近年來，碳排放造成了巨大的破壞。塑料污染里，塑料包裝約占塑料總消耗量的35%，所以開發(fā)完全可持續(xù)的產(chǎn)品至關重要。導致環(huán)境的污染主要問題是廢塑料的處理，減少垃圾的產(chǎn)生是一種解決辦法。

這就是可重復使用的灌裝包裝概念出現(xiàn)的原因，使用金屬和玻璃包裝的解決方案越來越受歡迎，但是這些金屬和玻璃材料在生產(chǎn)成本和運輸成本上并不便宜。

這時，生物基塑料提供了一種新選擇。盡管仍處在行業(yè)發(fā)展初期，但仍有許多生物基材料在過去十年中一直處于開發(fā)或試驗階段，預計將在幾年內(nèi)進入大規(guī)模生產(chǎn)。

主要的生物基塑料供應商和化妝品公司已經(jīng)開始簽署合同和材料承購協(xié)議。由于與化石燃料潛在價格波動相關的風險，該合同是從化石燃料向生物燃料過渡的一個極其重要的組成部分。

目前已經(jīng)商業(yè)化的生物基材料包括:

PEF(聚呋喃甲酸乙二醇酯)

PEF是石化基PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)包裝材料的100%生物基替代產(chǎn)品。像PET一樣，PEF可用于制造塑料瓶、薄膜和其他廣泛用于個人護理行業(yè)的包裝材料。

在行業(yè)中，PEF被稱為下一代聚酯，因為它比PET具有更好的機械和阻隔性能，并且是100%生物基。

Avantium(荷蘭)計劃在2023年底將PEF大規(guī)模商業(yè)化，該公司已經(jīng)與一些品牌簽署了承購協(xié)議，如LVMH集團，該集團計劃在其奢侈化妝品產(chǎn)品中使用PEF的包裝材料。

例如，Avantium的技術人員聲稱，在瓶子中使用PEF可以在瓶子的生命周期內(nèi)減少33%的溫室氣體排放。然而，PEF的市場接受度還有待證明。

聚乳酸

PLA是一種新型聚合物，具有優(yōu)異的阻隔性能，在包裝工業(yè)中占有重要地位。它們作為PET、PVC、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯 )和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的生物替代品被廣泛銷售。它們也可用于部分或完全替代LDPE、HDPE、PP、PA、PS或PET。

BioPak Pty Ltd .(澳大利亞)和Coveris Flexibles(英國)擁有多元化的PLA封裝產(chǎn)品組合。關于PLA的另一個事實是，其產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的碳影響，被證實只有0.5千克二氧化碳當量(CO2-eq)。與大多數(shù)傳統(tǒng)塑料相比，它的碳足跡減少了75%。

另一方面，PLA緩慢的生物降解性長期以來一直是該行業(yè)關注的問題，各公司已經(jīng)在努力解決這個問題。最值得注意的方面是高降解聚乳酸的生產(chǎn)，它也可以在海洋中生物降解。

帝人有限公司(日本)通過在其PLA級中加入生物降解促進劑，創(chuàng)造了高度生物降解塑料，作為其THINK ECO環(huán)境倡議的一部分。它可以在沒有細菌、真菌甚至任何添加劑的幫助下進行生物降解。

此外，PLA是增長最快的生物聚合物之一；它的制造過程現(xiàn)在比幾年前便宜得多，消耗的能源也更少。盡管它可能對產(chǎn)品質量或包裝中填充的產(chǎn)品的有效期有限制/影響。由于這一限制，我們不能將其用于廣泛的產(chǎn)品，因為它是自我生物降解的。

聚羥基烷酸酯

PHA是一大類可生物降解的聚合物，但其中只有少數(shù)最初商業(yè)化，包括PHB/P3HB(聚(3-羥基丁酸酯))及其共聚物、PHBV(聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯))、PHBH和P3HB4HB。它們通常作為PLA、PBS、PBAT等其他生物塑料的替代品銷售。

PHA將全球變暖的可能性降低了80%，溫室氣體的排放量為0.49千克(二氧化碳當量)，而石化產(chǎn)品的排放量為2-3千克(二氧化碳當量)。它們的一些缺點包括缺乏微塑料形成、生物可降解性和蒸汽阻隔性能。它們在淡水、海水、土壤、家庭堆肥、工業(yè)堆肥、垃圾填埋場等中完全可生物降解。一些公司，如百加得 (百慕大)和Shellworks(英國)，已經(jīng)開始在食品和飲料包裝中使用PHA，盡管高成本可能是大規(guī)模采用有限的原因之一。

由于PHA的獨特性質，并為了解決成本相關問題，一些工業(yè)公司正在進行其他短鏈(SCL)PHA(如P4HB)和中鏈(MCL)PHA(如PHBO)的研發(fā)，以用于大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應用。

生物基聚乙烯

Bio-PE是具有部分生物含量或全部生物含量的生物基塑料。它們在化學性質上與石化基PE相同，因為生物聚乙烯與化石聚乙烯具有相同的加工特性。它們可以使用相同的塑料加工設備(吹塑/注塑/擠出)進行加工，無需額外投資。

Braskem(巴西)是生物基聚乙烯的市場領導者，產(chǎn)能超過200 萬噸/年，由于對生物聚乙烯的需求不斷增長，他們預計到2030年將產(chǎn)能擴大五倍。除了利樂包裝公司(瑞士)和康美包裝公司(瑞士)之外，它們還用于其他行業(yè)，如著名的玩具制造商樂高(丹麥)。

生物聚丙烯

Bio-PP與化石基PP相比，生物基聚丙烯減少了約80%的化石消耗。然而，生物基物料平衡工藝只能生產(chǎn)部分生物基聚丙烯。生物基物料平衡工藝是一種減少化石燃料消耗和二氧化碳排放以及生產(chǎn)可持續(xù)產(chǎn)品的技術。

可再生資源，例如衍生自有機廢物、農(nóng)作物或植物油的生物石腦油或生物甲烷，在化學制造的非常早期階段與化石原料一起用作原料。

商業(yè)化等級的最大生物基含量高達40%。根據(jù)這些過程和方法的發(fā)展，在未來三年內(nèi)，基于生物基的比例有可能達到75%。2023年，Braskem(巴西)宣布了世界上第一個以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)完全生物基聚丙烯的工廠。

預計將于2026年投入使用。近年來，已經(jīng)宣布了幾個生產(chǎn)發(fā)酵法聚丙烯(PP)的項目，例如Braskem(巴西)、Cargill(美國)和Novozyme(丹麥)之間的合作，但是由于成本經(jīng)濟的原因，這些項目中的大部分已經(jīng)停止。

這是包裝特有的趨勢，還是也適用于其他行業(yè)？

包裝約占生物基塑料總量的50%，但隨著功能性聚合物產(chǎn)能的增長，汽車和運輸或建筑和施工等細分市場也在增長。

消費者偏愛環(huán)保產(chǎn)品。這在個人護理和化妝品以及農(nóng)業(yè)和園藝中更為明顯。Bio-SAP(超吸收聚合物)是該行業(yè)中生物基聚合物的一個主要例子。高吸水性聚合物(SAP)由于其吸水和保水能力而主要應用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)/園藝和其他行業(yè)。

Bio-SAP是生物基聚合物，使石化基不可生物降解的SAP使用量下降。SAP的主要生產(chǎn)企業(yè)，如Nippon Shokubai(日本)和Evonik(德國)，正在生產(chǎn)生物基SAP(部分生物基SAP)，以便為各種行業(yè)開發(fā)更可持續(xù)的產(chǎn)品。

此外，如SRL(意大利)，寶麗金集團(以色列)，UPL(印度)等公司，也在生產(chǎn)全生物含量的SAP。隨著市場繼續(xù)接受生物基材料，這一趨勢將在各個行業(yè)加速發(fā)展。

未來幾年，生物塑料會在包裝行業(yè)發(fā)揮重要作用嗎？

目前，生物塑料僅占整個塑料市場的1%。然而，由于對生物塑料需求的增長和消費者對可持續(xù)發(fā)展的偏好，預計在2022年至2028年間，生物塑料將以23%的年復合增長率增長?，F(xiàn)在各公司都在增加產(chǎn)能，以滿足不久的將來不斷增長的需求。開發(fā)新的產(chǎn)品，但可能需要長達十年的時間才能成為包裝行業(yè)的重要組成部分。