完全生物降解地膜的开发与利用.ppt

甘蔗完全生物降解地膜的开发与利用,报告人：林希昊 2010 年10月22日,一、前言,生物分解性塑胶材料是目前高科技产业之重要课題之一，尤其是在农业、医药装置、纺织等领域上有广泛的应用。 农用塑料地膜是现代农业的重要生产资料。农用地膜具有保湿、保温、抗虫、防病、抑制杂草生长等作用，有利于作物生长发育，提高作物产量，提高农业效益。我国是世界上人口最多而农业资源相对不足的发展中国家，农用地膜技术的广泛使用提高了我国农作物的产量，极大地促进了我国农业生产的发展，目前农膜在我国现代农业生产中起着举足轻重的作用。,农膜覆盖技术的广泛应用在极大地促进我国农业生产发展的同时，也给我国的生态环境造成了较大的“白色污染”。由于塑料地膜以化纤作原料，其主要成分为聚丙烯，聚氯乙烯，可在田间残留几十年不降解。农用地膜使用的时间越长，土壤中残留的塑料薄膜碎片越多，将造成土壤板结、通透性变差、地力下降，严重影响作物的生长发育和产量，造成农作物减产。 因此，环保型可降解地膜，是解决目前制约我国乃至世界农业生产可持续发展的战略途径。,连续8年应用普通膜的蔗田地膜残留严重,降解地膜是我国今后农用地膜的发展方向,二、目前我国应用降解地膜的种类,（一）光降解地膜 国内对光降解地膜的研究内容主要是添加型光降解地膜。研究重点是使用光稳定剂等方法控制其降解速度。 光降解地膜的缺点：一是易受外界环境的影响，难以控制其降解速度；二是大田覆盖使用时，埋入土壤中的部分不能被降解，因此它的应用受到限制。,（二）光生物降解地膜 光生物降解地膜是在通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等制作而成。这些地膜具备保温、保湿和力学性能，而且可控性好，诱导期稳定，在曝晒条件下，当年可基本降解成粉末。在无光条件下，也可以促进微生物繁殖生长。 光生物降解地膜虽然把地膜降解成小颗粒，短期内对作物生长不会有太明显的负面影响，不过随着使用时间的延长，土壤中塑料颗粒逐渐增加，会影响作物根系的生长，甚至减产。另外，非常难清除降解后的塑料小颗粒，可以说用人工方法无法清除，不利于农业的可持续发展。,（三）生物降解地膜 生物降解地膜是在自然条件下，可被土壤微生物分解的最重要的一类降解地膜。 生物降解地膜的降解机理：通过微生物侵蚀塑料薄膜后，分泌的酶使水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片，生成新的小分子化合物，直至最终分解成CO2和H2O，这种降解方式属生物化学降解。 生物降解地膜按照降解机理和破坏形式可分为添加型可生物降解地膜和完全生物降解地膜两种。,1、添加型生物降解地膜 添加型生物降解地膜，是在不具有生物降解特性的通用塑料基础上，添加具有生物降解特性的天然或合成聚合物或生物降解促进剂、加工助剂等，经混合制成。目前，添加型可生物降解地膜，主要由通用塑料、淀粉、相容剂、自氧化剂、加工助剂组成。其典型品种为聚乙烯淀粉可生物降解地膜。 针对可生物降解地膜中除添加淀粉能够降解外，剩余大量PE或聚酯仍然残存而不能完全生物降解，还会对环境造成污染。 2、完全生物降解地膜 完全生物降解地膜是由能被微生物完全分解的物质组成的塑料薄膜，该物质主要来源于淀粉、纤维素、壳聚糖及其他多糖类天然材料，其降解的最终产物为CO2和H2O，可完全为自然界消纳，也不会对环境产生二次污染。其主要品种有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基丁酸酯(PHB)等。此外聚乙烯醇也可被水及微生物完全降解。,生物降解地膜存在的问题 （1）在经济性方面，可生物降解地膜（特别是完全生物降解地膜）价格高，加之性能尚未充分完善，不易推广应用。 （2）使用性能方面需要改进。多数可生物降解地膜还存在力学性能、耐水性不太好、湿强度差等特点。 无论从环境保护角度，还是为缓解石油资源日益枯竭的压力，开发可再生资源，加强生物降解地膜的研究开发都具有重要意义，符合可持续发展战略的要求。,三、甘蔗完全生物降解地膜的开发,近年来由于地膜在甘蔗上的应用，对甘蔗农业生态环境造成的“白色污染”问题越来越严重。造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，导致甘蔗减产。 地膜下杂草滋生，形成与甘蔗竞争局面，影响甘蔗生长。 此外，近年来，甘蔗地下害虫越来越严重，导致甘蔗严重减产。 因此，开发甘蔗完全生物降解防虫除草地膜，对减少甘蔗地下害虫危害，防治杂草，提高甘蔗产量有重要的意义。,（一）甘蔗完全生物降解地膜的合成和降解机理 甘蔗完全生物降解地膜是主要是以淀粉、纤维素、木质素等为原料，添加一些除草剂、防虫剂等吹制而成。在地膜使用过程中，由于地表水的蒸发，膜下表面凝结成水珠，使膜内除草剂、防虫剂溶解在水珠中，随水珠回滴到地表，从而在地面表土层形成药膜层，起到封闭杀草的作用。地膜通过微生物的分解作用，最终分解成为CO2和H2O，同时也有利于甘蔗的光合作用。,甘蔗完全生物降解地膜的加工流程,淀粉、纤维素、木质素等原料,除草剂、防虫剂等,改良材料添加剂、助剂,加热、干燥、高速捏和,吹塑成型,收卷入仓,机器设备,（一）生物完全降解农用地膜的概念,1、生物完全降解农用地膜是指曝露于自然环境条件下，在光、热、水、氧、污染物、微生物、昆虫以及风、砂、雨及机械力等联合作用下，引起降解的一类新型地膜。 2、生物完全降解农用地膜分为覆盖期和降解期两个阶段： 1）覆盖期：农作物需要保温、保湿、保墒的时间段。 2）降解期：覆盖期满开始进入降解的时间段。,（二）完全生物降解地膜降解过程：,（二）完全生物降解地膜降解过程：,（二）完全生物降解地膜降解过程：,（二）完全生物降解地膜降解过程：,（三）产品特点,1、覆盖时间可控，根据使用地区自然条件及作物的目标覆盖期限，按照用户的要求量身定制配方，控制覆盖时间，达到覆盖时间后自动降解。 2、节约劳动成本，使用后即自动降解，无需捡膜（回收）。 3、彻底降解，无二次污染。,（四）降解特点,进入降解期的地膜膜面整体颜色变暗，横向拉力和纵向拉力减弱；膜面开始出现不规则的裂纹，随着降解期的延长，膜面逐渐呈现出糖衣状，并逐渐消融。由于土壤表面与土壤内部环境的不同，埋在土壤里的地膜比土壤表面的地膜降解速度稍慢，但对农艺活动无影响，无需回收。,（五）使用说明,1、使用方法和普通地膜一样，请在保质期内使用。 2、开封未使用完的产品必须包装封严。 3、产品存放在通风、阴凉、干燥的库房内，避免阳光曝晒及雨淋，并远离污染源、热源，防鼠、防虫。 4、与其它物品如农药、化肥、化学药品等分开运输和存放。,甘蔗完全生物降解地膜研发进展 1、初步确定与公司共同合作开发的方式进行。充分利用公司的资源，加强合作，共同开发新产品。 2、已经开发出甘蔗完全生物降解地膜，并进一步进行性能改良。 3、经过讨论初步认为氯虫苯甲酰胺、草甘磷、阿特拉津等药剂理论上符合产品加工要求，但还需要进一步尝试。 4、确定开发甘蔗完全生物降解地膜、完全生物降解除草地膜、完全生物降解防虫地膜、完全生物降解防虫除草地膜等4个产品。,甘蔗完全生物降解地膜目前需要解决的问题 1、加工过程中药剂的选择与添加 原