有幾種新型聚合物有可能挑戰傳統的化石基材料并減少塑料包裝的碳影響。但正如 Victoria Hattersley 發現的那樣，將這些商業化可能需要多年的過程，并且有許多障礙需要克服。

正如我們所知，今天的包裝市場仍然主要由聚酯（如 PET）和聚烯烴（如 PE 和 PP）主導，它們具有幾乎無限的可回收性、無菌性和出色的阻隔性能。這些真的可以用生物基材料代替嗎？

可能。人們越來越意識到，PET、PE 和 PP 等聚合物都可以由生物基原料制成，以創造許多人認為更“可持續”的這些聚合物（當然，這取決于您衡量“可持續性”的指標'by)：例如PET可以由甘蔗制成（可口可樂的植物瓶就是一個著名的例子），PP可以由多種廢油制成。這些通常被稱為“插入式”，因為它們具有與傳統塑料相同的材料結構和特性。

“PET 最終不在乎它是由甘蔗還是其他生物基材料制成，但它具有固有的不同碳足跡，具體取決于單體來源，”美利肯化學公司首席科學家 Scott Trenor 說。“在包裝設計和聚合物選擇方面，有許多不同的因素在起作用。包需要做什么？它需要良好的防水層嗎？二氧化碳屏障？它需要靈活還是剛性？為提高包裝性能而添加的材料、其形狀、尺寸和厚度也將決定它在使用壽命結束時的可回收性。”

碳問題：生物基總是最好的選擇嗎？
這似乎很簡單：當然，用于聚合物的生物基原料必須比使用越來越有害的化石燃料更好。在許多情況下，這是正確的，但并不總是那么簡單，有時挑戰我們的先入之見是值得的。我們需要考慮更大的圖景，包括審視農業方法本身。

“問題可能不在于具體的聚合物類型，而在于它的制造方式，”英國研究與創新公司智能可持續塑料包裝挑戰總監 Paul Davidson 說。“雖然將生物質作為原料使用大氣碳而不是提取化石碳，但如果現代農業方法導致化石碳排放（通過能源、化肥、運輸等）大于所得材料中捕獲的大氣碳（與使用化石碳原料生產相同數量的材料），那么它不會給您帶來整體較低的碳足跡。”

這是一個復雜的話題。歐盟委員會最近開發的一種 LCA 方法甚至可以說是為了支持化石塑料。然而，據European Bioplastics公關主管 Oliver Buchholz 稱，它忽略了化石資源開采對環境的“負面影響”，并忽略了生物基產品的“關鍵優勢”——它們能夠從大氣，隔離并將其儲存到產品中。

“在 LCA 方法中，一個高度可疑且具有科學爭議的問題非常重要：間接土地利用變化 (iLUC)，”Oliver 說。“它僅基于模型計算，由于缺乏標準化或統一的指導方針，這些計算差異很大。為了有一個公平的方法，迫切需要包括化石塑料的間接影響，并看看積極的間接影響。此外，該方法比較成熟和不成熟的生產系統，沒有任何區別。通過不承認這些差異和潛力，LCA 方法心甘情愿地支持現狀并扼殺創新。”

如果屬實，最后一點肯定會引起歐洲生物塑料行業的關注。如果沒有持續的創新，很難想象生物基聚合物可能會主導市場。

但與加工和制造生物質衍生材料相關的碳排放確實需要考慮在內。要考慮的另一點是可以減少傳統化石聚合物制造的碳影響的技術的潛力。許多全球公司正在研究替代傳統燃燒裂解工藝的聚合物生產技術。這可能允許從化石來源制造低二氧化碳聚合物。這些變量使碳影響比較非常具有挑戰性。”

通常，不可避免地，它與碳無關，而是與成本有關。“如果我們考慮傳統聚合物的生物基單體來源，更多的是關于品牌是否愿意為生物來源材料付費的成本和使用討論，”Scott Trenor 說。“在目前的規模下，生物基 PP 和 PET 只是更昂貴，而且沒有那么廣泛可用。”

規模問題：“新型”聚合物商業化的挑戰
讓我們從成熟的聚合物轉向進入市場的新型材料。當我們談論“新”或“新型”聚合物時，很難準確指出我們的意思。其中更突出的例子包括聚乳酸 (PLA)，這是一種由玉米淀粉或甘蔗等可再生資源開發的生物聚合物；或聚羥基鏈烷酸酯 (PHA)，它們是使用油菜籽或大豆等植物種子中的油合成的聚酯。但無論我們討論哪種材料，在商業化方面都有許多挑戰需要克服。

“對于任何新材料而言，從概念到市場推出都是一項挑戰，需要克服許多障礙，包括擴大生產、加工材料所需的技術，以及材料如何通過供應鏈和末端進行管理和管理。生活，”保羅戴維森說。“市場對任何新聚合物的大量興趣和吸收也很重要，同時提高原料的可用性也很重要。鑒于對塑料的需求規模，市場更愿意為同一等級的聚合物提供多種來源，以確保具有競爭力的價格和供應彈性。”

“如果我們研究 PLA 和 PHA 等較新的聚合物，就會發現先有雞還是先有蛋的問題，”Scott Trenor 解釋說。“通常大品牌無法使用它們，因為它們無法大規模使用；但在需求出現之前，它們不會大規模供應。”

此外，定價問題也一直存在……“從市場的角度來看，新型生物聚合物面臨的主要挑戰之一當然是價格，”Oliver Buchholz 說。“然而，這也適用于一般的生物塑料。仍然經常以最便宜的價格出售，這通常是基于化石的選擇。對生物塑料過于昂貴的批評引發了一個反問，即傳統的化石塑料是否不僅僅是太便宜了。”

考慮到這些障礙，生物塑料的市場份額仍然只有 1% 左右，這也許并不奇怪。話雖如此，現在有幾個大品牌試圖創造需求。例如，雀巢水務和百事可樂已向 PHA 承諾擴大市場規模，但要擴大任何流程總是需要時間——通常是數年或數十年。另一家公司 Danimer Scientific 也宣布將投資 PHA 擴展。在 PLA 方面，在過去的幾年里，我們一直在關注與 NatureWorks 在其 PLA 生物塑料方面的各種行業合作。此外，去年年底，Total Corbion 宣布推出 Luminy，這是“世界上第一個商用化學回收 PLA”。

近年來備受關注的另一種新興材料是聚乙烯呋喃酸酯 (PEF)。這是一種由果糖和生物基 MEG 制成的生物基塑料，據稱其對二氧化碳、水蒸氣和氧氣的阻隔甚至比傳統塑料還要高。到目前為止，這還沒有被引入市場，但許多人對其潛力感興趣。

“在 2021 年，已經發布了幾項公告，將建立 [PEF] 的生產能力，”Oliver Buchholz 說。“因此，我們預計到 2026 年，我們將能夠看到它以經濟規模生產。”

在更多“利基”領域也有大量創新。例如，Xampla 創造了一種植物蛋白材料，其性能類似于合成聚合物，但可以自然而完全地分解。家庭可堆肥層壓板也正在慢慢變得越來越普遍。

然而，一些人仍然對可堆肥塑料持一定的懷疑態度。這里的問題是雙重的：首先，可堆肥材料是否能夠提供足夠的機械性能來提供與傳統塑料相同的產品保護。第二個挑戰歸結為生命的終結：大多數回收系統仍未建立用于堆肥，因此如果這些材料最終進入回收流，人們擔心污染的可能性，或者生物可降解材料的性能如何工業堆肥。

根據 Oliver Buchholz 的說法，任何此類擔憂都是錯誤的：“廢物基礎設施普遍缺乏接受，這在許多情況下是基于對可生物降解塑料在工業堆肥中的性能的錯誤偏見。”

重新思考聚合物意味著系統的改變
歸根結底：我們長期以來一直使用相同種類的聚合物，以至于我們所有的基礎設施——采購、生產和回收——都是圍繞它們構建和優化的。從長遠來看，打破這一市場現實當然是可能的，但這意味著在系統層面上改變整個價值鏈；也許甚至可以減少我們對成本作為指導原則的癡迷。這也意味著解決土地供應和原料供應問題。

“我主張采用一種系統變革方法，將再利用和再填充作為優先事項，并探索使聚合物生產脫碳的機會——無論聚合物類型如何，”保羅戴維森說。“如果塑料包裝要成為公正過渡的一部分，我們還需要確保我們所做的任何改變都具有成本競爭力——特別是考慮到它在減少其所保護產品的碳影響方面的作用。”

最后，我們應該重申，從來沒有一種材料是“好”而另一種材料是“壞”的簡單情況。化石基塑料將繼續占有一席之地，直到可以大規模開發具有類似保護性能的生物聚合物。我們應該時刻牢記，對人和環境最關心的是資源浪費。我們永遠不會達到可以說“循環已實現：讓我們繼續下一步”的完美情況。相反，我們應該將減少塑料對碳的影響的任務視為一種持續的平衡行為，將原材料、生產、回收基礎設施的持續審查等因素考慮在內。這是一個不斷發展的過程，而不是一個有著明確目標的路線圖。