可降解塑料指能够在自然或堆肥环境中降解的塑料,降解方式包括生物降解、光降解、水降解等。生物可降解塑料指通过在一定温度和湿度条件下,通过自然环境中的微生物即可转化成天然物质,如水、二氧化碳等的塑料,按照原材料可分为生物基和石油基。
生物基可降解塑料主要包括 PLA、PHA、PBS 和淀粉混合物等;石油基可降解塑料主要包括 PBAT、PBS 以及 PCL 等,其中 PBS 可通过生物基原料发酵生产或石油基原料生产。不同的可降解塑料由于性能、成本的差异,各自适用于不同的应用领域,只有 PLA、PBS 和 PBAT 由于具有较好的耐热性和力学强度,而被广泛用于食品饮料包装领域。
生物可降解材料的主要性能决定了下游应用场景的选择。
PLA 材料具备较高的硬度、透明性、阻隔性及加工性能,在很多领域可以完全替代传统 PS 及 PET 材料,产品方向包括餐饮具容器(塑料杯、杯盖),餐饮具注塑类产品(刀叉勺)、管材产品(吸管);此外,PLA 具备导温性、阻燃性,同时兼有成型、应用及降解性,在纺织纤维领域应用广泛;PLA 还具备优越的生物相容性及良好的物理性能,降解后生成二氧化碳和水,对人体无害且在一定条件下可实现自然降解。
PHA 材料具备良好的生物降解性能、生物相容性能和塑料的热加工性能,但由于 PHA 原料成本较高、设备运行成本较高以及产物纯化成本较高等原因,暂未大规模应用。PBAT 材料兼具 PBA(聚己二酸丁二醇酯)和 PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的特性,性能接近传统塑料,具备较好的延展性和断裂伸长率,成膜性能突出,是作为替代不可生物降解软质塑料制品的优质替代材料,产品方向主要为膜袋类包装产品,例如:农用地膜、塑料袋;卫生用品,例如尿布和棉签。
PBS 与 PBAT 性能接近,但由于成本较高,目前主要用于 PLA 材料改性,增强混料的柔韧性。
生物可降解塑料广泛应用于包装、餐饮产品、消费电子产品、汽车、农业、园艺、纺织品等领域。根据 European Bioplastic(欧洲生物塑料协会)和nova-Institute 合作编制的最新市场数据,2021 年、2022 年,全球可降解塑料产能分别为 179.20 万吨、221.70 万吨,其中,生物可降解材料的产能分别为 74.20万吨、107.50 万吨,预计 2027 年全球的生物可降解材料产能将达到 273.50 万吨。
我国的生物可降解塑料行业发展起步较晚,但市场消费增长势头迅猛。上世纪 90 年代,中国的生物可降解塑料研发初显成效,但使用性能与欧美国家相比仍有较大差距。近年来,在碳达峰、碳中和等一系列政策推出后,国内生物可降解塑料进入快速发展阶段,但其应用领域、市场规模、经济适用性仍然有限。2020年,我国出台《关于进一步加强塑料污染治理的意见》后,中国生物可降解塑料行业进入快速发展阶段。
根据 Frost & Sullivan 研究报告,2016-2020 年,我国生物可降解塑料产量从16.64 万吨上升至 24.10 万吨,复合增长率为 9.70%,其中,PLA 塑料产量从 3.61万吨上升至 6.28 万吨,复合增长率达到 14.85%。
随着全球生物可降解原材料产能的扩张以及 PLA 塑料逐步替代传统塑料,预计 2026 年我国生物可降解塑料产量和 PLA 塑料产量将分别达到 101.36 万吨和 35.32 万吨。2020-2026 年,我国生物可降解塑料产量和 PLA 塑料产量复合增长率将分别达到 27.05%和 33.36%。
根据 Frost & Sullivan 研究报告,2016-2021 年,我国生物可降解塑料需求量从 15.14 万吨上升至 36.01 万吨,复合增长率为 18.92%。随着限塑类政策的不断推出和我国居民环保意识的不断提高,预计 2026 年我国生物可降解塑料产量将达到 153.87 万吨,2021-2026 年,我国生物可降解塑料产量复合增长率将达到33.70%。