可生物降解的聚合物PBAT正在大放异彩

完美的聚合物--平衡物理特性和环境性能的聚合物--并不存在，但聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）比许多聚合物更接近完美。

几十年来，合成聚合物的生产商一直未能阻止他们的产品最终进入垃圾填埋场和海洋，而他们现在正面临着承担责任的压力。许多人正在加倍努力促进回收，以避免被批评。其他公司正试图通过投资可生物降解的生物基塑料，如聚乳酸（PLA）和聚羟基烷烃（PHA）来解决废物问题，希望自然降解至少能减轻一些废物。

但回收和生物聚合物都面临着障碍。例如，尽管经过多年的努力，美国的塑料回收率仍然不到10%。而生物基聚合物--通常是发酵的产物--要达到与它们要取代的成熟的合成聚合物相同的性能和生产规模，是很困难的。

PBAT结合了合成聚合物和生物基聚合物的一些有益属性。它来自常见的石化产品--精对苯二甲酸（PTA）、丁二醇和己二酸，但它是可生物降解的。作为一种合成聚合物，它可以很容易地大规模生产，而且它具有制造柔性薄膜所需的物理特性，可以与传统塑料的薄膜相媲美。

人们对PBAT的兴趣正在上升。像德国的巴斯夫和意大利的Novamont这样的老牌生产商，在经过几十年的市场培育之后，看到了需求增加。超过半数的亚洲生产商也加入了他们的行列，随着地区政府对可持续发展的推动，他们预计这种聚合物的生意会很红火。

Marc Verbruggen是PLA制造商NatureWorks公司的前首席执行官，现在是一名独立顾问，他认为PBAT是 “制造生物塑料产品的最便宜和最容易的方法”，他认为PBAT正在成为卓越的柔性生物塑料，领先于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和PHA等竞争者。而且它可能会成为整体上最重要的两种生物降解塑料之一，与PLA并驾齐驱，他说PLA正成为刚性应用的主要产品。

密歇根州立大学化学工程教授Ramani Narayan说，PBAT的主要卖点--它的生物降解性--来自于酯连接，而不是像聚乙烯等不可降解的聚合物那样的碳-碳键。酯键容易受到水解和酶的影响。

例如，聚乳酸和PHA是聚酯，当它们的酯连接被破坏时就会降解。但最常见的聚酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），用于纤维和矿泉水瓶-不那么容易分解。这是因为其主干中的芳香环来自于PTA。据Narayan说，这些环赋予了结构特性，也使PET具有疏水性。他说：“水不容易进入，它减慢了整个水解过程。”

一些巧妙的化学反应使科学家在20世纪90年代发明了PBAT，作为脂肪族和芳香族聚酯之间的桥梁。

巴斯夫生产聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），这是一种用丁二醇制成的聚酯。该公司的研究人员正在寻找一种他们可以轻易生产的可生物降解的聚合物。他们用脂肪族二元酸代替了PBT中的一些PTA。通过这种方式分离聚合物的芳香族部分，使其可被生物降解。同时，还留下了足够的PTA，使该聚合物具有值得信赖的物理特性。

Narayan认为PBAT的生物降解性比PLA好一点，PLA需要工业堆肥才能分解。但它还不能与市售的PHA相提并论，后者在环境条件下，甚至在海洋环境中都可以进行生物降解。

专家们最常将PBAT的物理特性与低密度聚乙烯进行比较，后者是一种用于制造薄膜的弹性聚合物，如垃圾袋。

PBAT经常与聚乳酸混合，聚乳酸是一种具有刚性的、类似聚苯乙烯特性的聚合物，可提供硬度。巴斯夫的Ecovio品牌就是基于这种混合物。例如，Verbruggen说，可堆肥购物袋通常是85%的PBAT和15%的PLA。

Novamont公司为配方增加了另一个层面。该公司将PBAT以及其他可生物降解的脂肪族芳香族聚酯与淀粉混合，为特定应用创造树脂。

该公司的新业务发展经理Stefano Facco说：“在过去的30年里，Novamont一直致力于解决那些可降解性为产品本身增加价值的应用。

PBAT的一个大市场是地膜，地膜铺在农作物周围以防止杂草并帮助保持水分。当使用聚乙烯薄膜时，它们必须被拉起来，并经常被填埋。但是，可生物降解的薄膜可以直接耕种到土壤中。

另一个大市场是可堆肥垃圾袋，用于餐饮服务和家庭收集食物和庭院垃圾。Novamont最近收购的BioBag等公司的袋子已经在零售商处销售多年。

"巴斯夫生物聚合物全球业务发展团队负责人Joerg Auffermann说：“可堆肥塑料的主要生态效益来自于其使用寿命，因为这些产品有助于将食物垃圾从垃圾填埋场或焚烧场转移到有机物回收。

多年来，可生物降解聚酯行业已经进入了薄膜以外的应用。例如，2013年，瑞士咖啡公司推出了用巴斯夫的Ecovio树脂制成的咖啡胶囊。

Novamont材料的一个新兴市场是可生物降解餐具，它可以和其他有机物一起被堆肥。Facco说，这种餐具在欧洲等已经通过限制使用一次性塑料的法规的地方已经开始起步。

由于预计会有更多的环境驱动型增长，新的亚洲PBAT参与者正在进入市场。在韩国，LG化学正在建设一个年产5万吨的PBAT工厂，将于2024年开业，作为瑞山市22亿美元可持续性投资计划的一部分。SK Geo Centric（前称SK全球化学）和Kolon Industries正在首尔合作建设一个5万吨的PBAT工厂。Kolon Industries是一家尼龙和聚酯制造商，它提供生产技术，而SK则提供原材料。

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