaux ont des structures stables et une longue durée de vie, mais sont difficiles à décomposer par l'environnement naturel.
Les matières premières des films entièrement biodégradables sont principalement dérivées de ressources renouvelables, telles que l'amidon de maïs, la canne à sucre, le manioc, l'acide lactique, etc. Parmi eux, l'acide polylactique (PLA), le téréphalate adipate de polybutylène (PBAT) et les polymères modifiés par étouffer sont des représentants communs. Ces matériaux peuvent atteindre un certain degré de neutralité du carbone pendant le processus de production et réduire progressivement la dépendance à l'égard des ressources non renouvelables.
Le plus gros problème avec les plastiques traditionnels est que le cycle de dégradation est extrêmement long. Dans des conditions naturelles, des plastiques tels que PE et PP peuvent prendre des centaines d'années pour se dégrader progressivement, et des produits chimiques nocifs peuvent être libérés pendant le processus, causant des dommages au sol, à l'eau et aux écosystèmes marins.
Relativement parlant, des films entièrement biodégradables peuvent être décomposés en eau, en dioxyde de carbone et une petite quantité de biomasse dans les 3 à 6 mois dans un environnement de compostage aérobie. Ils peuvent également se dégrader lentement dans le sol et l'eau, et la vitesse spécifique dépend de la température ambiante, de l'humidité et de l'activité microbienne. Son processus de dégradation ne laisse pas les microplastiques et a peu d'interférence avec l'écosystème, il a donc progressivement acquis une reconnaissance dans des scénarios tels que l'emballage alimentaire et les films agricoles.
Les plastiques traditionnels sont relativement matures dans les propriétés mécaniques, avec une bonne résistance à la traction, l'allongement à la rupture et la résistance à l'impact, et conviennent aux applications d'emballage et de charge dans une variété de conditions difficiles. En particulier, PE et PP ont une bonne flexibilité et une bonne stabilité et sont la principale force de l'emballage en plastique moderne.
Les performances des films entièrement biodégradables s'améliorent constamment. Les matériaux PLA sont rigides mais cassants, et le PBAT est flexible mais facile à déformer, donc les performances globales sont généralement améliorées par la composition. Par exemple, un mélange de PLA PBAT ou d'amidon PLA peut prendre en compte à la fois la force et la douceur. Bien que les propriétés mécaniques globales ne soient pas complètement équivalentes aux plastiques traditionnels à l'heure actuelle, ils ont des capacités de substitution de base dans l'emballage léger et les produits d'utilisation à court terme.
Les plastiques traditionnels sont forts en stabilité thermique et ont une large gamme de températures de traitement. Ils peuvent être produits en masse par le moulage par soufflage, le moulage par injection, l'extrusion et d'autres méthodes, et sont largement adaptés aux équipements industriels existants. Il peut être chauffé à plusieurs reprises, fondu et façonné pour un recyclage facile.
La stabilité thermique des films entièrement biodégradables est relativement limitée. Par exemple, le PLA est facile à déformer à des températures élevées, et sa température d'adoucissement est d'environ 60 ° C, ce qui limite son application dans l'emballage chaud ou le transport à haute température. En termes d'équipement de traitement, la plupart des matériaux bio-basés peuvent être traités à l'aide d'un équipement en plastique traditionnel modifié, mais ils sont plus sensibles à la température et au taux de cisaillement, et les paramètres de processus doivent être ajustés de manière ciblée.
Les plastiques traditionnels ne causent pas de préjudice immédiat pendant l'utilisation, mais leurs problèmes de gestion des déchets deviennent de plus en plus importants. Une grande quantité de déchets plastiques ne peut pas entrer dans le système de recyclage efficace et se trouve couramment dans les espaces publics tels que les rivières, les océans et les routes, affectant l'environnement vivant des animaux et des plantes. Les microplastiques peuvent également entrer dans le corps humain par le corps d'eau, posant des risques pour la santé.
Le film entièrement biodégradable souligne qu'il peut être naturellement dégradé sans recyclage après utilisation, et convient aux scénarios d'emballage qui ne sont pas faciles à recycler de manière centralisée, telles que des films agricoles et des sacs alimentaires jetables. Les produits après dégradation ne resteront pas dans l'environnement pendant longtemps et ne contiennent pas d'additifs de métaux lourds, ce qui réduit la charge écologique. Cependant, il convient de noter qu'ils ne conviennent pas pour être mélangés au système de recyclage en plastique traditionnel, ce qui est facile à provoquer une pollution matérielle.
Les plastiques traditionnels ont un coût unitaire faible en raison de la technologie mature et de la grande échelle de production, en particulier sur le marché des emballages en vrac. Il s'agit également d'un facteur réaliste qui rend difficile d'être complètement remplacé à l'heure actuelle.
Le coût du film entièrement biodégradable est principalement affecté par les prix des matières premières, le contrôle des processus et la taille du marché, et est généralement supérieur à 30% plus élevé que les plastiques traditionnels similaires. Bien que les coûts diminuent progressivement avec les progrès technologiques et l'amélioration de la chaîne industrielle, la substitution à grande échelle nécessite toujours un élan multiple tel que les orientations politiques, le soutien du mécanisme du marché et la sensibilisation aux consommateurs.
La portée de l'application des plastiques traditionnels couvre presque tous les domaines de la vie et des domaines industriels, des sacs à provisions de supermarchés aux pièces automobiles, des dispositifs médicaux aux matériaux d'isolation de construction, montrant un large éventail de polyvalence.
Les films entièrement biodégradables sont actuellement principalement utilisés dans les produits à cycle court, tels que:
* Sacs d'emballage de qualité alimentaire;
* Food Food et emballage express;
* Sacs à ordures, sacs de merde pour animaux de compagnie;
* Paillis agricole;
* Emballage de protection médicale.
Ces champs ont des exigences plus élevées pour la dégradabilité des films, tandis que les exigences en matière de résistance et de résistance aux intempéries à long terme sont relativement faibles, devenant ainsi le marché cible principal du développement de matériaux biodégradables.
La plupart des plastiques traditionnels ont été inclus dans les systèmes standard d'inspection et de production de la qualité mature de divers pays, tels que l'ISO, l'ASTM, etc., avec des normes de sécurité unifiées.
Les films entièrement biodégradables doivent respecter des systèmes de certification biodégradables spécifiques, tels que:
* EU EN13432 Standard;
* US ASTM D6400 Standard;
* GB / T domestique 19277 Standard, etc.
Il est également nécessaire de passer des tests de dégradation de compostage, des tests d'écotoxicité et des tests de métaux lourds pour prouver sa capacité de dégradation et sa compatibilité écologique dans l'environnement naturel. L'amélioration du système standard aidera le marché à se développer de manière standardisée et à éviter les produits de «fausse dégradation» de confondre le marché.
Les plastiques traditionnels et les films entièrement biodégradables diffèrent dans de nombreux aspects de la performance, chacun avec ses propres avantages. Les plastiques traditionnels sont plus matures dans les propriétés physiques, le contrôle des coûts et la compatibilité des équipements; Alors que les films biodégradables mettent l'accent sur la valeur environnementale, la renouvellement et la dégradabilité, et conviennent à des scénarios d'application spécifiques.
Dans une utilisation réelle, le choix des matériaux doit être basé sur une évaluation complète du cycle de vie des produits, des possibilités de recyclage, de la pression de la politique environnementale et des préférences des consommateurs. Avec les progrès technologiques et l'expansion de l'échelle de l'industrie des biomatériaux, les films entièrement biodégradables devraient assumer des responsabilités environnementales dans plus de segments et fournir plus de solutions au problème de la pollution plastique.
Les films entièrement biodégradables sont un type de matériau qui peut être décomposé en dioxyde de carbone, eau et biomasse par action microbienne dans l'environnement naturel. Son avantage principal est qu'il peut être complètement dégradé dans un certain délai, sans polluants solides résiduels et éviter les problèmes microplastiques. Bien que le matériau lui-même ait le potentiel de dégradation, l'effet de dégradation dans l'utilisation réelle est toujours affecté par plusieurs facteurs externes et internes.
La température ambiante est l'un des principaux facteurs externes affectant l'efficacité de dégradation. Les micro-organismes ont une plage de température optimale lors de la décomposition des biopolymères, généralement de 30 ℃ à 60 ℃. À des températures plus basses, le métabolisme microbien ralentit, entraînant un taux de dégradation plus lent; Bien qu'une température trop élevée peut inhiber la survie de certains micro-organismes.
Dans des conditions de compostage, la température est souvent générée par le métabolisme des micro-organismes eux-mêmes. Lors de la saisie de la phase chaude (> 50 ℃), le processus de dégradation est accéléré, en particulier pour les matériaux tels que l'acide polylactique (PLA). Dans le sol naturel ou les plans d'eau, en raison de grandes fluctuations de température, le temps de dégradation peut être considérablement prolongé. Dans l'évaluation des matériaux ou l'application réelle, le cycle de dégradation doit être évalué en fonction de la température ambiante spécifique.
L'humidité joue également un rôle important dans la dégradation des films entièrement biodégradables. La plupart des matériaux biopolymères sont plus facilement dégradés par les micro-organismes après hydrolyse. Un environnement humide favorise la transmission et la diffusion des enzymes, ce qui est propice à la survenue de réactions enzymatiques.
Dans un environnement de compostage, il est considéré comme plus approprié de maintenir une humidité de 40% à 60%. Une humidité trop faible inhibera la reproduction de micro-organismes, tandis que une humidité trop élevée peut conduire à la formation de zones anaérobies, ce qui entraînera une odeur ou une décomposition incomplète. Pour les matériaux cinématographiques, l'humidité accélérera également la lyse de surface, augmentant ainsi la zone de fixation microbienne. Par conséquent, le contrôle de l'humidité est un moyen important d'améliorer l'efficacité de dégradation.
Le type et le nombre de micro-organismes sont des facteurs directs affectant l'efficacité de dégradation. Les micro-organismes qui dégradent les matériaux entièrement biodégradables comprennent les bactéries, les champignons, les actinomycètes, etc., dont certaines ont des capacités d'hydrolyse enzymatique spéciales pour des matériaux tels que PLA, PBAT ou PHA.
Dans l'environnement naturel, la population microbienne est complexe et le nombre varie considérablement. Certaines zones peuvent manquer de bactéries de décomposition spécifiques, entraînant une faible efficacité de dégradation. Dans le système de compostage, l'efficacité de décomposition peut être artificiellement améliorée en contrôlant les espèces et le nombre de micro-organismes. Si la conception de la structure de surface du matériau n'est pas propice à la fixation des micro-organismes, elle peut également retarder la phase de démarrage de sa dégradation. Par conséquent, la compréhension et l'utilisation des caractéristiques des micro-organismes est la clé pour promouvoir la réaction de dégradation continue.
Différents types de polymères biodégradables ont des différences structurelles, ce qui affecte directement leur mécanisme de dégradation et leur vitesse. L'acide polylactique commun (PLA) dégrade plus lent que le téréphalate adipate de polybutylène (PBAT) et le polyhydroxyalkanoate (PHA). Ceci est lié à la densité de ramification, à la structure cristalline et à l'hydrophobicité dans sa structure moléculaire.
De plus, les plastifiants, les charges, les stabilisateurs et autres additifs sont souvent ajoutés aux produits réels. Ces composants peuvent inhiber ou accélérer la réaction de dégradation. Par exemple, l'ajout d'amidon naturel peut augmenter l'hydrophilie et accélérer le processus d'hydrolyse, tandis que certains antioxydants peuvent retarder le processus de dégradation. Par conséquent, l'optimisation des formules doit équilibrer les performances de dégradation tout en conservant les fonctions de base.
L'épaisseur et la forme structurelle du matériau du film ont un impact direct sur l'effet de dégradation. Généralement, plus l'épaisseur est grande, plus il est difficile pour l'humidité et les micro-organismes de pénétrer profondément à l'intérieur, ce qui entraîne un taux de dégradation plus lent. Surtout pour les structures composites à double couche ou multicouches, la couche intermédiaire est difficile à pénétrer rapidement, formant un angle mort de dégradation.
Au contraire, les conceptions de matériaux minces ou de structure poreuse sont propices à la pénétration de l'humidité et à l'attachement microbien, améliorant l'efficacité globale de dégradation. De plus, les états d'emballage recourbés, pliés ou scellés peuvent également limiter la circulation de l'air et le contact d'humidité, retardant ainsi la réaction de dégradation. Par conséquent, l'impact de l'épaisseur et de la morphologie du matériau sur le comportement de dégradation doit être pleinement pris en compte pendant la phase de conception du produit.
L'activité des enzymes dans le processus de biodégradation est affectée par le pH. Dans différentes conditions de pH, la structure des enzymes spécifiques changera, affectant leur efficacité catalytique. La plupart des enzymes impliquées dans l'hydrolyse en polyester sont actives dans des environnements légèrement acides à neutres, et la valeur de pH la plus appropriée se situe entre 5,5 et 7,5.
Si l'environnement est trop acide ou alcalin, certaines enzymes peuvent être inactivées ou des changements chimiques peuvent se produire à la surface du matériau, formant une couche de film chimique qui n'est pas propice à la dégradation. De plus, si les sous-produits acides produits par le processus de dégradation à long terme ne sont pas neutralisés dans le temps, ils peuvent également modifier l'environnement de pH local. Par conséquent, le maintien d'un pH approprié aide à maintenir le fonctionnement stable du système enzymatique microbien.
Les films complètement biodégradables peuvent être décomposés dans des environnements aérobies et anaérobies, mais les chemins de réaction et les produits sont différents. Dans des conditions aérobies, la dégradation produit principalement du dioxyde de carbone, de l'eau et des acides organiques traces; Dans des conditions anaérobies, les gaz à effet de serre tels que le méthane peuvent être produits.
Dans un environnement aérobie, il existe plus d'espèces microbiennes, le taux de dégradation est plus rapide et les sous-produits sont faciles à être minéralisés. Dans un environnement fermé ou un environnement d'enfouissement profond, l'oxygène est limité, ce qui entraîne un taux de dégradation plus lent ou même une interruption. Certains matériaux tels que PLA sont difficiles à dégrader complètement dans un environnement anaérobie. Le scénario d'application du matériau doit choisir une méthode de traitement basée sur son chemin de dégradation pour éviter la pression environnementale causée par une mauvaise utilisation.
La méthode d'utilisation, l'emplacement de placement et le chemin de traitement ultérieur du film ont un effet décisif sur son effet de dégradation final. Par exemple, si les produits utilisés comme paillis agricoles ne sont pas recyclés et traités dans le temps après l'utilisation et exposés au sol naturel, leur temps de dégradation sera affecté par les fluctuations environnementales.
Si le produit est mélangé dans le système de traitement des déchets plastiques ordinaire, il peut être incinéré ou en décharge, perdant sa signification de dégradation. Au contraire, si elle est envoyée à une installation de compostage industrielle professionnelle, le matériel peut atteindre la biodégradation plus efficacement. Par conséquent, un système de classification de recyclage solide et la conscience de l'environnement de l'utilisateur sont des facteurs indirects qui affectent la réalisation finale de la dégradation.
En résumé, l'effet de dégradation du film entièrement biodégradable est affecté par une variété de facteurs, notamment la température ambiante, l'humidité, la communauté microbienne, la formule des matériaux, la structure d'épaisseur, la valeur du pH, la teneur en oxygène et les méthodes d'utilisation et de traitement. Les facteurs n'existent pas isolément, mais interagissent entre eux pour déterminer conjointement la vitesse de dégradation et la minutie.
Dans le processus de recherche et développement, de conception et de promotion des produits, l'environnement d'application réel doit être utilisé comme base, et les matières premières, la conception structurelle et la formule additive doivent être raisonnablement sélectionnées. Dans le même temps, le soutien politique, la construction technique et la sensibilisation du public favoriseront également l'application plus large de matériaux de film dégradables dans l'industrie de la protection de l'environnement.
Avec l'attention globale continue au problème de la pollution plastique, l'emballage respectueux de l'environnement est devenu un problème important auquel sont confrontés de nombreuses industries. L'emballage en plastique traditionnel est non dégradable et facile à provoquer des résidus environnementaux, ce qui a provoqué des charges écologiques à toutes les étapes de la production, de l'utilisation et de l'élimination. L '«interdiction de plastique» au niveau de la politique et la reconnaissance des produits verts par les consommateurs ont favorisé le développement rapide de matériaux alternatifs. Dans ce contexte, les films entièrement biodégradables ont progressivement attiré l'attention et l'application dans l'emballage respectueux de l'environnement en raison de leurs caractéristiques de dégradable dans des conditions naturelles et de ne pas produire de résidus microplastiques.
Le film entièrement biodégradable est un type de matériel d'emballage fabriqué à partir de ressources renouvelables ou de polymères dégradables, qui peuvent être décomposés en dioxyde de carbone, eau et biomasse par des micro-organismes dans certaines conditions. Les matières premières courantes pour ce type de film comprennent l'acide polylactique (PLA), le téréphtalate adipate de polybutylène (PBAT), le polyhydroxyalkanoate (PHA), etc., qui ont certaines résistance mécanique, les propriétés de la barrière et les propriétés de scellement de la chaleur, et peuvent obtenir des propriétés de protection environnementale tout en remplissant les fonctions de base de l'emballage. Par rapport aux plastiques traditionnels à base de pétrole, ce type de film ne laisse pas de résidus toxiques et convient aux applications d'emballage à court terme.
Les emballages en plastique jetables sont devenus l'une des sources importantes de déchets solides urbains en raison de sa large application dans la nourriture, la livraison expresse, la vente au détail et d'autres domaines. Un grand nombre de sacs en plastique, d'emballage à emporter, d'enveloppes de films, etc. sont difficiles à recycler ou à dégrader, et rester dans le sol, l'océan et même entrer dans la chaîne alimentaire pendant longtemps, provoquant des risques écologiques étendus.
L'introduction d'un film entièrement biodégradable fournit une alternative à de tels problèmes. Il peut être progressivement décomposé naturellement sans installations de traitement spéciales après utilisation. Il convient à un grand nombre de scénarios impliquant une utilisation jetable telle que la logistique, la nourriture et l'agriculture. Il peut réduire les résidus en plastique de la source et réduire la pression des décharges et l'incinération.
L'industrie alimentaire a de nombreuses exigences pour l'emballage des matériaux tels que la propreté, la barrière et la scellabilité. Le film entièrement biodégradable est largement utilisé dans les sacs de fruits et légumes, les sacs à emporter, les sacs de doublure de nourriture, les emballages de thé et autres scénarios car il répond aux besoins de base de l'emballage alimentaire et possède des propriétés respectueuses de l'environnement.
Les films PLA ont une certaine transparence et rigidité, qui conviennent à l'emballage d'aliments secs ou à faible corniture, tandis que les films PBAT ont une bonne flexibilité et peuvent être utilisés pour les emballages mous tels que les sacs à emporter et les sacs à main jetables. Grâce à la conception de la structure composite, la multifonctionnalité peut également être obtenue, telle que la résistance à la chaleur, l'épreuve d'étanchéité, la résistance à l'huile et d'autres caractéristiques, pour répondre à différents besoins d'emballage alimentaire.
L'industrie express produit un grand nombre de sacs en plastique, de films de remplissage et de sacs d'emballage chaque jour. Les plastiques traditionnels sont largement utilisés en raison de leur prix bas et de leur traitement pratique, mais leur difficulté de traitement et leurs risques environnementaux deviennent de plus en plus apparents.
Des films entièrement biodégradables ont été utilisés dans certains systèmes Express Green Express pour les sacs express, les sacs d'enveloppe, les films de fond électroniques de Waybill, etc. combinés à des mécanismes de suivi et de recyclage numériques, ce type de matériel d'emballage peut être utilisé pendant une courte période et ne provoquera pas de pollution secondaire après la disposition, qui est conforme à la direction du développement vert de l'industrie expresse. Certaines plateformes de commerce électronique tentent également de promouvoir des solutions alternatives pour des sacs d'emballage dégradables afin d'améliorer leur image de marque durable.
L'agriculture est un domaine important pour l'utilisation de films plastiques, en particulier dans les films au sol, les films couvrant, les sacs de semis, etc. Les films traditionnels au sol sont difficiles à recycler, et les résidus dans les champs affectent la perméabilité du sol et la croissance des cultures.
L'utilisation de films au sol entièrement biodégradables peut progressivement se décomposer dans le sol après la récolte des cultures, évitant le problème de la "pollution blanche". Les films dégradables PLA ou PBAT peuvent être conçus pour avoir un taux de dégradation en fonction du cycle de plantation des cultures, garantissant que les fonctions d'ombrage et de préservation de la chaleur sont maintenues pendant les opérations agricoles et se décomposent automatiquement après la fin, réduisant considérablement le fardeau du recyclage manuel.
Bien que les films entièrement biodégradables aient un grand potentiel dans les emballages respectueux de l'environnement, ils sont toujours confrontés à de multiples défis techniques et économiques.
D'une part, certains matériaux dégradables ont une consommation d'énergie élevée pendant le processus de production, ce qui entraîne des coûts généralement plus élevés que les plastiques traditionnels; D'un autre côté, l'efficacité de dégradation des environnements à basse température ou sèche est relativement faible, affectant leur effet d'application dans des environnements naturels. De plus, les propriétés physiques du produit, telles que la résistance à la ponction et les performances d'étanchéité de la chaleur, sont encore loin derrière celles des films traditionnelles et doivent être optimisées en continu grâce à des processus de modification ou composites pour répondre aux besoins d'emballage diversifiés.
Les politiques d'interdiction et de restriction en plastique au niveau national sont des facteurs importants dans la promotion de l'application de matériaux dégradables. Par exemple, la Chine et de nombreux pays de l'UE ont successivement introduit des mesures de contrôle des produits en plastique, stipulant que les sacs à provisions, les sacs express, la vaisselle jetable, etc. doivent utiliser des matériaux dégradables.
Dans le même temps, l'établissement d'objectifs de l'approvisionnement en vert et de développement durable augmente également en permanence la proportion d'emballages respectueux de l'environnement. À mesure que la sensibilisation à l'environnement des consommateurs augmente, le groupe prêt à payer une certaine prime pour l'emballage dégradable augmente progressivement, augmentant encore l'espace du marché. Les incitations politiques, les conseils industriels et les commentaires du marché terminal constituent les trois principaux soutiens pour l'élaboration de films entièrement biodégradables.
Bien que les films entièrement biodégradables aient des caractéristiques d'auto-dégradation, le système de recyclage et de traitement doit encore être raisonnablement conçu dans des applications pratiques. Certains matériaux se dégradent lentement dans des conditions naturelles, et s'ils sont mélangés à des systèmes de recyclage plastique ordinaires, ils peuvent affecter la qualité globale.
En établissant des installations de soutien telles que la collecte classifiée, le compostage professionnel et le recyclage de la pyrolyse, l'objectif de dégradation peut être atteint plus efficacement. Dans le même temps, le produit lui-même doit avoir une identification claire pour faciliter l'identification des consommateurs et le placement classifié. L'établissement d'un mécanisme de connexion efficace entre l'extrémité de l'application et le traitement final est une condition préalable à la promotion complète des matériaux d'emballage dégradables.
Avec l'avancement continu de la technologie des matériaux verts, les films entièrement biodégradables joueront un rôle plus important dans les emballages respectueux de l'environnement. Les tendances futures de développement comprennent:
Diversification des matières premières, en utilisant des ressources renouvelables plus étendues telles que les algues et le manioc;
L'intégration fonctionnelle, comme l'amélioration des propriétés de la barrière et les propriétés étanches par la nanotechnologie;
Réduction des coûts et amélioration de l'efficacité, réduisant les coûts de fabrication grâce à une production à grande échelle;
Amélioration des normes de certification, promouvoir un système de classification et d'évaluation unifiée pour l'industrie;
Se combiner avec la gestion de l'empreinte carbone et l'intégrer dans le système ESG d'entreprise.
Poussés par les efforts conjoints des politiques, de la technologie et des marchés, les films entièrement biodégradables devraient devenir une partie indispensable du système d'emballage respectueux de l'environnement, fournissant un soutien efficace à la création d'une société en circulation des ressources.
Avec l'utilisation généralisée de produits en plastique jetables dans le monde, le problème de l'élimination des déchets plastiques devient de plus en plus grave. Les films plastiques traditionnels sont devenus l'une des sources importantes de pollution terrestre et marine en raison de leur stabilité et des caractéristiques difficiles à dégrader. Les microparticules en plastique polluent les sources d'eau, affectent la santé des animaux sauvages et pénètrent progressivement dans la chaîne alimentaire humaine, suscitant une large attention de tous les horizons à des matériaux alternatifs. Le film entièrement biodégradable, en tant que matériau naturellement dégradable, est devenu un moyen de réduire la charge environnementale.
Le film entièrement biodégradable fait référence à un matériel de film qui peut être complètement décomposé en eau, en dioxyde de carbone et en matière organique par des micro-organismes dans l'environnement naturel, en particulier dans le sol, le compost ou l'eau. Ses matières premières comprennent généralement l'acide polylactique (PLA), le polybutylène adipate / téréphtalate (PBAT), le polyhydroxyalkanoate (PHA), etc. Ces polymères peuvent être naturellement décomposés dans certaines conditions et ne laisseront pas des fragments de plastique résiduels dans l'environnement.
Les produits en plastique traditionnels incluent PE, PP, PET et autres types. Ils ont une courte durée de vie mais un long cycle de dégradation. Une fois qu'ils entrent dans l'environnement naturel, le processus de dégradation peut durer des centaines d'années. Dans le processus, ils détruisent non seulement l'écosystème, mais libèrent également des substances toxiques qui affectent la santé des animaux et des plantes. Les déchets plastiques flottent dans les plans d'eau et s'accumulent dans le sol, constituant une menace continue pour la biodiversité. L'utilisation de films entièrement biodégradables peut réduire ces risques de la source et réduire l'effet cumulatif de la pollution plastique.
Les films entièrement biodégradables utilisent souvent des ressources renouvelables comme des matières premières, telles que l'amidon de maïs, la bagasse de canne à sucre, etc., qui sont des sources plus durables de matières premières que les plastiques à base de pétrole. Dans le processus de fabrication, si la technologie d'énergie et de traitement peut être optimisée, le niveau global d'émission de carbone peut également être relativement réduit. De plus, certaines matières premières peuvent également absorber le dioxyde de carbone pendant le processus de plantation, ce qui aide à équilibrer l'empreinte carbone. Poussée par la fabrication verte, l'impact de l'ensemble du cycle de vie du produit sur l'environnement est relativement plus faible.
Une grande quantité de pollution plastique provient de scénarios d'utilisation jetables dans la vie quotidienne, tels que des sacs à provisions, des emballages alimentaires, de l'externalisation express, des films de couverture agricole, etc. Les films entièrement biodégradables conviennent à de telles utilisations d'emballage à court terme. Ils peuvent fournir une résistance de base d'emballage, des propriétés de barrière et une flexibilité. Ils peuvent être naturellement dégradés après utilisation, en remplacement efficace des films plastiques traditionnels, réduisant ainsi la fréquence et la quantité de déchets plastiques.
Le film entièrement biodégradable peut être progressivement décomposé par des micro-organismes dans des conditions appropriées, comme un environnement de compostage aérobie humide, chaud et aérobie. Ses produits de dégradation sont l'eau, le dioxyde de carbone et la matière organique trace, et aucun résidu nocif n'est produit. Par rapport aux plastiques traditionnels, il ne forme pas de microplastiques difficiles à manipuler et présente un faible risque de pollution secondaire pour la qualité du sol et de l'eau. En guidant raisonnablement sa dégradation dans un système de compostage fermé ou un environnement ouvert, un cycle vertueux de l'écosystème peut être obtenu.
Bien que le film entièrement biodégradable puisse se dégrader naturellement, ses avantages environnementaux seront plus évidents s'ils peuvent être combinés avec des installations de traitement de compostage spéciales. En mettant en place un mécanisme de recyclage classé et en guidant les consommateurs pour placer correctement l'emballage dégradable, l'efficacité de son utilisation des ressources peut être encore améliorée. Certains pays et régions ont établi des usines de compostage industrielles pour traiter uniformément les déchets alimentaires, les déchets de jardinage et les matériaux dégradables, fournissant un soutien aux infrastructures pour la promotion et l'application de ces matériaux.
Les choix des consommateurs lors de l'achat de produits affectent directement la demande du marché pour des matériaux respectueux de l'environnement. Guider les utilisateurs à choisir activement d'utiliser des emballages entièrement biodégradables grâce à une éducation des sciences populaires, à l'étiquetage des produits et à des incitations politiques est un moyen efficace de réduire la pollution plastique. Par exemple, la configuration des zones de supermarchés vertes, donnant des points de réduction aux produits utilisant des emballages respectueux de l'environnement et l'ajout de "options respectueuses de l'environnement" sur les plates-formes de commerce électronique peuvent toutes favoriser la substitution matérielle à la fin de la consommation.
Dans de nombreux pays et régions, les gouvernements ont successivement introduit des politiques de restriction en plastique et d'interdiction en plastique, telles que l'interdiction des sacs en plastique ultra-minces, la promotion de l'emballage vert pour la livraison express et la stimulation du ratio de remplacement de la vaisselle en plastique jetable. C'est dans cette formation politique que le film entièrement biodégradable est devenu une alternative. Grâce aux incitations fiscales, à la certification standard, aux subventions à l'approvisionnement et à d'autres moyens, les politiques peuvent promouvoir efficacement l'expansion de son échelle de production et l'acceptation du marché, réduire davantage les coûts de matériel et de traitement et promouvoir sa mise en œuvre dans plus de scénarios.
Dans l'industrie alimentaire, des films dégradables sont utilisés pour l'emballage des légumes et des fruits, les sachets de thé et la scellage des plateaux alimentaires, ce qui peut réduire le problème du mélange plastique dans les déchets alimentaires; Dans l'industrie de la livraison express, la combinaison de sacs express dégradables et d'adhésifs électroniques sur les feuilles de visage est utile pour la gestion de la classification de dégradation dans le processus de recyclage; Dans le domaine agricole, les films de paillis dégradables peuvent éviter la pollution du sol causée par des films résiduels; Dans l'emballage des fournitures médicales, l'application de matériaux dégradables peut atténuer le fardeau des émissions causée par l'incinération. Ces cas pratiques ont réduit la charge sur l'environnement naturel de différentes dimensions.
L'emballage respectueux de l'environnement devient progressivement une nouvelle direction pour le choix du marché. De nombreux propriétaires de marques ont intégré des concepts de protection de l'environnement dans la responsabilité des entreprises et la conception des produits et ont lancé des séries d'emballages dégradables pour répondre aux attentes des consommateurs en ce qui concerne les produits durables. Dans le commerce électronique, les supermarchés, la fabrication des aliments et d'autres domaines, le nombre de produits utilisant des films entièrement biodégradables a progressivement augmenté, ce qui entraîne progressivement le marché pour établir progressivement un système de soutien de la chaîne industrielle pour des matériaux dégradables.
Bien que les films dégradables aient un potentiel dans la protection de l'environnement, il y a encore des problèmes tels que le coût élevé, les conditions de dégradation limitée et l'adaptation des propriétés physiques, qui affectent leur application plus large. Les itinéraires de développement futurs peuvent inclure:
Modification et optimisation des systèmes de matériaux pour les rendre plus adaptés à différents climats et environnements d'utilisation;
Promotion des technologies de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité pour rendre les prix des produits plus compétitifs sur le marché;
Développement d'une technologie d'étiquetage identifiable pour améliorer l'efficacité des systèmes de recyclage;
Coopération de l'industrie interdictionnelle pour construire un écosystème d'emballage complet compatible respectueux de l'environnement.
Le développement durable met l'accent sur la satisfaction des besoins des personnes contemporaines sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins. Cela présente trois exigences de base pour les matières premières industrielles: renouvellement des ressources, sécurité d'utilisation et nature en boucle fermée du cycle de vie. Les films entièrement biodégradables sont principalement basés sur des ressources renouvelables telles que l'amidon de maïs, la bagasse et le manioc, et ont certaines caractéristiques de ressources durables. Après utilisation, ils peuvent être dégradés en dioxyde de carbone et en eau par des micro-organismes, qui sont conformes au concept de cycle de vie en boucle fermée.
La production annuelle mondiale de plastiques a dépassé 400 millions de tonnes, dont les produits en plastique jetables représentent plus de 40%. Ces matériaux ont des cycles de dégradation extrêmement longs dans la nature, formant souvent la «pollution blanche» et mettant en danger la sécurité écologique. Face à la pression croissante de l'élimination des déchets, le côté politique et l'opinion publique ont des attentes plus élevées envers les substituts plastiques. C'est dans ce contexte que des films entièrement biodégradables sont nés et promus, et leur espace de marché s'ouvre progressivement entraîné par la pression environnementale.
Les matériaux biodégradables précoces avaient des problèmes tels que les propriétés physiques faibles, la mauvaise résistance à la température et les prix élevés, ce qui a limité leur application à grande échelle. Ces dernières années, avec l'optimisation continue des technologies de synthèse des polymères telles que l'acide polylactique (PLA), le PBAT et le PHA, les propriétés pertinentes ont été considérablement améliorées. Par exemple, la nouvelle génération de films dégradables peut atteindre des propriétés de traction plus fortes, une meilleure transparence et des propriétés de scellement de chaleur et répondre à divers scénarios d'application tels que l'emballage quotidien et le paillis agricole. Cela fournit une base technique pour son remplacement supplémentaire des plastiques traditionnels.
De nombreux pays et régions ont successivement publié des réglementations pour restreindre ou interdire les produits en plastique non dégradables jetables. L'Union européenne a publié la "directive plastique jetable", la Chine a proposé un calendrier "d'interdiction en plastique et de restriction plastique", et des économies en développement telles que l'Inde et l'Indonésie ont également formulé des mesures de gestion correspondantes. Ces politiques fournissent des dividendes politiques pour les matériaux entièrement biodégradables. Dans le même temps, les mécanismes d'approvisionnement vert et de trading du carbone offrent également des incitations économiques aux entreprises qui utilisent des matériaux respectueux de l'environnement, ce qui aidera le marché à démarrer rapidement et progressivement des économies d'échelle.
Actuellement, des films entièrement biodégradables ont été initialement appliqués dans les industries suivantes:
* Emballage alimentaire: Utilisé pour les sacs à provisions jetables, les plateaux de nourriture, les films d'étanchéité, etc., pour réduire la dépendance aux films plastiques traditionnels;
* Films de paillis agricoles: Remplacer les films traditionnels du paillis d'EP, réduire efficacement la pollution des films résiduels et les problèmes de terrain de labour;
* Logistique du commerce électronique: Convient pour les produits d'emballage verts tels que les sacs express dégradables et les tampons bulles dégradables;
* Emballage des produits chimiques médicaux et quotidiens: Certains matériaux d'emballage de réactifs, l'emballage de lingettes humides et l'externalisation des produits de soins personnels adoptent progressivement des matériaux respectueux de l'environnement;
* Industries de services telles que l'aviation et les hôtels haut de gamme: Promouvoir la transformation verte dans le remplacement des produits jetables.
La mise en œuvre progressive de ces scénarios réels montre que le matériel est accepté par le marché et augmente progressivement en volume.
Disposition de l'entreprise et tendances de construction de la chaîne industrielle
Dans le domaine des matériaux dégradables, de nombreuses entreprises ont commencé à former une disposition collaborative en amont et en aval. Des fournisseurs de matières premières (tels que des sociétés de raffinage d'amidon de maïs), des usines de production de polymères à base de bio, des sociétés de cinéma dégradables, des marques d'applications terminales et des détaillants, une chaîne préliminaire en boucle fermée a progressivement été formée. Par exemple, certaines entreprises améliorent leurs capacités de contrôle des coûts et leur vitesse de réponse du marché en construisant un système industriel intégré de matériaux de matières premières-résines-film-matériaux-composit de matériaux. Cette intégration verticale devrait réduire le seuil d'application global et accélérer le processus d'industrialisation.
Le coût de production actuel des films entièrement biodégradables est toujours généralement plus élevé que celui des plastiques à base de pétrole tels que PE et PP. Les principales raisons comprennent des facteurs tels que l'extraction des matières premières, le processus de polymérisation, l'adaptation de l'équipement et la capacité de production insuffisante. Cependant, avec la plantation à grande échelle des matières premières, l'optimisation itérative des processus, l'automatisation améliorée du traitement et l'expansion de la demande des consommateurs verts, il y a place à la baisse de son coût unitaire. De plus, si les calculs des coûts du carbone ou les systèmes d'imposition environnementale sont inclus, l'efficacité économique des matériaux respectueuses de l'environnement sera plus compétitive.
L'attention des consommateurs aux problèmes environnementaux continue de se réchauffer. Dans de nombreux pays, de plus en plus de gens sont prêts à payer une prime légèrement plus élevée pour les produits durables. En particulier chez les jeunes groupes de consommateurs, lors du choix des produits, ils prêtent plus d'attention à la source des ingrédients, des matériaux d'emballage et de la responsabilité environnementale derrière les produits. En tant que forme d'emballage vert, les films entièrement biodégradables sont progressivement devenus une manifestation importante de la création d'images de marque et des engagements durables d'entreprise.
À mesure que la mondialisation des réglementations environnementales renforce, les entreprises orientées vers l'exportation sont confrontées à de plus en plus d'exigences de conformité environnementale. Le «Green New Deal» de l'UE et le «mécanisme d'ajustement des frontières du carbone (CBAM)» et d'autres réglementations politiques peuvent augmenter les coûts environnementaux dans le processus d'exportation de l'emballage plastique traditionnel. L'utilisation de matériaux dégradables peut aider les entreprises à respecter les normes internationales et à obtenir une certification environnementale (comme OK Compost, Tüv Autriche, etc.), élargissant ainsi les opportunités d'exportation.
Bien que le potentiel du marché continue de se développer, le développement de films entièrement biodégradables est toujours confronté à plusieurs défis:
* Solide dépendance environnementale à la dégradation: Certains matériaux ne peuvent être effectivement dégradés que dans les environnements de compostage industriel, et les installations de soutien doivent être construites;
* Problèmes d'identification et de classification: Les consommateurs et les systèmes de recyclage ont du mal à identifier des matériaux dégradables, ce qui affecte l'efficacité du recyclage;
* Normes incohérentes: Différents pays ont des définitions différentes des normes de dégradation, qui affectent les exportations de produits et la promotion de la marque unifiée;
* Balance des performances et des prix: Certains scénarios ont des exigences élevées pour les performances des matériaux, et le processus de remplacement doit peser les performances et les coûts.
La solution à ces défis nécessite l'innovation technologique, le soutien politique et la collaboration de l'industrie.
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