生物塑料的前景与挑战

根据2019年欧洲生物塑料数据报告显示，有超过50%的生物衍生聚合物被用于包装应用。据该报告称，价格和使用承诺正在推动全球生物基塑料以稳健而稳定的速度增长。随着石油价格的波动，价格正在进一步推动其发展。本文将为读者提供生物衍生聚合物关于食品包装的应用和挑战。

生物衍生塑料的合理性

用于食品包装的塑料来源对环境影响深远。对于生物衍生聚合物来说，化石燃料被生物质取代以供应聚合物合成基本构建模块。

目前广泛使用的有潜力的生物衍生聚合物包括bPE、bPP、bPET、PEF和PTF。重要的一点是，尽管这些材料是生物衍生的，但其可用于回收和重复利用。因此，这些材料是更可持续的。

有潜力的生物衍生聚合物

五种生物衍生的聚合物（bPE、bPP、bPET、PEF和PTF）不断发展壮大，在食品工业中作为阻隔聚合物得到了广泛应用并日益受到青睐。主要原因是它们可以作为“普适性”的解决方案来替代目前使用的化石来源聚合物（bPET、bPE和bPP），或者具有更优越的阻水和阻氧特性以及机械性能（PEF和PTF），使其适用于食品包装。此外，它们都可以回收利用。

bPE和bPP是两种重要的生物衍生聚合物。bPE在“普适性”生物聚合物市场中处于领先地位，而bPP在包装中的使用约占10%。这两种材料都可用于柔性和刚性包装。

bPET在2009年由可口可乐公司首次使用，用于其注册商标的PlantBottle，该瓶子由30%生物基的丙二醇（MEG）和70%化石基的对苯二甲酸（TPA）制成。在2021年10月，可口可乐宣布首次生产了约900个原型瓶的有限量生物来源PET制成的饮料瓶，这些瓶子100%由生物基PET制成。

根据Zion Market Research的数据，预计在全球15多家供应商的推动下，生物基对二甲苯的需求将以7.5%的复合年增长率在2030年前增长，因此预计100%生物基PET将变得更为普遍。其应用的迅速推进，得到了诸如雀巢、ENEOS和三菱公司与日本饮料品牌Suntory的合作等合资企业的支持。

PEF和PTF的PAFs。由于其优越的气体阻隔性能、出色的热稳定性和更好的机械强度，PEF常被用作替代或增强较低阻隔材料。PEF的二氧化碳透过性比PET好30倍，这使得PEF特别适用于碳酸饮料行业。

PTF和PEF都可以替代多层包装，并在纳米或微薄膜状态下赋予阻隔特性，以改善纤维素薄膜等质量较差的低成本阻隔材料。两者可以与聚乙烯一起以2%的水平进行回收，机械回收和化学回收均可行。除此之外，近红外辅助分选可用于将它们与其他聚合物分离，以实现更高效的回收利用。

目前的挑战

生物衍生聚合物市场增长面临的最大挑战之一是原料的可持续性动态。当塑料制品的原料来自耕地时，就会出现涉及生物多样性丧失、水资源使用、土地利用以及利用食物作物生产塑料的问题，这涉及到森林资源。

此外，许多生物衍生材料需要更多的研究和投资。虽然bPE和bPP的性能与它们的非生物来源的同类相似，但PEF、PTF和其他新型生物聚合物与加工技术的兼容性也是急需研究的领域。

很多食品包装研究侧重于源自食物的生物衍生聚合物，如纤维素、蘑菇、海藻、牛奶和玉米蛋白等。这些材料在实验室和试验阶段很容易开发，但因为其缺乏食品工业高效食品制造和分配系统所需的性能和更高的资源消耗，它们缺乏实施的前景，不能作为包装的替代品。

最后，包装行业需要解决来自标签方面的挑战。许多消费者认为聚合物来自化石燃料。因此，需要进行持续的消费者教育，以告知公众聚合物可以由生物来源的可再生或再生源制成，并且可以进行回收利用。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2023/october/columns/packaging-a-bright-future-for-bioderived-plastic

作者简介：

Seattle，美国食品工程硕士，Certified Food Scientist, 海外食品行业从业6年，曾供职于美国知名婴幼儿食品企业，现今从事食品包装研发工作。