通常，用于購(gòu)物或垃圾袋的柔性一次性塑料膜，主要由石油基低密度聚乙烯（LDPE）制成。然而，這些薄膜伴隨著大量的碳足跡并造成環(huán)境污染。
德國(guó)Fraunhofer應(yīng)用聚合物研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于聚乳酸（PLA）生物塑料的柔性可回收塑料薄膜材料，并為其商業(yè)化鋪平了道路。2024年6月12日，他們的努力贏得了2024年的Joseph von Fraunhofer Prize獎(jiǎng)。他們分別是Ben-jamín Rodríguez博士、Antje Lieske博士、André Gomoll
LDPE不可生物降解，只能以機(jī)械方式回收，并會(huì)損失一些特性。而PLA是生物基的、可生物降解的，可以通過(guò)化學(xué)方法回收成新塑料，只需相對(duì)較少的能源投入。然而，由于其高脆性，它不適合以其常規(guī)形式用于生產(chǎn)柔性一次性包裝，例如購(gòu)物袋或垃圾袋，這些是一次性塑料廢物的主要來(lái)源。此外，PLA只能在連續(xù)的大規(guī)模工廠中生產(chǎn)才能盈利，迄今為止，這種工廠將較小的公司排除在制造商之外。
“我們將增塑劑（所謂的聚醚）直接與聚合物鏈結(jié)合在一起，使材料在長(zhǎng)期內(nèi)更具柔韌性。聚醚是無(wú)毒的，可以從市場(chǎng)上買到，也可以從生物基原料中生產(chǎn)。到目前為止，增塑劑一直作為添加劑混入PLA中。然而，隨著時(shí)間的推移，增塑劑分子會(huì)從材料中遷移出來(lái)，使PLA再次變硬。為了防止這種遷移，我們將聚醚固定在聚合物上。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們合成了基于PLA的嵌段共聚物，其中聚醚鏈段兩端與PLA鏈段共價(jià)連接。”Ben-jamín Rodríguez博士解釋道。
潛力巨大的可持續(xù)柔性塑料
他們研發(fā)出一種新型的柔性PLA材料，不含遷移性增塑劑，并且與LDPE不同，至少80%是生物基的。“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們可能能夠?qū)⑦@一比例提高到幾乎100%。”Gomoll解釋說(shuō)，“此外，我們的材料可以從市售原材料中，通過(guò)簡(jiǎn)單的合成過(guò)程，經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)出來(lái)。這一工藝不需要大規(guī)模的合成工廠，但可以由中型公司在當(dāng)?shù)刈鳛橐粋€(gè)連續(xù)運(yùn)行的工藝來(lái)實(shí)施。到目前為止，PLA只能在連續(xù)的大規(guī)模工廠中生產(chǎn)才能盈利，這些工廠將較小的公司排除在制造商之外。最后，這種新的PLA材料還可以使用傳統(tǒng)的加工設(shè)備以類似于LDPE的方式加工成塑料薄膜——并且它可以以比LDPE少得多的能量輸入進(jìn)行化學(xué)回收。”
這些獨(dú)特的材料特性促使這家聚合物集團(tuán)公司將這種材料商業(yè)化。2023年，Polymer-Group的子公司SoBiCo GmbH在Pferdsfeld（德國(guó)西部）投產(chǎn)了一家生產(chǎn)新型PLA嵌段共聚物的工廠。該公司每年生產(chǎn)2000噸名為Plactid的新型生物塑料。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它將每年生產(chǎn)1萬(wàn)噸新型柔性PLA材料。
這種新型生物塑料將為提高塑料包裝材料的可持續(xù)性做出重要貢獻(xiàn)。除了軟包裝薄膜之外，這種新材料還可能進(jìn)入全新的應(yīng)用領(lǐng)域，例如汽車行業(yè)、紡織行業(yè)和增材制造行業(yè)。
