破解一次性塑料和微塑料污染的生物酶新赛道

  2024年11月，联合国塑料公约政府间谈判即将进入最后的冲刺阶段。塑料，这个二战之后应用最为广泛的材料成为全世界关注焦点，一次性塑料带来的诸多对环境和人类健康的影响也是促成这个公约的起因，而一次性塑料也是最难解决的问题之一。

  一次性塑料污染问题的不断放大同我们生活方式的改变有着非常大的关联，电商的模式对于城市居民产生巨大影响，塑料袋、吸管、餐盒、快递等与生活息息相关的一次性产品首当其冲。

  政策对于一次性塑料的态度以禁止为主，国际和国内各国都是同样的态度，这在循环经济理论层级中处于最高位，即减少使用。在中国，2020年4月修订的法律文件《中华人民共和国固态废料对环境造成污染防治法》第69条明确规定，国家禁止、限制生产、销售和使用不可降解塑料袋等一次性塑料制品。第106条做出了对于处罚的规定。

  2020年7月，国家发展改革委发布《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》并发布了《相关塑料制品禁限管理细化标准（2020 年版）》。各直辖市、28个省或自治区全部公布了当地的实施方案。此外也有一些省会城市出台了市级实施方案。

  2021年2月，国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提出对于塑料包装的全生命周期管理理念，包括规划、设计、投资、建设、生产、物流、生活和消费和废弃。其中规定酒店和餐厅不主动提供一次性塑料用品。

  2024年8月下旬由自然之友和零萌公益在北京联合举办的“北京市塑料污染治理交流研讨会”上，我们正真看到在经过这几年的实践后，一次性塑料的使用仍很难得以有效控制。政策在短期内会对公司运营带来影响，特别是外卖，物流等行业做出了相应改进措施。在强制使用可降解购物袋的超市中，顾客转向使用为包装水果蔬菜免费提供的连卷袋作为塑料袋。然而，塑料袋、奶茶杯、吸管等这一些产品，由于价值低，使用量大，重量轻，非常分散，在服务行业中属于免费提供产品，因而很难减量或者回收。消费者的需求多样化，没办法做到强制禁用或者收费。一些餐饮企业的外卖包装有纸袋、降解塑料袋和传统塑料袋混用；菜市场、水果店和菜店都在使用传统塑料袋。

  其次就是采用替代材料。可降解塑料因为被认为可在自然环境中降解，从而成为新的材料发展趋势，被认为是解决塑料污染的关键材料。但相比于常规塑料，可降解塑料对于降解条件的要求，和近几年微塑料的发现，可降解塑料材料并非都是生物基材料，且会带来与粮食争地等问题受到质疑。政策的态度从最初的全面替代转向‘科学评估’。2021年国家发改委发布《“十四五”塑料污染治理行动方案》中提出科学稳妥推广替代产品，最大限度地考虑竹木制品、纸制品、可降解塑料制品等各类替代产品的全生命周期资源环境影响，开展不一样可降解塑料降解机理及影响研究，科学评估其环境安全性和可控性。

  对于生物基可降解塑料，生产1吨聚乳酸(PLA)需要2.3吨玉米原料，用秸秆作原材料则需要6吨，在成本上可降解塑料袋的价格是传统塑料袋的 10—50 倍。由于原材料来源于农业，产品的收集和产量不稳定，如PLA还涉及粮食的用地，这些都是钳制生物基塑料市场化的重要的条件。还有新材料在研发、需投入新的生产设备，这些都造成可降解塑料的成本过高，而使用端主要使用在在塑料袋这些低值产品，企业和消费的人都无法买单。

  最大的问题还是来自于可降解塑料的商业模式。由于可降解塑料生产所带来的成本高，但产品在使用后和普通塑料一样都是被丢弃，没有一点使用价值。如果进行降解，并非在天然条件就可以降解，需要60摄氏度以上的工业堆肥设施。一旦政策补贴或强制性要求失效，可降解塑料的市场就无法持续下去。

  此外，作为新材料的研发，可降解塑料由于技术路径的差异，给消费的人带来很多迷惑。如光氧化降解塑料只是崩解塑料带来更大的微塑料问题已被欧盟禁止。可降解塑料需要在特定温度、湿度和设施等条件下才能实现有效降解，无疑增加了使用的复杂性。可降解塑料性能的稳定性上也不能完全替代常规塑料的性能，如地膜等，这也制约了其在市场的普适性。这样一些问题也是由于缺乏统一的处理标准和规范，在市场上使用的许多可降解塑料并非真正的可降解塑料。

  在可降解和循环化学基材料的路径中，目前在解决一次性塑料和微塑料方面都存在各种挑战。国际科学论文的研究成果推出一种采用生物技术方式突破废塑料的降解问题。

  科学家们研究之后发现昆虫可以啃食塑料袋的现象，在这样的一个过程中昆虫体内分泌出的脂肪酸。宁波银锐 的研究团队利用这些文献，想到那何不将这种分泌的酶反过来放入塑料中，产生与生物相同的过程，称为‘逆向仿生’技术。这种技术是基于昆虫啮食高效降解塑料的机制，用生物同化技术，让微生物在塑料表面制造一种生物膜结构可以进行细胞繁殖。

  但由于微生物的活性要求使之很难做成产品，研究团队创新发明一种组合成分，称之为‘妙元素’，成份中并不含微生物，而是一种吸引微生物的物质，以多糖、脂肪酸和氨基酸为主，促进自然界微生物产生酶以降解塑料。由此称为‘生物降解通用促进剂’。

  在厌氧条件下如垃圾填埋场、堆肥或海洋环境，这种促进剂通过多种微生物在塑料表面材料开始水解过程，将之分解成为各种单体，如单糖、氨基酸、脂肪酸和糖，可吸引600多种不一样的微生物来消耗聚合物。在这一由高分子转化为低分子的过程中，带来大量的中间产物和能量，酸化产生有机酸和甲烷，残留物为生物能量、二氧化碳和腐化物（图）。

  当一次性塑料产品被废弃后，在有适合的微生物接触的情况下促进剂首先形成生物膜，这样有助于扩大分子的结构，为微生物制造更大空间，随后在聚合物链上发出吸引其他微生物的化学信号来进食塑料，进而提升生物降解速率。

  这种促进剂发生反应的条件是只有将普通塑料产品放置在厌氧条件下具有活跃的微生物环境中方才降解，由微生物产生的降解过程不会在货架或日常有氧的生活环境中发生。

  银锐工厂生产出这种生物促进剂，使用方式是在传统塑料制作工艺流程中添加0.5%—1%这样一种材料即可。这种生物促进剂本身不含有任何有害于人体健康的物质，不改变产品原有的耐用性，也不改变传统塑料制品加工设施和流程。只是在后期处置阶段，才开始对塑料生物降解。

  研究团队在经过1800多次检验测试的数据后，可达到生物降解塑料检测国际标准如ASTM D5511，5526或者BMP（生物甲烷潜力）测试。PP吸管在海洋环境中302天可以降解12%，LDPE塑料袋在无氧填埋下856天降解率达到96.86%。生物基材料由于生物属性，在添加这样一种材料后更易降解。

  通过添加这种促进剂的塑料袋无需专门降解条件设施，产品的成本由于仅需要添加0.5—1%的比例，几乎不增加塑料袋的成本，塑料袋的成本只增加了一分钱，在性能上与传统塑料相近，不影响塑料产品的正常使用，甚至在某些方面更具优势。

  这种技术由于采用生物酶进行降解，由此不会产生微塑料。 生物过程后的残余物甲烷还能回收利用。

  这种技术在欧美等国家使用较多，在国内仍处于起步阶段。 这种技术除了能应用于一次性塑料中，还可以在很难降解的环境条件下，特别是海洋环境很难回收再生的条件具有非常好的减少塑料的作用，以及如农膜、纺织废弃没办法回收再生的废旧鞋最终填埋的场景。

  作为一种新的技术解决方案，作为一种新型的生物技术，也还需要指定更多的标准，由于测试结果需要做检测，也会增加分析成本，这些也需要得到更多的认知和合作伙伴的加入。