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關(guān)鍵詞:可降解塑料 光降解 生物降解 光-生物降解塑料
引言
塑料這種材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)各部門以及人民日常生活等各個領(lǐng)域。但是塑料這種材料在自然環(huán)境中難以降解,隨著其用途的擴(kuò)大,帶來產(chǎn)量的增加,因此導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)的處理技術(shù)(焚燒、掩埋等)存在一定的缺陷,回收利用也存在著局限性,而且這些處理方式都不能從根本上解決問題。因此開發(fā)可降解塑料來解決廢棄物難以處理的問題是一個重要的課題。
一、可降解塑料的定義
可降解塑料雖然至今在世界上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化定義,但是美國材料試驗協(xié)會(ASTM)在通過研究相關(guān)術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)對其定義:在特定的環(huán)境下,其化學(xué)機(jī)構(gòu)發(fā)生明顯變化,并用標(biāo)準(zhǔn)的測試方法能測定其物質(zhì)性能變化的塑料。這個定義基本上與降解和裂化的定義相一致。
二、降解塑料的分類及降解機(jī)理
1.光降解塑料
光降解塑料包括合成型也叫共聚型、添加型兩種,該種塑料在日照下會受到光氧作用并吸收光能,光能主要為紫外光能,因此而發(fā)生自由基氧化鏈反應(yīng)以及光引發(fā)斷鏈反應(yīng),從而降解成對環(huán)境安全無害的低分子量化合物。
其中通過共聚反應(yīng)在高分子主鏈引入感光基因而得到光降解特性的為合成型降解塑料,這種塑料通過調(diào)節(jié)感光基因含量來控制其光降解活性。目前某些可用于包裝袋、容器、農(nóng)膜等范圍的乙烯―CO共聚物和乙烯―乙烯酮共聚物已實現(xiàn)工業(yè)化。通過將光敏助劑添加到高分子材料中而制造成的為添加型高分子光降解材料,這種類型的塑料其降解原理為光敏劑會受到紫外光的誘導(dǎo),將它添加到塑料中可以引發(fā)并加速塑料的光氧化。光敏劑在光的作用下可離解成為具有活性的自由基,因此該類型塑料的光降解特性是由光敏劑的種類、用量和組成決定的。
降解塑料向深層發(fā)展的一個標(biāo)準(zhǔn)是可控光降解塑料,它在具備光降解的特性的同時,還應(yīng)該具備特定的光降解行為。它被要求能控制誘導(dǎo)期內(nèi)力學(xué)性能,并保持該性能在80%以上。因此要達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)就必須對光敏劑的使用有更高的要求,在光敏劑可控制光氧化曲線的同時,也要注重控制光氧化的時間。
2.生物降解塑料
在自然界中受細(xì)菌、霉菌等微生物作用而降解的塑料為微生物降解塑料,該類型塑料的種類有部分生物降解型、完全生物降解型、化學(xué)合成型、天然高分子型、摻混型、微生物合成型和轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)型。
在微生物作用下能完全分解成CO2和H2O的為最理想的生物降解塑料,通過研究可發(fā)現(xiàn),酶在塑料水解、氧化的過程中發(fā)揮著極其重要的作用,是生物降解的實質(zhì)。酶會導(dǎo)致主鏈斷裂,從而相應(yīng)的降低相對分子質(zhì)量,使其失去機(jī)械性能,以便于微生物對其更容易的攝取。
生物降解必須滿足三個條件,經(jīng)歷三個階段。
條件為:微生物(真菌、細(xì)菌、放射菌)的存在。
擁有氧氣,并要求一定的濕度,還要有無機(jī)物培養(yǎng)基的存在。
適宜的溫度范圍為20~60攝氏度,PH范圍在5~8之間。
三個階段為:
初級生物降解――在微生物作用下,塑料等化合物的分子化結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使原材料分子的完整性被破壞。
環(huán)境容許的生物降解――原材料中的毒性可以被去除,以及人們所不希望的特性的降解作用同樣可以除去。
最終生物降解――塑料通過生物降解,被同化成微生物的一部分。生物降解過程中主要的三種物理化學(xué)反應(yīng):
物理作用――微生物細(xì)胞生長在對塑料的機(jī)械破壞中起著重要作用。
化學(xué)作用――微生物在破壞中會產(chǎn)生某些化學(xué)物質(zhì),起到化學(xué)作用。
酶直接作用――本質(zhì)為蛋白質(zhì)的酶,含有20多種氨基酸,它們能降低被吸附塑料分子和氧分子的反應(yīng)活化能,以此來加速塑料的生物分解。
3.光-生物降解塑料
顧名思義,這種塑料兼具生物和光雙重降解功能,使得其達(dá)到完全降解的目的。光降解高分子材料有兩種:淀粉型和非淀粉型,其中較為普遍的是采用高分子的天然淀粉作為生物降解助劑。這種在高分子材料中同時添加自動氧化劑、光敏劑以及生物降解助劑等作為配置方法,來達(dá)到光-生物降解的復(fù)合效果。含有多種化學(xué)物質(zhì)而形成的非淀粉型光和生物降解體系已廣泛應(yīng)用于吹塑制成可控降解地膜,在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn),該薄膜不僅具備保溫、保濕和力學(xué)性能,還具備可控性好、誘導(dǎo)期穩(wěn)定等優(yōu)點。
目前,光-生物降解塑料處理工藝的關(guān)鍵是淀粉的細(xì)化很熱結(jié)構(gòu)水的脫除,處理設(shè)備復(fù)雜,因此產(chǎn)品的質(zhì)量難以控制。由于其設(shè)備的投資需要的資金大,復(fù)雜的工藝以及缺少該方面的人才技術(shù)人員,導(dǎo)致其市場化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展步履維艱。
總結(jié):
近年來在國內(nèi)外,可降解塑料的開發(fā)與研究已取得了一定進(jìn)展,但是其技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化,工藝需要不斷完善,市場化的推廣也要加大力度,采取有效措施降低成本、拓寬用途、提高性能等。更要注意的是降解塑料在世界上沒有統(tǒng)一的定義,也缺乏確切的評價,識別標(biāo)志、產(chǎn)品檢測沒有完整的體系導(dǎo)致市場混亂。
從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度看,當(dāng)代人們的環(huán)保意識不斷加強(qiáng),降解塑料的市場化是一種必然的趨勢。當(dāng)前相對較成熟的是光降解塑料技術(shù),生物降解技術(shù)由于其處在發(fā)展階段,因此是開發(fā)的熱點,光-生物降解技術(shù)則是主要開發(fā)方向之一。
參考文獻(xiàn):
[1]裴曉林;應(yīng)用基因組改組技術(shù)選育L-乳酸高產(chǎn)菌株及其發(fā)酵工藝研究[D];吉林大學(xué);2007年.
【編號:248,國級,國內(nèi)范圍發(fā)行, 陜西省教育廳主辦,《考試報·高中生物新課標(biāo)版》2005年6月7日4版上刊登。2005年8月在杭州市西湖區(qū)中國博客網(wǎng)公司主辦的《中國博客網(wǎng)》上發(fā)表。2005年9月在福建省廈門市同安區(qū)教育局主辦的《51中小學(xué)教育資源網(wǎng)》上發(fā)表。2005年9月在北京K12育教信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)主辦的《K12全國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)》上發(fā)表。2005年10月在廣東省汕頭市教育局主辦的《中小學(xué)電教網(wǎng)》上發(fā)表。2005年11月在云南省蒙自縣教育局主辦的《無憂教學(xué)資源網(wǎng)》上發(fā)表。2005年11月在江西省南昌市中華教育資源網(wǎng)主辦的《中華教育資源網(wǎng)》上發(fā)表。2005年11月在山東省濟(jì)南市卓越教育資源網(wǎng)站主辦的《卓越教育資源網(wǎng)》上發(fā)表?!?/p>
一、紙盒
紙是人們最為熟悉的一類材料?!耙约埓堋弊匀怀蔀榱巳藗冏钕认氲椒桨浮R约埓芗夹g(shù)即采用紙漿為原料,在模具中成型、烘干生產(chǎn)一次性餐具。優(yōu)點:這種方法制作的餐具因其無毒無害、易回收、可再生利用、可降解等優(yōu)點而被冠以“環(huán)保產(chǎn)品”的稱號,是目前綜合評價較好的替代技術(shù)。缺點:從紙的生產(chǎn)使用全過程來評價的話,該技術(shù)也有不足之處。一是紙漿的生產(chǎn)需要大量的森林資源,而我國的森林資源有限,大量的砍伐林木造成水土流失,因而不符合我國國情;另一方面,紙漿在生產(chǎn)時會造成嚴(yán)重的水污染,有的情況下污染程度甚至超過塑料。所以從宏觀上來講,以紙代塑技術(shù)并不能完全消除對環(huán)境的污染,只是將餐具對環(huán)境的污染提前到了制作餐盒時對環(huán)境的污染而已。再有,紙漿的生產(chǎn)成本高,使得用紙漿生產(chǎn)的紙餐具價格也比較高,因而以紙代塑也不是完美方案。
二、可降解塑料餐盒
此類餐盒的制造原料是可降解塑料,所謂可降解塑料就是在塑料的生產(chǎn)過程中加入一定量的添加劑,如光敏劑、淀粉等原料。優(yōu)點:可降解塑料制品在使用完,并廢棄在大自然中暴露三個月后,可由完整的形狀分解成碎片,因而至少在視覺上改善了環(huán)境。缺點:這項技術(shù)最大的缺陷是,這些碎片不能繼續(xù)降解,只不過是由大片變成小片塑料,不能從根本上勝任消除白色污染的任務(wù)。
三、植物纖維餐盒
該技術(shù)是以植物纖維,例如秸稈、稻草、甘蔗渣等經(jīng)過破碎得到纖維粉,然后混入一定量的膠或樹脂,再注入到模具中加高壓及高溫下成型。優(yōu)點:利用該技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品在降解性方面較好且原材料來源豐富。缺點:這種技術(shù)生產(chǎn)的一次性餐具由于在生產(chǎn)中沒有去除纖維色素(因為要去除色素必須要采取化學(xué)的漂白方法,勢必造成水的污染),產(chǎn)品的外觀顏色不盡人意。
在現(xiàn)代包裝設(shè)計中我們接觸到最多的,更新最快的莫過于食品的包裝。在我國食品工業(yè)發(fā)展迅猛的今天,人們的生活理念和消費(fèi)模式正在發(fā)生重大變化,包裝在人們生活中也越來越重要,對食品包裝也提出了新的要求,本世紀(jì)食品市場的競爭在很大程度上取決于包裝質(zhì)量的競爭。科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),食品包裝日新月異,而食品包裝理念也顯現(xiàn)出新特色,食品包裝要以多樣化滿足現(xiàn)代人不同層次的消費(fèi)需求;無菌、方便、智能、個性化是食品包裝發(fā)展的新時尚;拓展食品包裝的功能、減輕包裝廢棄物對環(huán)境污染的綠色包裝已成為新世紀(jì)食品包裝的發(fā)展趨勢。
在本次實習(xí)中我接觸到了一些綠色包裝,綠色包裝也是現(xiàn)在國家大力提倡的一種包裝,這種包裝現(xiàn)在在食品行業(yè)被廣泛運(yùn)用。這類包裝是指對生態(tài)環(huán)境無污染、對人體健康無害、能循環(huán)和再生利用的包裝。在人們對生態(tài)環(huán)境極為關(guān)注的今天,食品的綠色環(huán)保包裝也成為一種必需。據(jù)專家預(yù)測,未來10年內(nèi)綠色食品將主導(dǎo)世界市場,而綠色包裝則是綠色食品在消費(fèi)者中間的通行證,它對子塑造綠色食品品牌有著重要的意義。從協(xié)調(diào)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)出發(fā),世界各國都把減量、復(fù)用回收及可降解作為生態(tài)環(huán)保包裝的目標(biāo)和手段。
在清華大學(xué)和中科院微生物研究所共同努力下,已圓滿完成了用廢糖蜜為原料生產(chǎn)可生物降解塑料聚羥基丁酸酯(PHB);用基因工程菌生產(chǎn)可生物降解塑料PHB;用水解淀粉為原料生產(chǎn)可生物降解塑料PHB及其共聚物PHBV以及可生物降解塑料PHB的改性和應(yīng)用等研究成果。并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了國際上首次規(guī)模化生產(chǎn)第三代PHA羥基丁酸共聚羥基已酸酯(PHBHHx),由微生物合成的生物可降解材料聚烴基脂肪酸PHA,具有優(yōu)良的生物可降解性、相容性、電壓性以及光活性,其結(jié)構(gòu)的多樣性,加上由結(jié)構(gòu)變化所帶來的新材料性能,使這種材料在食品包裝方向應(yīng)用前景十分廣闊。
德國PSP公司近期開發(fā)出泡沫紙生產(chǎn)新工藝,用它生產(chǎn)的包裝材料可代替泡沫材料。該種泡沫采用舊報紙和面粉作材料,先將回收的舊書報切成碎條,再碾成纖維狀的紙漿,將其和面粉以2比l的比例混合,混合后的紙漿注入擠壓壓成圓柱顆粒。擠壓過程中,原料受水蒸汽作用成為泡沫紙。用該種泡沫紙作原料,可以根據(jù)不同的需要生產(chǎn)出多種形狀的塑料包裝。泡沫紙可一次成型,不用化學(xué)添加劑,使用后還能回收加工。
運(yùn)用現(xiàn)代超級粉體技術(shù),將原材料粉碎成10~25ium之間的顆粒稱為超微粉,近年來研究發(fā)現(xiàn),利用超微粉技術(shù)制備淀粉基生物降解塑料具有明顯的優(yōu)越性。超微淀粉粒度小,均勻,具有極大的比表面積,蓄含巨大的表面能,使其流動性和填充性得到顯著提高,用于制備生物降解塑料時可有效地改善材料的力學(xué)性能,能夠在保證材料使用性能的前提下,大大提高淀粉的添加量,這對于降低成本,節(jié)約石油資源,開發(fā)天然淀粉的應(yīng)用,提高塑料生物降解率都有非常重要的意義。
美國農(nóng)業(yè)研究局南部地區(qū)中心利用大豆蛋白質(zhì)、添加酶和其它處理劑制成大豆蛋白質(zhì)包裝膜,用于食品包裝,能保持良好的水份、阻止氧氣進(jìn)入,與食品一起蒸煮,既易于降解減少環(huán)境污染,又可避免食物的二次污染。
1.1綠色設(shè)計理念的概念
綠色設(shè)計理念也稱作生態(tài)理念、環(huán)保設(shè)計等。綠色設(shè)計理念是指在產(chǎn)品的設(shè)計過程中,要合理分析并總結(jié)出產(chǎn)品的一系列性能、功用、質(zhì)地、開發(fā)周期以及產(chǎn)品的成本,而對產(chǎn)品是否影響資源和環(huán)境更應(yīng)當(dāng)作重點考慮,使得綠色產(chǎn)品較傳統(tǒng)的產(chǎn)品在各方面都更具優(yōu)勢,力求在各方面都做到綠色節(jié)能環(huán)保。在產(chǎn)品的設(shè)計階段應(yīng)將環(huán)境污染因素和節(jié)能減排、不對生態(tài)圈造成壓力當(dāng)作首要設(shè)計因素,采取合理有效的防污生產(chǎn)措施,減少工業(yè)生產(chǎn)中因有害物質(zhì)的排放給人類的生活環(huán)境造成的危害和干擾,減少能源的消耗,并在此前提下盡可能地使用可再生資源或者可循環(huán)使用的資源。
1.2綠色理念包裝設(shè)計的準(zhǔn)則
以人為本的思想是綠色理念包裝設(shè)計的基本理念,綠色理念包裝相對傳統(tǒng)包裝而言更具有深層次的內(nèi)涵和人文關(guān)懷,它所傳遞和表達(dá)的信息量大且涵蓋的范圍廣。綠色理念以環(huán)保、健康為準(zhǔn)則,研制出有利于人類社會和諧、高速、健康發(fā)展的產(chǎn)品。
2現(xiàn)代社會對綠色包裝設(shè)計的要求
2.1綠色包裝的結(jié)構(gòu)
在商品時代的今天,綠色包裝以其特有的結(jié)構(gòu)特征贏得初步勝利。在包裝的結(jié)構(gòu)上,綠色產(chǎn)品較傳統(tǒng)產(chǎn)品的包裝而言,使用更方便,搬運(yùn)更合理,儲藏更可靠,解讀更方便,它具有傳統(tǒng)產(chǎn)品包裝不具備的各種優(yōu)良性能,更好地滿足了消費(fèi)者心理和生理上的需求。在人類社會高速發(fā)展的今天,人們已不能只滿足于產(chǎn)品包裝的基本性能,更多的人尋求的是心理和生理上的舒適和滿足,從中獲取更多的益處,當(dāng)代設(shè)計離不開這些因素,或者說正是因為這些因素使得當(dāng)代產(chǎn)品包裝的發(fā)展方向更為明確。包裝的結(jié)構(gòu),無論大小都應(yīng)傾注綠色設(shè)計理念,因為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更能體現(xiàn)產(chǎn)品的好壞和它的優(yōu)劣。綠色設(shè)計理念想要準(zhǔn)確地傳達(dá)產(chǎn)品包裝的內(nèi)涵和信息,必須在它的結(jié)構(gòu)上下工夫,從產(chǎn)品性能、用途以及消費(fèi)對象方面綜合分析和研究,研制出適合產(chǎn)品要求的綠色包裝才是當(dāng)務(wù)之急。
2.2綠色包裝的造型
產(chǎn)品的包裝造型屬于產(chǎn)品的基本屬性因素,也是產(chǎn)品設(shè)計中較為重要的方面?,F(xiàn)代化的生活使得人們崇尚簡約主義,當(dāng)然在綠色產(chǎn)品造型設(shè)計上也融入了簡約設(shè)計的元素,產(chǎn)品的造型應(yīng)簡單、干凈、有內(nèi)涵,同時簡約的產(chǎn)品包裝設(shè)計也可以減少材料的消耗。使用簡單的形狀、顏色,做到產(chǎn)品包裝外觀的簡約,在產(chǎn)品的包裝設(shè)計上力求用最少的基本元素達(dá)到最佳的效果。
2.3綠色包裝的材料
綠色包裝材料是順應(yīng)社會的需求產(chǎn)生的,人們利用可循環(huán)使用的再生資源來制作產(chǎn)品包裝,在一定程度上節(jié)約了大量資源和成本。開發(fā)使用綠色包裝材料迫在眉睫,此類材料干凈、衛(wèi)生、無污染。綠色包裝材料多使用可再利用的材料,這類材料在使用的過程中應(yīng)限制材料的種類數(shù),縮減材料的種類可以增加同類材料的使用量,即用種類盡可能少的材料作包裝材料,與此同時人們要考慮材料的兼容性,使自然資源被合理的開發(fā)利用,并且使得自然資源良性循環(huán)。人們對廢棄的或者不被重視的自然資源應(yīng)該合理的開發(fā)和利用,比如玉米桿、麥稈等被丟棄的綠色材料,應(yīng)該根據(jù)其特性來設(shè)計研制出可利用的綠色包裝。使用綠色包裝必須確保包裝原料的安全化,材料不能含有有毒有害物質(zhì),以便在回收以后對廢棄包裝進(jìn)行處理,同時制成的綠色包裝也要容易分類,以便處理。通常被用來制作綠色包裝的材料有以下幾種。
2.3.1可降解塑料
可降解塑料的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊,其化學(xué)結(jié)構(gòu)在一定的外界環(huán)境下能夠發(fā)生改變,因此用可降解塑料作產(chǎn)品包裝材料不會造成環(huán)境污染??山到馑芰习b材料制作簡單,降解速度較快,可以通過紫外線的照射、土壤和水中的微生物作用達(dá)到降解的目的。通過微生物的代謝作用,可降解塑料包裝材料又被還原成簡單的化學(xué)成分,這種可降解塑料無毒,對人體和人類的生活環(huán)境不會造成威脅,當(dāng)它以新的形式進(jìn)入到生態(tài)環(huán)境中后,又可以重新組合,從而被再次利用?,F(xiàn)代科技需要以可降解塑料作原料來進(jìn)行包裝的加工、分解、再利用。
2.3.2可重復(fù)再生材料
可重復(fù)再生材料具有可重復(fù)利用的特點,相對傳統(tǒng)包裝材料而言在一定程度上節(jié)約了資源,降低了成本。生活中常見的可重復(fù)利用包裝有盛裝各種酒、飲料、食用油等的玻璃瓶或塑料瓶,這些玻璃瓶都可以回收利用,前提是這些玻璃瓶中不能含有金屬、陶瓷等其他物質(zhì),根據(jù)玻璃瓶的顏色可將其進(jìn)行分類收集,以便再生利用。
2.3.3可食性材料
作為一種新型綠色包裝材料,可食性材料已經(jīng)在食品方面得到了較為廣泛的運(yùn)用,可食性材料不含有害物質(zhì),加工簡單方便??墒承园b材料在實現(xiàn)產(chǎn)品包裝功能后,也可以將其“廢棄物”當(dāng)作食用原料來使用,體現(xiàn)包裝材料的多功能性??墒秤冒b材料質(zhì)輕、干凈、無毒無味,可隨身攜帶,保存方便??墒承圆牧系姆N類有很多,經(jīng)過一系列的組合、加熱、加壓等方法制成。不同產(chǎn)品所需要的可食性包裝材料也不同,根據(jù)原料的特性將可食性材料進(jìn)行分類加工,主要的可食性包裝材料可分為五大類:(1)淀粉類可食性包裝材料。淀粉類可食性包裝材料主要成分是淀粉,使用各種天然果實淀粉,再加入天然無毒的植物膠或動物膠以一定的比例制成。(1)蛋白質(zhì)類可食性包裝材料。眾所周知,蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì),加入改變蛋白質(zhì)膠體親水性的添加劑,制得以薄膜形式存在的包裝材料。(2)多糖類可食性包裝材料。以多糖食品為原料,利用多糖食物的凝膠作用制得。(4)脂肪類可食性包裝材料。由不同來源的脂肪提煉得到相應(yīng)的包裝薄膜。(5)復(fù)合類可食性包裝材料。復(fù)合類可食性包裝材料由多種材料組合,采用不同的加工工藝制得。
2.4綠色包裝的生命周期
所有的產(chǎn)品包裝都有生命周期,和傳統(tǒng)的產(chǎn)品包裝生命周期相比,綠色產(chǎn)品包裝的生命周期不僅包括從包裝設(shè)計、制造、裝配、運(yùn)輸、使用到變成廢棄品為止經(jīng)歷的所有時間,還包括從廢棄后到再利用的時間。
2.5綠色產(chǎn)品的營銷
綠色產(chǎn)品從生產(chǎn)者手中到消費(fèi)者手中所經(jīng)過的由眾多執(zhí)行不同職能、不同名稱的中間商連接起來的通道,通過中間機(jī)構(gòu)進(jìn)行營銷活動,綠色產(chǎn)品應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r間,按照相應(yīng)的價格進(jìn)行配送與銷售。產(chǎn)品的綠色營銷因素體現(xiàn)在消費(fèi)者購買和使用的時候,企業(yè)應(yīng)該大力宣揚(yáng)綠色產(chǎn)品較傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)點,讓更多的人加入到“綠色消費(fèi)潮流”中,促進(jìn)綠色消費(fèi)。
3綠色理念在包裝設(shè)計中的應(yīng)用綠
色包裝憑借自身獨(dú)特的文化內(nèi)涵和多元化的性能占據(jù)了很大的市場,它昭示了人類社會在長期的發(fā)展過程中,物競天擇、優(yōu)勝劣汰的必然發(fā)展趨勢。人們通過匠心獨(dú)運(yùn)的綠色設(shè)計理念設(shè)計出的包裝更加簡約時尚。就拿綠色包裝在食品中的運(yùn)用來說,綠色食品包裝在生活中使用得很普遍,它在使用之后可以通過降解程序再回收利用,對人體的心理和生理機(jī)制都沒有危害,綠色食品包裝設(shè)計凸顯出經(jīng)濟(jì)價值,綠色食品包裝是綠色設(shè)計理念發(fā)展的必然趨勢。有的綠色產(chǎn)品包裝還可以供人食用,對人體有一定的營養(yǎng)價值。綠色食品包裝在講究環(huán)境效益的同時,也體現(xiàn)了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值,必將推動“綠色消費(fèi)浪潮”。
為解決由于人們過度追求產(chǎn)品包裝所導(dǎo)致的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題,即包裝中存在的生態(tài)學(xué)問題,世界環(huán)保組織曾呼吁所有人了解綠色包裝設(shè)計的新內(nèi)涵,綠色包裝設(shè)計要減少包裝材料的消耗,節(jié)約自然資源,包裝容器可以經(jīng)過回收再次填充使用,包裝材料具有可循環(huán)使用的特性,并且可以在自然界的作用下降解。
在產(chǎn)品包裝中引入綠色理念這一概念,使設(shè)計者在產(chǎn)品包裝設(shè)計中產(chǎn)生許多綠色理念的構(gòu)想,這種綠色包裝不會污染生態(tài)環(huán)境,也不會危害人體健康,能循環(huán)使用,是一種可持續(xù)發(fā)展的包裝物質(zhì)。人類的新價值觀將會使得綠色設(shè)計理念受到全人類的關(guān)注,成為人類社會發(fā)展不可缺少的具有深層價值的理念。
4結(jié)語
一、有關(guān)白色污染的相關(guān)知識
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的,埋入土壤中的塑料制品,對耕作和播種造成了極大困難,影響了農(nóng)作物對水分、養(yǎng)分的吸收,污染地下水,使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至不產(chǎn)。如果將塑料燃燒,則會產(chǎn)生大量有害氣體,破壞環(huán)境。將塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年),若被海鳥、魚類誤食,會造成這些動物死亡,若是纏住一些艦船的螺旋槳,則會造成海上交通事故。
2、目前國際上較為先進(jìn)的白色污染治理辦法。
白色污染形成的關(guān)鍵是塑料不易分解,因此,科學(xué)家研制了多種自毀可降解塑料,如生物自毀塑料、化學(xué)自毀塑料、醫(yī)用自毀塑料等。
制造這些塑料的指導(dǎo)思想是:在塑料中加入某種化學(xué)物質(zhì),使塑料能被光照、細(xì)菌或其他化學(xué)物質(zhì)溶解或消除。這些方法的共同特點是造價昂貴,無法與便宜的不可降解塑料競爭。我們盼望著早日出現(xiàn)可以與不可降解塑料一樣便宜的可降解塑料能夠回收、再生、利用。
二、調(diào)查情況
我們小組在學(xué)校隨機(jī)挑選50人參加我們的問卷調(diào)查,共收回45份,占90%(調(diào)查問卷附表),結(jié)果如下:問題一:你知道什么是白色污染嗎?
調(diào)查者中,有2/3表示知道白色污染,而有1/3表示不清楚。結(jié)果表明,大部分中學(xué)生是知道什么是白色污染的,這與學(xué)校教育有很大關(guān)系(高二化學(xué)教材對于白色污染有過講解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚,這表明,學(xué)校還應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生的教育。問題二:你經(jīng)常購買小食品嗎?
71.1%的人偶爾購買小食品,22.2%的人經(jīng)常購買,只有6.7%的人不買小食品。這是因為,學(xué)生族很少有時間在家吃早飯,所以來學(xué)校購買食品充饑的人很多,而食品包裝袋絕大部分都是塑料制品(請看以下的調(diào)查),這就為校園白色污染的產(chǎn)生提供了前提條件。
問題三:你如何處理塑料袋?
上圖顯示只有7人(占15.6%)將塑料袋隨地亂扔,而扔進(jìn)垃圾箱的占80%,但這并不表示大部分塑料袋
進(jìn)入垃圾箱中,因為據(jù)我們小組成員觀察發(fā)現(xiàn),很多人雖然知道應(yīng)當(dāng)把塑料袋扔入垃圾箱內(nèi),卻總是扔到垃圾箱旁,風(fēng)一吹,塑料袋就滿校園亂飛了。另外值得提出的是,在兩位選擇其他的同學(xué)中。一人表示會把塑料袋扔進(jìn)視線所見的垃圾箱內(nèi)。我們發(fā)現(xiàn)。校園內(nèi)垃圾箱以前并不多,而且大多銹跡斑斑的,沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不過本學(xué)期開始后,學(xué)校增加了垃圾箱的數(shù)量,這對于防治校園白色污染是有幫助的。
問題四:請同學(xué)對校園白色污染的處理方法提出一些建議。
提供建議如下:
(1)學(xué)校應(yīng)教育同學(xué)們增強(qiáng)環(huán)保意識,多宣傳白色污染的危害。
(2)同學(xué)們不要隨意扔垃圾,對隨地扔廢棄物的人講講環(huán)保的重要性。
(3)學(xué)校統(tǒng)一將垃圾分類、回收,集中處理。
(4)增設(shè)垃圾箱,放在白色污染嚴(yán)重的地方(如小賣部門口)。
(5)設(shè)計一個環(huán)保標(biāo)志,掛在醒目的地方。
(6)盡量減少用塑料袋包裝物品,并杜絕使用一次性發(fā)泡飯盒(現(xiàn)在校食堂使用的一次性飯盒就是國家禁止使用的飯盒,但仍在使用)。
(7)呼吁全社會增強(qiáng)環(huán)保意識。
(8)學(xué)校不要焚燒垃圾。
通過本次調(diào)查,我們得出以下結(jié)論:①大部分學(xué)生對于白色污染比較了解,但仍有部分人對白色污染的概念不清楚,這需要學(xué)校增強(qiáng)環(huán)保方面的教育。②相當(dāng)一部分人雖然知道什么是白色污染,但依然使用或隨手丟棄白色污染物。由此可見,學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保的觀念十分重要,同時學(xué)校也要作出實際行動,如多設(shè)置分類垃圾箱,組織回收有價值的垃圾等。:
(三)學(xué)校白色污染現(xiàn)狀調(diào)查
通過上一階段的調(diào)查,我們已經(jīng)調(diào)查清楚了學(xué)生對白色污染的了解情況,與同學(xué)們初步探討了如何防治校園白色污染。這一階段我們的主要目的是調(diào)查我們學(xué)校白色污染的情況,并對處理方法進(jìn)行可行性探討。
【關(guān)鍵詞】 生物塑料 降解塑料 發(fā)展
石油資源的匱乏、生態(tài)環(huán)境的惡化是擺在人類面前的急需解決的兩大問題。近年來,歐美日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛制定相關(guān)法規(guī),采用禁止、限用、強(qiáng)制回收等措施限制不可降解塑料的使用,我國在2008年也出臺了限塑令,同時鼓勵生物塑料的應(yīng)用和推廣。生物塑料是治理塑料廢棄物對環(huán)境污染及緩解石油資源矛盾的有效途徑之一,是塑料產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向,市場前景十分廣闊。
一、生物塑料的概念
生物塑料是生物基塑料和生物降解塑料的統(tǒng)稱。生物基塑料的原料來源于可再生資源的碳,但不是所有的生物基塑料都是可降解和可堆肥的。生物降解塑料和可堆肥塑料是從產(chǎn)品功能角度,達(dá)到了科學(xué)公認(rèn)的關(guān)于塑料和塑料產(chǎn)品的生物降解性能和可堆肥性能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的生物降解聚合物。這些標(biāo)準(zhǔn)主要是歐洲的EN13432標(biāo)準(zhǔn),美國的ASTM D6400標(biāo)準(zhǔn),以及ISO 17088標(biāo)準(zhǔn)。也有部分生物降解塑料和可堆肥塑料是來源于石油基。
二、全球生物塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點
1、政策驅(qū)動生物塑料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
據(jù)歐洲生物塑料協(xié)會統(tǒng)計,2011年全球生物塑料產(chǎn)量超過100萬噸,預(yù)計到2015年將達(dá)到170萬噸。越來越多的企業(yè)將生物塑料納入到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展計劃中。該產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期,驅(qū)動力主要來自于政府政策推動,以歐美發(fā)達(dá)國家為主。1989年紐約市開始對生產(chǎn)廠家給予補(bǔ)貼,1996年美國設(shè)置了總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎,2002年要求每一個聯(lián)邦機(jī)構(gòu)都必須制定生物塑料使用計劃;德國禁止將含有大于5%有機(jī)物含量的固體廢棄物掩埋地下,強(qiáng)制生產(chǎn)傳統(tǒng)塑料袋的企業(yè)承擔(dān)回收塑料袋的義務(wù);日本給予購買環(huán)保產(chǎn)品消費(fèi)者70%的政府補(bǔ)助,確定了到2020年20%的塑料袋來自可再生資源的目標(biāo)。
2、原材料生產(chǎn)裝置的制造逐漸轉(zhuǎn)向亞洲和美洲
目前生物塑料的消費(fèi)市場主要集中在歐美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),但近幾年,在對原材料生產(chǎn)裝置的投資集中于亞洲和美洲地區(qū)。2011年萘琪沃克公司與泰國PTT公司合作建設(shè)年產(chǎn)14萬噸PLA生產(chǎn)裝置;法國阿科瑪和韓國CJCheilJedang公司合作在東南亞建設(shè)產(chǎn)能8萬噸/年的生物蛋氨酸和硫代化學(xué)品工廠;荷蘭Purac公司在泰國建設(shè)7.5萬噸/年乳酸廠;巴西Braskem投資建設(shè)20萬噸/年的綠色聚乙烯項目和年產(chǎn)能為40萬噸的新工廠;美國Myriant公司在路易斯安娜州建設(shè)全球最大的生物基琥珀酸工廠,產(chǎn)能超過1萬噸;法國BioAmber公司在北美建設(shè)生物琥珀酸和改性聚丁烯琥珀酸酯工廠。
3、應(yīng)用領(lǐng)域逐漸高端化
隨著性能增強(qiáng),生物塑料向汽車、消費(fèi)品電子、食品等高端耐用品領(lǐng)域延伸。日本本田、三菱、馬自達(dá)、豐田等汽車制造中,從車底板墊、座墊、車門防擦板等多個零部件都有應(yīng)用,豐田的一款車80%的內(nèi)部部件由生物塑料制造,在筆記本電腦、手機(jī)、復(fù)印機(jī)等的外殼和零部件也廣泛采用了生物塑料。2012年,英國以激光燒結(jié)生物塑料為原料采用3D打印技術(shù)建造了纖維尼龍結(jié)構(gòu)房屋模型。
4、原材料種類趨于多樣化
目前市場上的生物塑料多以玉米、小麥、甘蔗、植物秸稈等為原料,其中以玉米最多,但是這難以替代數(shù)量大、品種多的石油系列材料,因此眾多研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)積極開發(fā)新的生物塑料。日本研發(fā)了木質(zhì)生物系列塑料,提高了環(huán)境性能和材料特性。英國科學(xué)家利用地溝油作為原材料,合成了適于醫(yī)療應(yīng)用的可降解生物塑料。巴西以發(fā)酵菌在甘蔗渣中發(fā)酵制造的PHA具有生物相容性,可用來生產(chǎn)藥用膠囊。悉尼利用二氧化碳廢氣開發(fā)了PPC,可解決當(dāng)前PPC生物塑料生產(chǎn)上的問題。新西蘭正在研究基于肉類的Novatein生物塑料產(chǎn)品。
三、我國生物塑料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
21世紀(jì)初,國內(nèi)企業(yè)開始涉足生物塑料領(lǐng)域,現(xiàn)已初步建成了涵蓋研究開發(fā)、生產(chǎn)加工、應(yīng)用開發(fā)、市場推廣、技術(shù)服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈,生物塑料正朝著以綠色資源化利用為特征的高效、高附加值、定向轉(zhuǎn)化、功能化、綜合利用、環(huán)境友好化、標(biāo)準(zhǔn)化等方向發(fā)展(生物基材料產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃)。
1、生物塑料產(chǎn)業(yè)出具規(guī)模
據(jù)統(tǒng)計,2012年我國僅生物降解塑料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)量約30萬噸,三年復(fù)合增長率為27.3%,年產(chǎn)值3000萬元以上企業(yè)超過40家,產(chǎn)值超過3億元企業(yè)在5家以上。國內(nèi)知名企業(yè)主要有:金發(fā)科技、齊翔騰達(dá)、鑫富藥業(yè)、彩虹精化、揚(yáng)農(nóng)化工、大東南、浙江海正生物、武漢華麗環(huán)保、寧波天安生物等。
2、部分原材料生產(chǎn)技術(shù)處于國際領(lǐng)先
我國生物塑料的發(fā)展與其他制造業(yè)不同,不是在承接國際產(chǎn)能轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,該領(lǐng)域的研發(fā)和工業(yè)化水平處于世界先進(jìn)水平,多家高校和科研機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了大量研究,如清華大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)、四川大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)、天津工業(yè)生物研究所、中科院理化所和長春應(yīng)化所等,研究成果為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)保障?,F(xiàn)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的品種有聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯等,部分產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和技術(shù)還處于國際領(lǐng)先水平。
3、終端產(chǎn)品研發(fā)制造有待于進(jìn)一步提高
目前國內(nèi)從事降解塑料制品加工研究的力量尚顯薄弱,大部分企業(yè)將關(guān)注的重點集中在材料合成上,而忽略了制品加工開發(fā),一些制品在耐熱、耐水及機(jī)械強(qiáng)度方面與傳統(tǒng)塑料制品相差較遠(yuǎn),而這一點恰恰是生物塑料能否大規(guī)模市場化的關(guān)鍵。
4、高端應(yīng)用領(lǐng)域有待于開發(fā)
我國的生物降解塑料制品主要目標(biāo)市場為:食物軟硬包裝、包裝膜(袋)、垃圾袋、臺布、餐具、地膜、育苗缽、發(fā)泡網(wǎng)等,電子、醫(yī)療、汽車等高端消費(fèi)領(lǐng)域產(chǎn)品還不多。
5、國內(nèi)市場普及率較低
與國外市場相比,生物塑料在國內(nèi)市場還遠(yuǎn)未普及,主要原因在于成本高,是石油基塑料制品的2―10倍,國內(nèi)消費(fèi)者雖在環(huán)保意識上有所提高,但仍不愿意為此支付較高的費(fèi)用。其次是產(chǎn)品性能,目前還無法完全滿足消費(fèi)者需求,石油基降解塑料性能比較穩(wěn)定,而生物基降解塑料在性能上還存在不足。
6、政策對產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動力不足,產(chǎn)品以出口為主
我國在新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃、生物產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、可再生能源法、863計劃中均有涉及,主要包括:基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化示范工程、產(chǎn)品認(rèn)證、市場激勵等。但在具體實施上,政策的針對性和可操作性不強(qiáng),使得國內(nèi)生物塑料市場推廣緩慢,企業(yè)想通過政策打開市場很難。國內(nèi)大部分產(chǎn)品以出口為主,市場在外不利于行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
四、天津(生物)塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1、塑料企業(yè)集中度較高
天津市塑料產(chǎn)業(yè),2012年規(guī)模以上企業(yè)302家,從業(yè)人員60867人。塑料產(chǎn)業(yè)主要集中在寶坻區(qū)、西青區(qū)、靜??h,其中以寶坻區(qū)塑料產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大,寶坻塑料制品工業(yè)區(qū)規(guī)劃面積10.8平方公里,重點發(fā)展塑料原材料加工、農(nóng)用塑料、工程塑料、塑料建材生產(chǎn)及塑料加工機(jī)械制造。
2、中小民營企業(yè)占主體地位
天津市塑料產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上企業(yè)有302家,其中國有企業(yè)只有5家,國有企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占地區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值的4.6%,并呈逐年下降趨勢(2011年為5.46%);規(guī)模以上民營企業(yè)236家,工業(yè)總產(chǎn)值占地區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值的94.54%。民營企業(yè)以小微企業(yè)為主,共255家。
3、環(huán)保、功能性是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主題
天津塑料產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新方面取得了一定的成就,企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)中把握世界塑料發(fā)展趨勢,在環(huán)保、提高性能方面投入了大量資金,開發(fā)了一批暢銷國內(nèi)外的塑料制品。比如:久大塑料制品公司的可回收環(huán)保購物袋、旭輝恒遠(yuǎn)公司的阻燃塑料包裝袋、華慶百盛利用回收的廢舊塑料再生制造的包裝袋。
4、生物塑料是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向
自上世紀(jì)90年代以來,天津傳統(tǒng)塑料制品行業(yè)相對于我國華南、東南沿海的廣東、浙江、江蘇和上海等省市地區(qū)發(fā)展速度慢了一些,企業(yè)經(jīng)營模式陳舊、規(guī)模偏小。同時,部分企業(yè)開始轉(zhuǎn)至生物塑料領(lǐng)域,2008年國韻生物獲得帝斯曼風(fēng)險基金、崇德投資、中國環(huán)境基金、KPCB、北極光創(chuàng)投等七家共計2000萬美元的投資,成立國內(nèi)最大的PHA的生產(chǎn)基地。天津市塑料產(chǎn)業(yè)逐漸向生物塑料方向發(fā)展。
5、在生物塑料方面具備一定的研發(fā)基礎(chǔ)
天津在生物塑料研究方面做了大量工作,取得了一系列的成果。天津工業(yè)生物技術(shù)研究所開發(fā)了以木薯為原料煉制丁二酸的生物合成技術(shù),并與山東蘭典生物科技股份有限公司合作實施“非糧原料生物煉制琥珀酸及生物基產(chǎn)品PBS產(chǎn)業(yè)化”項目,實現(xiàn)我國PBS下游產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)。天津大學(xué)理學(xué)院、南開大學(xué)生物活性材料研究教育部重點實驗室等研究機(jī)構(gòu)也在生物塑料領(lǐng)域各有建樹。
五、天津市發(fā)展生物塑料產(chǎn)業(yè)的建議
1、加強(qiáng)生物塑料新產(chǎn)品開發(fā)研究
天津是較早開展生物塑料研究的地區(qū)之一,在生物材料研究方面取得了豐碩的成果,但主要研發(fā)方向是高分子材料,而先進(jìn)成型工藝、高性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計方面總體研發(fā)力量薄弱。加強(qiáng)新產(chǎn)品的開發(fā)是擴(kuò)大生物塑料產(chǎn)業(yè)化的重要手段。一是要加強(qiáng)新產(chǎn)品應(yīng)用研發(fā),開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型產(chǎn)品,圍繞天津市塑料研究所開發(fā)醫(yī)用生物塑料系列制品,引領(lǐng)生物塑料向高端化發(fā)展;二是要加大生物塑料制品加工研究,提高產(chǎn)品性能,促進(jìn)產(chǎn)品的大規(guī)模市場化,降低成本以替代石油基塑料制品。
2、加大政策支持力度,推動塑料加工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級,
給予以生物塑料產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)稅收優(yōu)惠、價格補(bǔ)貼、設(shè)立專項資金等政策,鼓勵傳統(tǒng)塑料制品企業(yè)向生物塑料制品轉(zhuǎn)型,一是解決塑料產(chǎn)業(yè)的低迷,二是利用天津在塑料加工方面良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),加強(qiáng)生物塑料制品加工能力。適當(dāng)限制甚至分期分批禁止某些傳統(tǒng)塑料制作的一次性非降解包裝產(chǎn)品。
3、建立生物塑料研發(fā)平臺,促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化
加快突破生物基材料制造過程的生物合成、化學(xué)合成改性及樹脂化、復(fù)合成型等關(guān)鍵技術(shù),促進(jìn)重要生物基材料低成本規(guī)?;a(chǎn)與示范。依托天津大學(xué)、南開大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)等研究機(jī)構(gòu),構(gòu)建生物基材料研發(fā)轉(zhuǎn)化平臺,促進(jìn)研究機(jī)構(gòu)科研成果向企業(yè)轉(zhuǎn)化,提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力,為生物塑料產(chǎn)業(yè)培育提供科技支撐。
4、市場推廣先國外后國內(nèi),提高環(huán)保消費(fèi)理念
生物塑料制品市場主要在歐美地區(qū),采取先立足國外市場,逐漸培育國內(nèi)市場的策略。價格高是影響我國市場推廣的重要因素,我國消費(fèi)者對價格的承受能力較差,國內(nèi)市場尚未打開。提高消費(fèi)者環(huán)保消費(fèi)的理念對于打開國內(nèi)市場至關(guān)重要。
【參考文獻(xiàn)】
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“萬事開頭難”這話一點兒也不假,雖然我參與實踐的時間不長,但求職之路的艱辛和求到職之后的茫然讓我感嘆市場競爭的激烈,感悟到了生活的艱辛。
南通是個繡品城,而我所處之地是繡品城中的一幅繡品,密密麻麻的人以此為生,電腦繡花用的是編程,但我不會。況且也不需要暑期打零工的。整理東西,每天在勞累中度過。學(xué)不到一點知識。學(xué)的最多的可能是對人生的一份坦然,不得以我放棄了這份工作。每天感嘆生活的單調(diào)與乏味,卻不想依靠父母的幫助。哀嘆啊,哀嘆。
奔波了好多天之后,我找到了一份真正意義上的暑期社會實踐單位。通州市姜灶塑料編織廠。廠長姓張,人很可親。清瘦顯得他活力無限。我跟他說,我學(xué)的是機(jī)電專業(yè),但沒學(xué)過什么專業(yè)課程,我還順便提及輔修過市場營銷這門課程。他頓了頓,想了想說,我這兒的機(jī)器上有很多針,各種各樣的型號都有,分類很嚴(yán)密。有時是大的一排,有時是小的一排,大小有時又要交錯相差。這樣吧,我先把你安排到拌料間,去學(xué)習(xí)一下材料的分配和用料的安全。然后去銷售部門吧。我點了點頭,同意了。
第二天一大早,我就跟著張廠長來到了拌料車間,車間里堆滿了聚乙烯顆粒。張廠長領(lǐng)了我來到一個姓趙的師傅面前說,趙師傅,這是從學(xué)校里來參加暑期社會實踐的,您就好好照顧照顧吧。
我站在那兒,盯著趙師傅熟練的忙碌著,一袋袋的原料按不同的比例被投放到了攪拌機(jī)里。我沉默著,雖然我知道“沉默是金”,但此時此刻卻是一塊沒有光澤的石頭。我依然沉默著。等到那師傅忙完后,他給我講起了塑料業(yè)的發(fā)展,塑料的降解功能。
塑料是一個新興行業(yè),發(fā)展時間還不長。但目前隨著塑料制品的日益增多,“白色污染”也越來越嚴(yán)重。而21世紀(jì)又是一個環(huán)保世紀(jì),為了保護(hù)我們的家園,全世界都對塑料行業(yè)提出了一個嚴(yán)峻的問題,就是生產(chǎn)出來的塑料產(chǎn)品盡量是環(huán)保的,可降解的。連我們廠也都要這樣?,F(xiàn)在中國的普通老百姓還在追求價的廉宜和結(jié)實度,而國外卻都已向環(huán)??繑n了。你看那個塑料廠已被國外退回了好多產(chǎn)品,就是因為產(chǎn)品的質(zhì)量不合格,無環(huán)保性能,不可降解。
降解塑料與同類的普通塑料具有相當(dāng)或相近的應(yīng)用性能和衛(wèi)生性能,在完成其使用功能后,能在自然環(huán)境條件下較快地降解。成為易廣泛被吸收的碎末。并隨著時間的推移進(jìn)一步降解成為CO2和水。但從總體而言,當(dāng)前降解塑料還處于技術(shù)階段,有待于進(jìn)一步深化研究,工藝進(jìn)一步完善。并致力于提高性能,降解成本,拓寬用途和逐步推向市場化進(jìn)程中。
目前,已初步明確,聚乙烯是可生物降解的。且在聚乙烯中加入改良性淀粉后可提高其生物降解性。其基本的降解機(jī)理是可降解的。塑料制品中所含的淀粉在短期內(nèi)被土壤中的微生物分泌的酶迅速降解而生成空洞,導(dǎo)致制品的力學(xué)性能下降。并伴隨著空洞的形成,表面積擴(kuò)大,從而增大與土壤的接觸面;同時配方中還添加了氧化劑和土壤的金屬鹽。反應(yīng)生成過氫氧化物。這些將導(dǎo)致聚乙烯鏈的斷裂而降解成為易被微生物吞噬的低分子化合物。最終回到生物圈,進(jìn)入自然循環(huán)。
我驚訝極了,一個小小的師傅竟然懂的那么多,中國加入了WTO,不止企業(yè)的管理人員,連師傅也加入了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的行業(yè)中,步伐真快啊。
我實踐的那家單位雖小,但卻為我們的社會創(chuàng)造了不少的財富,若不論財富,那它畢竟為我們提供了若干個崗位,一個企業(yè)“以人為本”,人人都把其當(dāng)作是自己的一部分,那企業(yè)的魅力是怎樣的大啊。
關(guān)鍵詞:高分子材料可降解生物
我國目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列,每年產(chǎn)生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解,以盡量減少對人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如細(xì)菌、霉菌及藻類作用下,可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便,只要保持干燥,不需避光,應(yīng)用范圍廣,可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式:生物的細(xì)胞增長使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞;微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理,現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式:生物的細(xì)胞增長使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞;微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為,高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個過程進(jìn)行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi),經(jīng)過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動的能量,最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非單一機(jī)理,而是一個復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用,相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止,有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外,還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產(chǎn)的“Biopol”產(chǎn)品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低,強(qiáng)度及耐熱性差,無法應(yīng)用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高,強(qiáng)度好,是應(yīng)用價值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質(zhì)制得的脫乙?;嗵堑裙不熘频谩?/p>
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發(fā)
3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學(xué)修飾和共混等方法,對自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產(chǎn)量小,限制了它們的應(yīng)用。
3.1.2化學(xué)合成法
模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?;瘜W(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻,副產(chǎn)品多,工藝復(fù)雜,成本較高。
3.1.3微生物發(fā)酵法
許多生物能以某些有機(jī)物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難,且仍有一些副產(chǎn)品。
;3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學(xué)的發(fā)展,酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì),并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料新晨
4、生物可降解高分子材料的應(yīng)用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解決環(huán)境污染問題,以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常,對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法,但這幾種方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物醫(yī)用材料。目前,我國一年約生產(chǎn)3000多億片片劑與控釋膠囊劑,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片,而國際上發(fā)達(dá)國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我國的片劑制造水平與國際先進(jìn)水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素,羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考文獻(xiàn):
比較常用的食品塑料包裝材料
目前被普遍使用的食品包裝用塑料是聚丙烯(PP),聚丙烯薄膜是高結(jié)晶結(jié)構(gòu),透明度高,光潔,加工性能高,廣泛用于制備纖維、成型制品,但主要是塑料薄膜??芍苯佑糜诿姘?、香腸等各種食品的包裝。近年來發(fā)展極比較快的一種塑料包裝材料是聚偏氯乙烯(PVDC),PVDC是由偏氯是由偏氯乙烯和氯乙烯共聚而成的偏氯乙烯一氯乙烯共聚物(VDC-VC共聚物),PVDC的特點是柔軟而具有極低的透氣透水性能,可防止異味透過,保鮮、保香性能好,適于長期保存食品;由于其性價比高、阻隔性能好,被廣泛用于食品包裝。
聚碳酸酯(PC),PC是無色透明,光潔美觀的塑料。由于PC無毒、無異味,阻止紫外線透過性能及防潮保香性能好,耐溫范圍廣,在-180℃下不脆裂,在130℃環(huán)境下可長期使用,所以是一種理想的食品包裝材料。
食品包裝制品存在的安全問題
眾所周知,塑料屬于高分子聚合物,其為單體在適當(dāng)條件和引發(fā)劑的作用下,發(fā)生聚合反應(yīng)而形成的。為了改善塑料的加工性能和成品的使用性能,使之塑料材料改M后具有優(yōu)異的阻透性、防紫外線性、耐冷凍性、耐熱性等,在生產(chǎn)過程中還要加入增塑劑、抗靜電劑、爽滑開口劑、熱穩(wěn)定劑等助劑。塑料單體和加工助劑都屬于低分子化合物,在一定的介質(zhì)和溫度條件下,會從塑料中溶出,轉(zhuǎn)移到食品中去,從而污染食品,給人體健康造成危害。
在所有改善塑料食品包裝材料性能的添加劑中,增塑劑的衛(wèi)生安全性倍受關(guān)注。丁基硬脂酸酯、乙?;』鶛幟仕狨?、烷基癸二酸酯和己二酸酯是幾種常用的毒性較低的增塑劑。而鄰苯二甲酸酯則被限制使用,這是因為毒理實驗表明它具有潛在的致癌作用。鄰苯二甲酸酯還可能減弱人的生育能力。
生產(chǎn)企業(yè)在加工成食品包裝用塑料復(fù)合膜(袋)時,一些中小規(guī)模企業(yè)沒有掌握其產(chǎn)品的有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求,缺乏產(chǎn)品衛(wèi)生評價所需的資料,沒有做到新產(chǎn)品在投入生產(chǎn)前對樣品進(jìn)行安全衛(wèi)生檢測;其生產(chǎn)食品包裝用塑料復(fù)合膜(袋)中的溶劑殘留總量和苯系溶劑殘留量超標(biāo),這些溶劑最后應(yīng)揮發(fā),殘留量不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。塑料是一種高分子聚合材料,聚合物本身不能與染料結(jié)合。印刷過程中當(dāng)油墨快速印制在復(fù)合膜、塑料袋上時,需要在油墨中添加甲苯、丁酮、醋酸乙酯、異丙醇等混合溶劑,這樣有利于稀釋和促進(jìn)干燥;其中,有很多企業(yè)貪圖自身利益,使用便宜的苯類溶劑型油墨作為塑料包裝材料的印刷油墨;并缺乏嚴(yán)格的生產(chǎn)操作工藝,使包裝袋中殘留大量的苯類物質(zhì)。此類溶劑如果滲入皮膚或血管,會危及人體造血機(jī)能,損害人體的神經(jīng)系統(tǒng),甚至導(dǎo)致白血病的發(fā)生。雖然印刷時可通過干燥除去絕大部分溶劑,但由于油墨中的顏料吸附力強(qiáng),仍易產(chǎn)生殘留,殘留在包裝內(nèi)的苯類溶劑,被食品吸附后,導(dǎo)致食品污染,從而給人體健康造成危害。國標(biāo)GB/T 10004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:溶劑殘留量總量≤5.0mg/m ?,其中苯類溶劑不檢出;采用氫離子檢測型氣相色譜儀檢測溶劑殘留量:
①先配制標(biāo)準(zhǔn)溶劑樣品。按生產(chǎn)實際使用溶劑的種類配置標(biāo)準(zhǔn)溶劑樣品,為提高溶劑曲線的精度,選用二甲基甲酰胺作為稀釋劑,制成混合標(biāo)樣。
②標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定。將混合標(biāo)樣分別注入用硅橡膠塞密封好的清潔干燥的500ml三角瓶中,送入(80±2)℃干燥箱中放置30min后,用5ml注射器取1ml瓶中氣體,迅速注入色譜中測定。以其出峰面積分別與對應(yīng)的樣品質(zhì)量繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。
③待測樣品的制備。裁取0.2m?待測樣品,并將樣品迅速裁成10mm×30mm的碎片,放入清潔的在80℃條件下預(yù)熱過的瓶中,迅速密封。送入(80±2)℃干燥箱中放置30min。
④樣品的測試。用5ml注射器取1ml瓶中氣體,迅速注入色譜中測定。根據(jù)樣品的出峰面積在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)量。根據(jù)計算公式計算出溶劑殘留量。
利用氣相色譜儀進(jìn)行包裝材料的溶劑殘留量檢測,不但可以幫助材料的使用者對材料在印刷、復(fù)合中使用的各類助劑、添加劑、溶劑的安全性(是否含有不復(fù)合使用要求的成分、或者某種成分的含量是否超標(biāo))有一個整體的認(rèn)識,而且還可以有效解決一些包裝材料存在“異味”(殘留溶劑所引起的)的問題,因而通過該項檢測可以很好地控制包裝的衛(wèi)生安全性。
復(fù)合包裝材料使用的粘合劑及其稀釋劑的殘留物的影響。復(fù)合塑料包裝材料,比單純的樹脂及其成型品更為復(fù)雜,用于復(fù)合的膠粘劑及其稀釋劑的殘留也是相當(dāng)有害的。在GB9685―2003《食品容器包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定,只有改性聚丙烯和聚氨酯這二類膠粘劑可用在食品包裝之中,單組份的壓敏膠是不能用于食品包裝材料的。但仍有企業(yè)使用單組份的壓敏膠去制造復(fù)合包裝材料,有的用甲苯作溶劑,造成甲苯溶劑殘留超標(biāo),對食物造成污染。國標(biāo)GB/T 10004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定甲苯二胺(4%乙酸)≤0.004m/L,另外復(fù)合包裝材料中的二氨基甲苯含量超標(biāo),會對人體造成嚴(yán)重危害,因它是一種致癌物質(zhì)。
結(jié)論
塑料包裝材料的主要市場是食品包裝,當(dāng)前食品衛(wèi)生和安全成為舉國上下關(guān)注的話題,跟上國際包裝安全的潮流,是縮短我國塑料包裝與發(fā)達(dá)國家同行業(yè)的差距,適應(yīng)內(nèi)外貿(mào)易市場需求的必由之路。
食品塑料包裝的組成中,塑料薄膜占包裝總成分的70%、粘合劑占10%、油墨占10%、其他占10%,大量排放于空氣當(dāng)中的溶劑等物質(zhì)這不僅對環(huán)境造成污染,也對工人、消費(fèi)者的身體健康構(gòu)成危害,而且有機(jī)溶劑可能會殘留在復(fù)合膜之間,隨時間的推移,從薄膜遷移到食品中,使之變質(zhì)、變味;其次,許多企業(yè)沒有監(jiān)控包裝中溶劑殘留的有效控制;再次,對于生產(chǎn)和運(yùn)輸過程的忽略同樣可能導(dǎo)致污染。因此,只有當(dāng)所有環(huán)節(jié)得到有效控制后,企業(yè)才能保證生產(chǎn)的包裝材料是安全的。在發(fā)達(dá)國家粘合劑已轉(zhuǎn)向水性或者無溶劑產(chǎn)品、醇溶油墨取代了甲苯油墨。