关于塑料袋替代品的研究.doc

北京师范大学第三附属中学09-10学年度高二研究性学习课题评选【编 号】【课题名称】塑料袋替代品的研究【课题成员】迟鸣【指导教师】王卫华【联系电话】62011607-844塑料袋替代品的研究内容摘要“白色污染”是人类发展潜在而又永久的威胁，这一问题已逐渐被重视起来，加之近来“限塑令”的实施，多种塑料袋的替代品应运而生。然而如同塑料袋一样，其替代品自身也有诸多缺陷。为避免因盲目使用而造成的不必要的浪费和污染，本文以塑料袋的替代品为研究对象，从多方面进行比较，以理性地选择最合适的替代品。关键字：传统塑料袋替代品 优势 造价 污染 前景前言塑料袋，奥地利人舒施尼在106年前做出的这项在当时被视为“一次革命性的解放运动”的创举，已被评为20世纪“人类最糟糕的发明”。塑料袋在一个世纪中地位的巨大落差一方面反映了人们已认识到过去的错误并努力不再从蹈覆辙，另一方面这样的反差也是一种不安的存在。传统的塑料袋在众多事实面前被判了死刑，诸如纸袋、无纺布袋、可降解塑料袋等替代品便在媒体的宣传下成为了解决一切问题的法宝，“绿色”、“环保”、“可回收”等字眼充斥于耳，然而这些替代品就真如媒体所言的神奇吗？“白色污染”的问题就可以这样一劳永逸的解决了吗？在如今已明令禁止使用的滴滴涕，其发明者曾因此而获得诺贝尔奖。剧毒的滴滴涕曾因扑灭虫害而在短时间内获得巨大的经济效益，而后副作用才渐渐显露出来，最终被禁止使用。塑料袋的发展与其如出一辙，那么诸多替代品呢？限塑令给了其替代品以更大的市场，而加大宣传力度所带来的必定是更大的经济效益，因此生产者、销售者必将宣传各自替代品的优势而规避缺陷，而消费者在夸大的宣传下必将作出盲目的选择。在因此对环境及人类自身造成严重危害之前，必须对各种替代品的优势及缺陷有客观的认识。任何包装品，都在其生命周期中有一定的环境影响，而影响的大与小则是不同时期不同选择的依据。寻求最佳替代品的渴望我们对其进行深入具体地研究。在接下来的五个章节里将说明研究内容及所得结论。本论第一部分 现状塑料袋其实从未消失过，也无法真正消失。我国每天对塑料袋的使用量超过三十亿个。按照一项最新的国家禁令， 6月1日起，厚度小于0.025毫米的塑料购物袋将全面禁止生产、销售、使用。但这项禁令目前尚未显现出它的威力，各种塑料袋的使用一切仍然照旧。究其原因，一方面是人们长期以来形成了对塑料袋的依赖，一方面是目前现有的替代品在使用上诸多无法回避的问题。也就是说尚未有很好的替代品。 造价低、性能好、携带方便是传统塑料袋的三大优点。相对比而言，纸袋、无纺布袋、可降解塑料袋（主要包括淀粉基生物降解塑料、聚乳酸生物塑料（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等）、塑料提篮、饭盒等替代品无一例外地存在着问题。 主要塑料袋替代品在使用上存在的主要问题：纸袋耐水性能差，柔韧性偏差，无法盛放液体无纺布袋印刷图案可能含有对人体有害的重金属，无法盛放液体可降解塑料袋淀粉基塑料耐水性差，因材料限制无法生产厚度较厚的塑料袋PLA价额偏高，技术尚不成熟PBS价格偏高塑料提篮不便携带，作用单一，无法盛放液体饭盒不便携带，作用单一，容积小塑料篮子是一个比较遥远的概念，在上世纪70年代还可以在大街上看到。但现在，塑料提篮很难得到普及。可重复使用的塑料篮子是相对较好的替代方式；但现代人的生活节奏都比较快，不便携带、作用单一、造价偏高等特点限制了它的使用。人类社会在进步，不能用倒退的眼光及观念来看问题。饭盒也是相似的道理。两者在将来不可能作为塑料袋的主要替代品，以此不在主要的研究范围之内。而从可持续发展的角度考虑，对环境的影响和对资源的需求决定某一替代品未来前景的最根本因素，经过研究发现主要的替代品均存在一定的问题，在下文将分别对其优势、造价、污染作具体分析比较。附：可降解塑料具体分类第二部分 优势比较纸袋不消耗石油等不可再生能源，可降解，无毒无味，可作为粮食包装。无纺布袋耐磨损、可多次使用、可清洗、更容易印刷图案、颜色表达更鲜明。因为能够反复使用损耗率低于塑料袋，导致无纺布购物袋反而更加节省成本，并且带来更明显的广告效益。可降解塑料袋淀粉基塑料不消耗石油等不可再生能源，成本低，投资少，使用方便，可生物降解。已有30年的历史，是研发历史最久，生产规模最大，市场占有率最高的可降解塑料。PLA不消耗石油等不可再生能源，和传统塑料的基本物性类似，无毒，无刺激性，易加工，有良好的生物相容性，可生物降解。同时具有良好的光泽度、清晰度和加工性。是目前研究最活跃，发展最快的地生物降解塑料。 PBS不消耗石油等不可再生能源，力学性能十分优异，接近PP和ABS塑料，耐热性能好，用途广泛，是目前公认的综合性能最好的生物降解塑料。 无纺布袋的优势主要在使用的角度上，适宜广告印刷的特点也使其带来明显的广告效益从而更容易普及。可降解塑料袋最大的优势在其环境效益上，可降解并可以减少不可再生能源是其共同的特点，不同种类的可降解塑料袋也存在一定的差异。淀粉基塑料袋的生产技术目前最为成熟，因此造价较低更易于普及。PLA和 PBS在性能上更胜一筹，但造价较高。目前无纺布袋的优势较明显，可降解塑料袋仍有待发展。附：主要塑料产品性能指标第三部分 成本比较纸袋 制作纸袋需要消耗木材，这意味着选择纸袋，大量的树木就要被砍伐（每年大约要砍2500万棵树来做纸袋）。循环利用塑料袋所需的能量，要比循环利用同样的纸袋所需的能量少91；而生常一个纸袋所需要的能量，是生产一个塑料袋的4倍多。纸袋比同等大小的塑料袋要重4倍，因此在运输过程中所需要的耗能要更高，还意味着在处理垃圾时需要更多的空间。无纺布袋大多种无纺布袋的原料是塑料，主要包括PP(聚丙烯，占总数的62%)和PE(聚乙烯，占总数的24%)两种它们不仅不能降解，而且一旦大量使用还会对石油等不可再生资源造成巨大的消耗。可降解塑料袋淀粉基塑料不消耗石油等不可再生资源，但掺混淀粉等生物降解剂制成的塑料袋在提取原材料阶段会有较大的环境影响，集约农业会使用大量水、化学农药及能源。PLA不消耗石油等不可再生资源，国内目前生产企业极少，生产成本偏高PBS可通过生物发酵获取，也可以从石油资源中获取。若大量从石油资源中获取则会带来巨大的消耗。若通过生物发酵法则同样会出现集约农业的问题，且原料成本较淀粉基塑料较高。 每种替代品都有其不同的能源消耗，但权衡利弊，可降解塑料袋的成本从长远考虑最低。无纺布袋主要以石油等不可再生资源为原料且难降解，因而不能大量使用。纸袋对木材的消耗意味着大量的树木砍伐，在生产和处理纸袋时的能耗也高于塑料袋。可降解塑料袋多数需要以淀粉为原料，淀粉生产农作物属于可再生能源，虽然会因此增加对淀粉的需求量，但可以通过开发秸秆、树皮等自然界的高分子物质、转基因生物塑料以及生物发酵塑料。来替代对农作物的需求。PLA、PBS等塑料袋造价较高主要是因为技术尚未同淀粉基塑料般成熟，生产规模较小。目前可降解塑料袋的成本较高。第四部分 污染比较纸袋制造同等用途的纸袋要比塑料袋多产生70的空气污染和50倍的水污染。在通过垃圾掩埋法进行处理时，它会和大多数东西一样难以降解。在回收利用方面，纸袋一般在使用一次后基本上不能重复使用，废弃的纸袋可回收性较差，最多只能回收利用两次，可回收得中只有21%可以被循环再利用。虽然纸袋能在自然环境中降解；但在造纸过程中造成的能源资源消耗和环境污染比塑料购物袋更严重。据统计，与塑料相比，纸袋的制造和使用会多产生70%的气体排放无纺布袋无纺布是石油制品，里面可能含有重金属，难以降解，因为容易渗透而形成交叉污染。这种材料的分解需要苛刻的条件，比如太阳光的强烈照射，而在室内的自然条件下则需要七八年的时间才能分解。就使用而言，不少企业为了减少成本在无纺布袋上印制图案的墨对人身体也有很大的危害。可降解塑料袋淀粉基塑料 能完全生物降解，但目前在提取原材料阶段（为了收获淀粉生产农作物）会有较大的环境影响。集约农业会使用大量水、化学农药及能源。此外，由于雨水或其它原因，化学农药进入水源的可能性存在，结果导致富营养化。如果生物包装材料进入填埋厂，还会会导致甲烷等温室气体的产生。这意味着淀粉制成的塑料袋在气候变化领域的效益，一定程度上会被抵消 采用可降解塑料袋后，应当将对不同种类的塑料袋进行彻底分拣，但可降解塑料袋的混入是几乎不可避免的，结果导致可循环物（聚乙烯）的污染。如果再生产品的原材料中包含一定比例以上的可降解塑料袋，该再生产品会有功能上、质量上的先天缺陷PLA同淀粉基塑料PBS同淀粉基塑料 任何塑料袋的替代品都会对环境产生影响，因而在选择时要尽量减少影响。石油制品无纺布袋可能含有重金属，易对人体造成危害，因而不适用于盛放食品，对环境造成污染，且难降解，更不宜广泛使用。纸袋在制造时要产生比塑料袋更多的空气污染和水污染，如果用填埋的方式处理同样难降解，亦不是最佳的替代品。可降解塑料袋理论上能完全生物降解，而且可以不消耗石油等不可再生资源。虽然目前仍会在生产的提取原材料阶段对环境有较大影响，虽然原材料可以通过技术革新而优化，从而减小对环境的影响，但是在回收使用上的问题仍待解决。第五部分 前景从以上分析可明显看出就可持续发展而言，纸袋和无纺布袋没有长期的环境效益和经济效益，因而不适合作为最终的替代品。现阶段可降解塑料袋还存在着生产和处理上的问题，暂不能盲目全面推广。但就前景而言，可降解塑料袋在生产和处理的技术上有着较大大的提升空间。原料大部分可降解塑料袋的原料为可再生资源，能够节约石油资源并有效控制白色污染。目前淀粉基塑料、聚乳酸生物塑料（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等主流技术的原料绝大多数来自粮食作物，因而会产生粮食安全问题以及集约农业的负面影响。近年来相关科学家也在寻求革新，已在通过转基因植物、微生物发酵等方式获得原料的研究上取得了一定的进展。寻找到能替代粮食作物的原料并非不可能。性能与普通塑料袋的性能相比，上述三种替代品仍有一定差距，且彼此之间也存在差异。就目前境况而言，淀粉基塑料生产技术较成熟，造价较低，但柔韧性和耐水性较差，更适合做短期使用的塑料袋。PLA与BPS力学性能较好，适用于多种领域，就塑料袋的生产而言，可用于制造质量较高的塑料袋。可通过技术革新优化其性能。市场虽然目前可降解塑料袋成本仍普遍高于普通塑料袋，但是近些年来人们的环保意识日益增强，世界各国也出台了诸多环保法规，促使了可降解塑料袋的市场需求量的增长并带动其产业的发展。随着石油产品价格的上涨，传统塑料袋的成本也会随之上涨，加之技术的革新降低了可降解塑料袋的成本，可降解塑料袋的经济效益在此时就会显现出来，从而占有更大的市场。综合分析，相对于纸袋和无纺布袋，可降解塑料袋还有极大的开发潜力，以其经济和环境的双重效益将影响降到最低，从最终取代普通塑料袋。结论就目前的情况而言，任何一种替代品都无法独自取代塑料袋。纸袋和无纺布袋更多的是充当过渡替代品的角色，现阶段可以其在适用上的优势与可降解塑料袋配合使用。以逐步替代塑料袋。从长远的角度考虑，可降解塑料袋还有巨大的潜力，因而要加快对其的开发并着力解决其生产、使用、回收上仍存在的问题，使其对环境的负面影响最小化，从而成为真正意义上的最适替代品。然而无论任何包装品，都在其生命周期中有一定的环境影响，而人们对其的不断优化只能尽量减少其影响，在塑料处理及回收的过程中的成本、污染等诸多问题十分艰巨的因此无论目前还是将来，最好的解决方法则是塑料袋消费量的“源头减少”。做到重复利用可有效减少塑料袋的生产和销售量，从而实现真正的环保。它需要的是人们观念上的改变，因此需加强宣传并配以更合理的法律规范，而对于每个消费者而言，要正确地认识环保，正确地认识各种包装品的适用问题，在包装袋的使用上做到节约。环保是一种行为，而不是一种材质。-参考资料：李孝红，袁明龙，郝建原，周绍兵，邓先模，黄志镗生物聚合物的研究与产业化进展及展望 高分子通报 第8期 2008.8环保纺织品竞争力市场现况与发展趋势蔡机敏生物课降解高分子的合成及其应用研究进展 中国科技信息，2008.2天然高分子与可生物降解高分子材料的共混性研究 北京化工大学学报 TK065陈庆，养欣宇塑料袋三大主流技术市场价值分析；第36卷第12期翁云宣生物降解塑料现状综述，国家塑料质检中心韩尧，褚天，李晶，黄重行可降解塑料的发展现状和趋势杨锦民塑料行业循环经济研究与发展，北京市塑料研究所吕选忠可降解塑料袋开发及废料处理与应用中国科技大学化学院袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁