生物降解塑料特点范文

导语：如何才能写好一篇生物降解塑料特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：白色污染；回收利用；可降解塑料

中图分类号：X705文献标识码：A

塑料制品的广泛使用，给人们带来了很大的方便，但由于人们对废旧塑料造成的环境污染缺乏足够的认识，将用过的大量塑料制品废弃物随意丢弃，给景观和环境造成了严重危害。常见的塑料制品废弃物有：聚乙烯（PE）包装袋、保鲜膜、护套和台布等；聚苯乙烯（PS）可发性快餐盒和餐具容器、精密仪器、家用电器的发泡包装套等；聚丙烯（PP）包装膜及快餐盒；聚氯乙烯（PVC）透明片、热收缩薄膜及乳胶手套等。由于塑料包装物大多呈白色，人们形象地比喻为“白色污染”。

一、白色污染的防治

我国目前防治白色污染遵循“以宣传教育为先导，以强化管理为核心，以回收利用为主要手段，以替代产品为补充措施”的原则。

1、停止使用一次性发泡塑料餐具及超薄塑料袋。“一次性方便，二百年污染”是塑料垃圾的形象写照。国务院办公厅的通知，根据《商品零售场所塑料购物袋有偿使用管理办法》，从2008年6月1日起，在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025mm的塑料购物袋，超薄塑料购物袋被列入淘汰类产品目录，并在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度。我国实施塑料袋收费后，全国塑料袋的使用量有望减少2/3，一次性塑料袋的回收率也将大幅上升。

2、回收利用是当前防治白色污染的主要手段。随着塑料工业的迅猛发展，废旧塑料的回收利用作为一项节约能源、保护环境的措施，越来越受到重视。尤其是发达国家，这方面的工作起步早，已经收到了明显的效益，我们可以借鉴其经验。

美国是世界塑料生产大国。据统计，到2000年，美国年生产塑料3，400余万吨，废旧塑料超过1，600万吨。早在20世纪六十年代美国就已展开废旧塑料回收利用的广泛研究。20世纪末废旧塑料回收率达35%以上。其中，燃烧废旧塑料回收能源由八十年代的3%增至18%；废旧制品的掩埋率从96%下降到37%。美国在燃烧废旧塑料利用热能、热分解提取化工原料等方面进行了大量工作并取得了一些成果。另外，美国各州为解决塑料废弃物问题，制定了相应的法律、法规。

日本也是塑料生产大国。20世纪八十年代，其年均废旧塑料排放量占生产量的46%。废旧塑料的处理已成为日本的严重社会问题，而且日本是能源短缺国家，所以对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。九十年代初，日本回收利用废旧塑料率为7%，燃烧利用热能率为35%。日本在混合废旧塑料的开发应用方面也处于世界领先地位。

意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做得最好的国家。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的4%，其回收率可达28%。意大利还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械装置。意大利对废旧塑料回收一般是将塑料碎片和纸片一起收集，分离后的废旧聚乙烯制品经粉碎处理，用磁筛除去铁等金属杂质，经清洗、脱水、干燥后，通过螺杆挤出机进行造粒。这种回收料再加入新料，可保证其具有足够的力学性能，可生产垃圾袋、异型材、中空制品等。

3、塑料制品回收利用的方法

（1）直接再生利用。根据原料不同，有3种直接再生利用的方法：①不需分捡、清洗等预处理，直接破碎后塑化成型。②必须经过清洗、干燥、破碎后造粒或直接塑化成型。③再生前须特别预处理。直接再生制品性能欠佳，一般只做档次较低的塑料制品。

（2）改性再生利用。是将再生料通过机械共混或化学处理进行改进的技术。如增韧、增强、复合、活化、高联等，使再生制品的力学性能得到改善和提高，可以作为档次较高的产品。改性再生利用的工艺路线较复杂，有的需要特定的机械设备。湖南大学的谢朝学等研制的利用泡沫塑料制轻型保温隔热建筑材料，取得了良好的效果。

（3）热分解法。热分解法就是将高聚塑料废弃物在高温条件或低温催化的条件下分解，使其回到低分子量状态，从而把长链的高聚物转变成了短链的不饱和烃的方法。这样得到的不饱和烃可以用来重新制造其他产品。此方法可用于处理聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）制品的混杂回收物，但对于那些含氯的塑料制品需分开处理，这种方法可用于反复处理高聚塑料废弃物。

（4）通过催化裂解制燃料油。将塑料废弃物收集起来，通过热裂解得到汽油、柴油等液体燃料。这样既减轻废塑料对环境的污染，又节约资源，变废为宝。现在这一方面的技术日臻完善，已产生了好多专利技术。冀星等总结了废塑料油化技术的应用现状与前景。四川大学化学系李晓祥、石炎福、余华瑞等通过试验表明：混合废塑料经过催化裂解制得的90#汽油和0#柴油的质量均达到国家标准。

（5）焚烧回收热能。对于难以分捡的混杂型废旧塑料，将其作为燃料焚烧具有明显优点：不需繁杂的预处理，也不需与生活垃圾分离，而且其生热值与相同种类的燃料油相当。残渣较少，密度较大，易于填埋处理。据统计，PE的燃烧热为46.63GJ/kg，PP的燃烧热为43.95GJ/kg，PVC的燃烧热为18.06GJ/kg。可见，PE、PP、PVC的燃烧热非常大。因此，可利用焚烧法来处理并充分利用其释放出的热量。但是，我们必须考虑一些持久性有机环境污染物的生成，以及这些燃烧产物对人类和生态环境的潜在危害。如，聚氯乙烯（PVC）燃烧产生HCl、聚丙烯腈（PAN）燃烧产生HCN、聚氨酯燃烧时会产生氰化物等，因此必须在焚烧炉上安装污染气体的吸收装置，以实现整个流程的绿色化。

二、可降解塑料的性能、应用及前景

可降解塑料作为一种治理白色污染的全新技术途径，经过多年研究开发，已取得令人满意的进展。目前，主要的可降解塑料分为光降解塑料、生物降解塑料，以及光－生物双降解塑料三大类。光降解和光－生物降解塑料制品虽加工简单、成本低廉，但控制降解难度较大，不宜进入垃圾填埋系统。完全生物降解塑料降解性能较理想，但其加工难度较大，工艺配方以及边角料的回收利用等技术问题还有待进一步提高和完善，生产成本较高，价格昂贵并且用后需要全面地堆肥处理。

1、光降解塑料和光―生物降解塑料。光降解塑料就是靠吸收太阳光引起光化学反应而分解的塑料。光降解塑料的制备方法大致有两种：一是在高分子材料中添加光敏感剂，敏感剂吸收光能后所产生的自由基促使高分子材料发生氧化作用，达到裂化的目的。二是利用共聚方式，将适当的光敏感剂倒入高分子结构内赋予材料光降解的特性。常用的光降解剂有：金属盐类、二茂铁衍生物类、羧酸盐类、烷基硫代氨基甲酸铁类等。塑料制成的地膜有三个特点：①使用后，在阳光照射下可自行光分解，分解后的小残体可被土壤中的微生物继续分解。②使用寿命可以控制。③节省了回收地膜的费用，且解决了残膜对土壤和环境的污染。

光降解塑料的降解速度取决于日照的时间和强度，且降解后在被微生物分解前碎片易形成二次污染。光降解技术与生物降解技术结合：一是可以克服淀粉基塑料在非生物环境中难降解的问题；二是可以利用光敏体系的复合配比、用量来实现降解时间人为控制的目的。因此，目前工业化较多的是光降解技术与生物降解技术结合的双降解淀粉塑料。在一次性使用地膜中可采用食用淀粉或无机矿物质填充的可控光－生物降解塑料的全面降解技术进行实用性研究。我国可覆盖地膜的面积为5亿多亩，用量高达40万吨，使用价格低廉的光－生物降解塑料地膜较适宜。对于厚度0.005mm～0.015mm的降解地膜也可采用塑料单纯光氧降解技术，但一定要做到时控降解。这对解决废弃地膜污染农田的问题，造福子孙后代，具有深远意义。

2、生物降解塑料。生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。生物降解塑料可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。破坏性生物降解塑料主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子材料，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。

尽管生物降解塑料的研发取得了长足的发展，但推广异常困难。一是因为可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求。二是可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不洁和难看之感，用起来不放心。三是价格偏高，成本难以接受。

3、可降解塑料的开发趋势及发展前景。可降解塑料尽管存在种种问题，但它的发展前景十分光明，主要表现在以下几个方面：①积极开发高效廉价光敏剂、氧化剂、生物诱发剂、降解促进剂和稳定剂等，进一步提高可降解塑料的准时可控性、用后快速降解性和完全降解性。②为避免二次污染，以天然高分子微生物合成高分子的完全生物降解塑料将会越来越受到重视。③水解性塑料和可食性材料由于具有特殊的功能和用途而备受瞩目，也成为环境适应性材料的又一热点。④充分利用基因工程技术培育可生产聚酯的生物性植物以降低生物降解塑料的成本。

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关键词：聚丁二酸丁二醇酯（PBS）；制备技术；应用前景；生物降解性；石油基产品 文献标识码：A

中图分类号：TQ323 文章编号：1009-2374（2015）15-0048-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.024

1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）综述

1.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）定义

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作为一种新型塑料材料，结构是丁二酸与丁二醇经常复分解反应后形成的酯，分子式为：HO-[CO-（CH2）2-CO-O-（CH2）4-O]n-H，

具有生物降解性优异、用途广泛等特点，常用于塑料包装、食用餐具、农用薄膜、医用高分子材料等领域。与其他降解型塑料相比，PBS的成本低、性能良好，能非常好地与其他不同材料进行有效聚合，因此其工业应用前景非常广阔，具有很好的市场与经济价值。

研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以二元酸以及二元醇等化学物质为主要原料，通过一系列化学反应而合成。经过多年的科学实验与工业声场，PBS的加工性能已经比较成熟，可在绝大多数塑料设备上开展任何形式、任何类型加工。此外，PBS也可以与碳酸钙、淀粉等廉价填料共混，以此来以降低生产质保成本。

1.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能

研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料除了具有普通塑料的性能外，同时还具有透明性好、光泽度强以及印刷性能好等多种特点，是目前被公认为最有前景的绿色环保型高分子材料。具体来说，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能主要表现在以下四个方面：

1.2.1 良好的加工性。工业研究与应用显示，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有良好的加工性能，加工温度比较高，一般在150℃～200℃之间。可在多种常用的塑料加工设备上开展注塑、挤出以及吹塑等各类成型加工，是学术界与工业加工行业公认的加工性能最好的材料。此外，该型材料还可以与碳酸钙、淀粉等其他物质进行混合，降低生产、使用成本。

1.2.2 良好的耐热性。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的耐热性也非常优异，多年的实验与工业研究表明，聚丁二酸丁二醇酯在各类塑料中的耐热性能最出色，能非常好地满足工业对塑料用品耐热性的需求，从而广泛应用于冷热饮包装和餐盒等塑料材料。

1.2.3 低降解性与化学性能稳定性。降解是与形成相反的化学反应，是指大分子化合物经化学反应回归到小分子化学的过程。化学稳定性是指材料对来自外在因素腐蚀的抵抗能力。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的化学稳定性非常好，只有在化肥、土壤、水以及其他外在因素的环境下，缓慢的被微生物和动植物体内的催化酶分解，最终分解成二氧化碳和水。

1.2.4 良好的力学性能。与其他多种塑料相比，PBS具有更为优异的力学性，具有各类通用树脂的力学性能。

1.3 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的应用

由于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的上述性能，使它具有非常广的应用范围。

1.3.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）广泛应用于包装领域，主要有包装垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子、农用薄膜、种植器具与植被网等。

1.3.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）广泛用于各类日化用品。一般来说，日化用品对塑料制品的机械强度的要求比较严格，所以需要在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等，满足日化用品的使用需求。

1.3.3 由于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有生物相容性与可降解性等特点，从而广泛应用于医疗行业，如用于人造软骨、手术缝合线、手术支架等医用设备。

2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）应用的合成工艺

化学合成法在聚丁二酸丁二醇酯（PBS）合成中的应用最广泛，主要有溶液缩聚法、熔融缩聚法、扩链法、酯交换聚合法等。此外，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）也可采用生物发酵法进行合成，但其成本较高，应用范围不广。

2.1 溶液聚合法

溶液聚合法的具体原理如下：在一定温度与催化剂条件下，使丁二酸与丁二醇发生化学反应，完成二者的酯化反应，在反应过程中使用不同的溶剂，减少反应生成的水分，然后在高温条件下发生缩聚反应。

一般来说，如果不能及时分离溶液聚合反映产生的水分，将会给PBS的聚合反应带来不利影响。因此，有学者对溶液缩聚法进行了提升与改进，以十氢萘为溶剂，以二元酸和二元醇为原料，在合适的温度与催化加条件下发生聚合反应，并用油水分离器取代传统水分离方法。该种方法适用于工业对塑料的大规模生产。

2.2 熔融缩聚法

熔融缩聚法将合成PBS的过程分成酯化阶段和缩聚阶段两部分。具体步骤为：在较低的温度条件下，以丁二酸和丁二醇为化学反应原料，进行熔融酯化反应，然后在真空、高温条件下完成缩聚反应。

该方法对催化剂的要求比较高，催化剂能直接影响PBS分子量的大小。学者在35℃与31.99kPa的条件下，以三氟甲烷磺酸钪和三氟甲基磺酰亚胺为催化剂完成聚合反应，取得了较好的效果。

但是，通过传统合成工艺聚合得到的PBS分子量相对较低，限制了PBS的合成效果与应用范围。因此，学者又进一步创新和改进了PBS的合成工艺，将缩聚反应分为预缩聚和真空缩聚两步，从而进一步提高了PBS聚合的效果与效率。

2.3 扩链法

扩链剂是一种分子量相对较低的双官能团化合物，易同高分子聚合物链的末端基团发生化学反应，可增加聚合物的相对分子量，进一步加快聚合反应。

使用扩链剂后的扩链法可使聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的力学性能大幅提高，研究结果显示使用扩链法后的PBS的力学性能有所善、特性黏度有所增强、生物降解性也有所改善。

此外，使用扩链剂后的扩链法还可提高PBS的分子量，研究表明：采用该法后的PBS的分子量成倍增加，热稳定性也有所提高，但该扩链反应法所需的时间较长，反应条件也较为苛刻，因而使用范围较小。

2.4 酯交换法

在高温、高真空以及催化剂的作用下，使等量的二元醇和二元酸二甲酯进行酯交换，完成聚合反映，从而得到聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。由于酯交换法中未使用溶剂，而且参加反应的二元醇可通过水溶剂或加热等简单操作除去，最终得到的PBS杂质含量较低。

3 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的改进

为进一步提高聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能，许多学者开展了大量的针对PBS的改进性分析与研究，在不断提高PBS各类常用性能与特点的同时，也有效地提高了生物相容性和生物降解性特性，具体改进方法分为共聚改进方法和共混改进方法两种。

在实施共聚改进方法时，把芳香族类聚酯添加到PBS制备之中，能明显提高其既有的物理性能与力学性能。研究表明，将芳香基团连接在PBS侧链上，能使PBS的断裂明显伸长、撕裂度明显降低、生物降解性明显加强。把脂肪族组分添加到PBS的制备过程中，可有效改善PBS的脆性，提高其生物降解性等。

4 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的应用及产业化发展

PBS是降解能力非常强的化学聚合物，在自然条件下，可完成分解，且其分解产物是对自然环境没任何污染与破坏的水和二氧化碳。因此，大力发展与推广PBS及其相关产业，是有效降低塑料产量、环减环境污染的重要途径之一。

4.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的应用

以PBS作为主要的原料，可制造出化学性能与物理性能都非常优良的复合纤维。此外，将带有金属离子的陶瓷材料与PBS纤维混合，能制造出抗菌性能非常好的纤维材料。研究还表明PBS在人体内部的适应性非常好，在人体内可以被完全分解和吸收，且几乎不产生副作用。因此，PBS也广泛应用于医疗手术缝合线等。

4.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的产业化发展

近年来，欧美发达国家越来越重视PBS可降解塑料的研究与应用，投入大量的人力与物力，加大研发力度，从而明显加快了产业化发展的步伐。研究表明，生物降解性塑料的需求呈几何指数增长率，预计欧洲2015年消费量将超过100万吨。

20世纪末，日本的高科技公司以异氰酸酯为扩链剂，对传统缩聚合成得到、分子量相对较低的PBS开展改进，成功实现了相对分子量为200000的PBS聚合，极大地扩展了PBS的应用范围、加快了市场化应用步伐。

在国内，中科院下属的研究所自主研发了特种纳米微孔载体材料复合高效催化体系，实现了对相对分子质量超过200000的PBS的聚合合成，并与相关公司签署协议，合资组建分子材料公司，建设世界最大规模的PBS生产线，成功实现其产业化发展，这标志着中国生物降解塑料产业开始大规模产业化的新纪元。此外，由于PBS具有优异的性能，中科院在常用塑料加工设备上对PBS及其相关产品开展再加工与再成型研究，从而制备出加工性能更加优异、工业用途更加广泛的PBS材料，且该材料对设备和工艺的要求进一步降低。

PBS生物降解性聚酯作为塑料家族的品种之一，因其良好的性能特征与低污染性，正以很快的速度实现产业化、规模化发展。目前已经进入实用推广阶段，随着社会对环境污染的日益关注以及对降解塑料的不断需求量，其产业规模必定将进一步扩大。与此同时，发酵法生产丁二酸已实现商业化发展，技术也已成熟，为大规模生产与发展PBS提供来源保障，使PBS变成真正的绿色塑料，且其成本也将进一步降低，产品的应用领域还会不断扩大。

5 结语

目前，虽然PBS作为一类新型的生物降解材料，且国内外学术界与工业领域对其的研究与应用逐渐增加，但其在很多领域的研究存在局限与不足。不同学者的观点仍存在一定的分歧。本文认为，随着理论研究与实践应用的进一步深入与成熟，PBS的综合性能将会不断提高、成本与价格也将不断降低，并逐渐取代传统塑料，进一步降低对环境的污染与危害，从而真正实现可持续发展。

参考文献

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关键词：可降解材料；光降解材料；生物降解材料

中图分类号：TQ464 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0210-02

由于传统塑料材料的机械强度与韧性优良，传统塑料材料被广泛应用于包装材料，但是对石油基材料的过度使用，导致一次性消耗的自然资源过多，这使环境恶化。处理石油基包装材料的主要方法――填埋、焚烧造成了对居民的困扰。随着人们环保意识的不断加强，可降解材料应运而生，针对资源短缺、环境污染的问题，可降解材料的特点是原料绿色无污染，降解之后的产物对环境影响污染较小，甚至无污染。

1 可降解材料的概述

可降解材料是在生产过程中加入添加剂，使其本身在一定时间内能维持普通塑料的正常功能，超过一定时间或被废弃后，在光或微生物或其他因素的作用下，进行自身降解而后消失的材料。可降解材料可以减少一次性的难降解塑料在焚烧时对环境造成的危害，缓解填埋一次性难降解材料造成的人地矛盾。可降解材料从降解方式进行分类，可以分为光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。

1.1 光降解材料

光降解材料是一类添加光敏剂或引入特殊键的光敏基团，在太阳光的参与下，自身能进行对自身结构进行破坏的材料。

一类光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太阳光后，光增敏基团被激活，使聚合物产生有双键等易于被降解的杂质，进一步发生氧化反应，最后降解为二氧化碳和水。例如：将一氧化碳为光敏单体与烯烃类单体聚合得到的如含有羰基结构的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物与同类树脂混合，可得到一种光降解材料；另一类光降解材料的原理是聚合物在生产时加入少量光敏剂，光敏剂在光照的条件下，促使聚合物产生自由基，加快自身的降解速率。光敏剂具有在光降解材料使用期内抗氧化的作用且能帮助维持光降解材料的正常使用，但在光降解材料使用期过后，又能促进其吸收光能进行自我分解的双重作用。含有光敏剂的光降解材料可分为含有过度的金属化合物如金属氧化物、有机金属化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烃塑料的多环芳香族碳氢化合物的光降解材料。

影响光降解的因素有聚合物结构（如含有羰基等）、光敏剂的添加、光波长、大气条件。光降解材料的缺陷有：第一，光降解的引发剂大多是对人体有害，因此不能应用于食品级，医疗级塑料；第二，大部分光降解材料不能被完全降解，这可能使其对环境的危害更大，第三，光降解材料应用范围较狭窄（地域狭窄），但可大面积应用于农田。

1.2 生物降解材料

由于光降解材料的局限，以及广泛的生物来源，目前的研究热点更多地放在生物降解材料上，相对于光降解材料，生物降解材料的原料来源更加绿色，降解的产物对环境的污染性也更加小。生物可降解材料是一类在酶或微生物的作用下，使维持自身结构的分子链逐渐断裂，形成对环境无害的小分子化合物的材料。

生物降解的方式有生物的物理、化学作用和酶的直接作用。根据来源的不同可以分为微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有机物为碳源，微生物进行发酵转化为高分子聚酯，利用这种高分子聚酯制作为塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化学方法合成在自然界中与原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成时以淀粉、纤维素、木质素等多糖化合物为原料，在必要的条件下加入生物降解添加剂或经氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基构成的可降解材料和PLA构成的可降解材料是当今研究的热点，PHB作为可降解材料也有较为广泛的应用。

淀粉通过植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到生态环境中，是完全无污染的非常优良的生物降解材料。针对淀粉作为原料来源的淀粉基塑料是目前可降解材料领域研究的一大热点。淀粉基塑料研究的阶段主要有三个：第一阶段是少量淀粉加入到传统塑料中来达到可降解的目的；第二阶段是增加淀粉含量和淀粉与其中组分的连接；第三阶段是将淀粉经过处理，形成完全由淀粉组成的塑料。对淀粉进行改性，使其能够进行生物降解或能溶于水是研究的热点话题，如PVA与淀粉的混合物的研发。淀粉基塑料还有需降低成本、提高机械强度，以及提高给降解材料的降解周期控制等研究空间存在。目前研究最为成功的是将淀粉和高分子材料进行共混得到性能良好的可降解材料。

PLA（聚乳酸）是多糖经过降解发酵制得、纯化、聚合而成的环境友好型树脂。PLA是由乳酸分子在一定条件下脱水缩合而成。PLA在土壤掩埋条件下，在温度、氧气、弱碱性的共同作用下，6～12个月降解为乳酸，最终经微生物代谢，形成二氧化碳和水。PLA因其优良的生物相容性和机械强度，被广泛应用于新兴功能型医用高分子材料如医用手术缝合线、骨科用固定材料等。

PHB（聚β-羟基丁酸酯）是细菌体内碳源和能源的以颗粒状储存的酯类积累物。PHB对气体有阻挡性，能用于未添加抗氧化剂的食品的包装袋；PHB有良好的生物相容性，可用于手术缝合线、骨折固定材料；因PHB能够降解，可用于与农药或贵重药品的包埋处理。因为PHB用细菌发酵法进行生产，所以PHB的生产重点放在基因工程等技术。针对其易结晶、较脆、降解速度较慢的缺点，如何通过物理或化学的方法改善PHB的性能成为研究的重点对象。

1.3 其他降解材料

PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度来把握PVA的溶解时间，成膜性、物理强度好――完全可以满足制做塑料的条件、毒性低、可达到100%降解、降解产物对环境无危害等优点，成为能够替代当今塑料的重点材料。PVA的原材料，PVA树脂分子链上的醋酸乙烯酯基体积较大，该基团的存在使得分子链上的羟基之间不易形成氢键，也一定程度上阻止了大分子之间的相互靠近，而PVA分子链上的羟基能和水分子之间形成氢键，这使PVA具有良好的水溶性，优异的水溶性有利于材料的降解。但是，单一的PVA材料机械强度难以满足使用要求。目前，淀粉/PVA共混体系能够满足塑料的正常使用，但是随着时间的加长，其力学性能下降得很快，说明其基本能满足可降解材料的条件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，则可对淀粉/PVA共混体系进行甲基化改性、交联处理、加入纳米二氧化硅或加入柠檬酸和石油砂。但是PVA的生产工艺主要为流延法――首先将原料组分配好，后和水流延涂布到不锈钢辊上，再进行刮、剥离、收卷等工艺，因此，存在效率低和费用大的缺陷。PVA还需解决如何使高温水溶膜遇低温水完全不溶以及均匀及透明等问题。

光/生物双降解是一类加入一定量的光敏剂、促氧化剂等的在光和生物的共同作用下进行降解的聚烯烃材料。第一，有研究表明，生物降解以光降解为基础，对此，因其现已用于地膜、餐盒，这表现出了这种兼具两种降解方式的的技术先进性和实效性；第二，光/生物双降解材料降解较快，约60天能被完全降解。

2 发展前景及展望

大部分的可降解材料存在机械强度较小和韧性较弱以及降解的控制性较弱的缺c，因此，第一，可以多开发复合型可降解塑料，避免了单一原料造成的力学性能缺陷着重点放在开发应用范围广，原料易得、价格低廉的产品；第二，简化生产工艺扩大生产来促进可降解材料为我们实际生活所用。

3 结语

随着人们环保意识的增强和科技的飞速发展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趋势，如何充分发挥可降解材料的融传统包装材料的功能和特性和可降解，回归大自然的优点，成为各国研发的重点。

参考文献

[1]汪秀丽，张玉荣，王玉忠.淀粉基高分子材料的研究进展[J].高分子学报，2011（1）：24-37.

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【关键词】生物可降解膜袋 环保 推广 困境

中国十八届三中全会中提出建设生态文明，必须建立系统完整的生态文明制度体系，用制度保护生态环境。要健全自然资源资产产权制度和用途管制制度，划定生态保护红线，实行资源有偿使用制度和生态补偿制度，改革生态环境保护管理体制。

但是在现实生活中，大量的商铺店面却依旧使用不可降解的塑料袋，没有为了环保，承担自己的社会责任，使得作为为环保出一份力的生物膜带无人问津，生物膜带推广困难重重。

一、生物可降解膜袋存在困境的原因

（一）产品造价较高

在当今社会，虽说人民生活水平日益上升。但是，传统的节俭关键依旧深入人心。作为为环保出一份力的生物可降解膜带其最低成本的达0.13元/个。相比较其他塑料袋，其个体成本虽说相差不大。但膜带作为日常需求用品，其日使用量依旧巨大。导致了大量的商家虽然知晓应该为环保献出一份力量。但是，在个体生存和既得利益条件的驱使下，依旧选择价格更实惠的塑料袋，放弃成本较大的生物膜袋。

（二）产品特色过少

生物膜袋虽有“生物”二字，但其特色较少，没有突出的特点，让人们无法从外观上就分辨出其为可降解膜袋。失去了外观可辨别性，大家的关注点自然就变成了生物可降解膜袋是否真的可降解。从而没有给生物可降解膜袋一个可以滋生的土壤。

（三）市场不正当竞争加剧

当今社会，市场经济体制的条件下，各个店家纷纷打起了价格战，为了可以让消费者多进商店进行购物，纷纷出奇招，怪招，纷纷送礼。其中免费给予的塑料袋变成了大家手中的方便之物。且个体经营户占主体的情况下，往往为了节约成本，不使用生物可降解膜带。也就压缩了生物可降解膜袋生存的空间。导致了生物可降解膜袋推广难的局面。

（四）宣传力度不够

虽然环保已经成为了大家的口头禅。但是，生物可降解膜袋的普及面却远远没有环保的普及面广。大多数消费者或群众，往往只是听说过生物可降解膜袋，却没有去了解，没有去实际使用过。所以，宣传力度不够，导致了消费者对于产品的不信任，从而抑制了生物可降解膜袋的推广程度。

二、生物可降解膜袋突破困境的方法

（一）增加产品内涵

增加生物可降解膜袋的内涵，如“环保DIY”，使得生物可降解膜袋更加具有特色，使得消费者能够一眼就辨别的出产品便是生物可降解膜袋。从而使得商户对于生物可降解膜袋对于自身没有带来利益的问题得到一部分缓解。

（二）权威机构给予身份证明

从调查中发现，大量的消费者还是对生物可降解膜袋的可信度打了一个大大的问号，基于这一点，权威机构应该在确定其可降解的情况下尽快颁发证明，减小生物可降解膜袋的阻力，最大限度的消除消费者的不确定心理。

（三）强制法令支持环保

政府或者相关机构应该加强环境立法，从法律的基础上解除不利于环保事业发展的土壤滋生。让小型企业或者是个体户看到政府支持环保事业的决心和力量。从而扩大了生物可降解膜袋的生存空间。使得生物可降解膜袋可以真正做到“飞入寻常百姓家”。

（四）大型商家起表率作用

在个体经营遍地开花且因为经营者观念和利己思想还在不断阻碍环保事业发展的基础上，大型商场或者企业应该主动承担社会责任，积极为环保事业贡献自己的一份力量。带头使用生物可降解膜袋，并且做好一系列的公共关系活动，在提升自身企业形象的基础上，还可以使个体户或者小型企业看到大企业的表率性和其使用生物可降解膜袋之后所产生的效果。从而刺激一部分小型企业或者个体商户使用生物可降解膜袋，逐步的以点到面，从而扩大生物可降解膜袋的影响力。

参考文献

[1]邱威扬，邱贤华，王飞铺.淀粉塑料可降解塑料研究与应用[M].北京：化学工业出版社，2003.1-5.

[2]汪如郎.塑料短期震荡为主长期上涨趋势不变[J].富池研究，2010，（9）：25.

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关键词：高分子材料；可降解；生物

中图分类号：tq464 文献标识码:a

我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式： 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏； 微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1生物可降解高分子材料概念及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。

2生物可降解高分子材料的类型

按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

2.1微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici 公司生产的“biopol”产品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物，这种共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

2.4掺合型

在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

3生物可降解高分子材料的开发

3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法

传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。

3.1.2化学合成法

模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。

3.1.3微生物发酵法

许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

3.3酶促合成法与化学合成法结合使用

酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。

4生物可降解高分子材料的应用

目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。

参考文献

[1]侯红江,陈复生,程小丽,辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.

[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化学与粘合,2008,(05).

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【关键词】白色污染；危害；防治；宣传

0.引言

随着经济的发展，城市化进程的加快，以及人民生活水平的提高，城市垃圾产量急速增加。近几年来，塑料制品作为一种新型材料，具有质轻、防水、耐用等优点，在全世界被广泛应用，且呈逐年增长趋势。不可否认，塑料方便袋的出现，在一定程度上给人们的生活带来了便利，但随着塑料制品消耗量大幅提高，城市垃圾中塑料成分也成倍增加。由此造成的“白色污染”破坏了市容环境，危害人体健康。废塑料制品混在土壤中会影响农作物吸收，进入生活垃圾中的废塑料制品，给垃圾综合利用带来困难。因此，治理“白色垃圾”已成为全社会面临的一项长期而艰巨的任务。

1.“白色污染”的定义

这就要从塑料开始说起。塑料是一种高分子材料。以石油为原料，可制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等，这些物质的分子在一定条件下能相互反应生成分子量很大的化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。随着塑料产量不断增大，成本越来越低，我们用过的大量农用塑料薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后丢弃在环境中，给周围环境和景观带来很大破坏。由于塑料包装袋大多呈白色，它们所造成的环境污染就被称为白色污染。

2.“白色污染”的现状及其危害

塑料包装材料在世界市场中的增长率高于其它包装材料，1990-1995年塑料包装材料的年平均增长率为8.7%。

我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。包装用塑料的大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中。这些废旧塑料包装物散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧，不仅影响景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。

“白色污染”，的主要危害在于“视觉污染”，和“潜在危害”：

“视觉污染”：在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装袋、盒、杯、碗等散落在环境中，给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景观，由此造成“视觉污染”。前几年，有人戏称我国有两座万里长城，一为古长城，二为白色长城，指的是我国铁路沿线到处是白色的饭盒、塑料袋，这就是视觉污染。在学校、路边小吃摊、菜市场、随处可见一次性饭盒、各色塑料袋，起风时候，塑料袋到处飘扬，严重影响周围环境的美观。

“潜在危害”：白色污染的潜在危害则是多方面的。

（1）随着城市发展的步伐不断加快，人们的生活节奏也因此不再像以前一样一日三餐在家按时按点的吃，工作忙碌的时候就在饭店或街边路摊的小吃店买点，这时一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物就给人们带来了很大的方便，但在方便人们的同时也会给身体健康带来严重的影响，一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身体健康早在40年前，人们就发现聚氯乙烯塑料中残留有氯乙烯单体。当人们接触氯乙烯后，就会出现手腕、手指浮肿，皮肤硬化等症状，还可能出现脾肿大、肝损伤等症。1975年，美国就禁止用聚氯乙烯塑料包装食品和饮料。在我国，更为严重的是，我们用的超薄塑料袋几乎都来自废塑料的再利用，是由小企业或家庭作坊生产的。每次吃饭时，就有不少同学用塑料袋装饭菜，他们不知道这种行为不仅危害环境，也危害自己的身体。

（2）使土壤环境恶化，严重影响农作物的生长我国目前使用的塑料制品一般是不可降解的，其分子量在2万以上，只有分子量降为2000以下时，才能被自然界中微生物所利用，而这一过程至少需200年。农田里的废农膜、塑料袋长期残留在田中，会影响土壤的透气性，阻碍水分的流动，从而影响农作物对水分、养分的吸收，抑制农作物的生长发育，造成农作物的减产。若牲畜吃了塑料膜，会引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡。

（3）填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法由于塑料膜密度小、体积大，它能很快填满场地，降低填埋场地处理垃圾的能力；而且，填埋后的场地由于地基松软，垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入地下，污染地下水，危及周围环境。

（4）若把废塑料直接进行焚烧处理，将给环境造成严重的二次污染塑料焚烧时，不但产生大量黑烟，而且会产生迄今为止毒性最大的一类物质：二恶英。二恶英进入土壤中，至少需15个月才能逐渐分解，它会危害植物及农作物；二恶英对动物的肝脏及脑有严重的损害作用。焚烧垃圾排放出的二恶英对环境的污染，已经成为全世界关注的一个极敏感的问题。

3.“白色污染”的防治

在我国，如何防治“白色污染”，保护好城市生态环境，有关专家提出以下防治措施：

（1）将“白色污染”防治工作纳入法制化轨道。目前，国家对此末专门立法，广大群众希望有关法规尽快出台。

（2）制定中长期治理规划。非降解塑料制品从城市生活中“退位”已是必然趋势。这就要求人们应当有个紧迫观念，为其做两种准备，一是找出路；二是制定时间表。有关部门要在根治污染、减经污染、预防污染三个层次上规定任务、明确责任，使“白色污染”的治理有步骤、有目标、有期限地稳妥展开。

（3）重视“白色污染”防治；的科学研究和技术攻关。大力支持可降解型“绿色”替代产品的研制、生产、销售和使用。

（4）增强全民环境卫生意识，把“白色污染”防治作为“两个文明”建设和综合整治城市环境的重点内容来抓。

（5）狠抓污染源头治理，实行减量化、无害：化和省资源化、再资源化原则。一方面要抑制：“白色污染”量，另一方面强调“白色垃圾”的回收利用。

（6）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。由于一次性塑料餐具难降解，现在许多城市都推广使用绿色餐具——纸制餐具，因为纤维素能被微生物降解。但许多环保专家认为，用纸制餐具代替发泡塑料餐具亦不明智。首先，纸制餐具同样也会带来视觉上的污染，因为它们的降解速度并不快，往往在几十天甚至几个月内也不会降解彻底。其次，制纸制餐具时，除用到草浆、稻浆外，还要加入1/3左右的木浆，若全面推广，势必造成大量木材的消耗，导致森林砍伐的加剧。值得注意的是，我国森林覆盖率仅为13.92%，人均占有森林面积只相当于世界人均水平的17.2%，居世界112位。第三，制纸浆历来是耗水大户、耗能大户及排污大户。造浆工艺需大量水，而我国人均水的占有量在世界上排88位，已被列为世界12个贫水国家的名单上；若污水未经处理，直接排入河流中，会引起水污染；纸制餐具成型后需立即烘干，这就需要耗大量能。而我国能源结构是以燃煤为主，这样就会增加空气中SO2的含量，引起酸雨。因此，无论是从环保角度，还是从节约资源角度，不使用一次性塑料餐具及纸制餐具都是一件好事。任何一次性餐具不仅不利于环保，也是对资源的最大的浪费。我们在日常生活中，应拒绝使用超薄塑料袋买菜或盛装食物，买菜可用菜篮子或较厚塑料袋，避免使用上的一次性，从而减少塑料袋对环境的污染。

（7）加强环保宣传，提高公民的环保意识，在社会上形成良好的环保氛围，是解决白色污染及其它各种形式污染的前提。例如，要回收废塑料，就要实行垃圾回收分装制度，把不同类的垃圾放在不同的垃圾桶内，这就需要我们有高度自觉的环保意识。

回收白色垃圾减少“白色污染”，是一种探索性创新办法，虽需进行一定经济投入，但可获得环境效益和社会效益，并且将在运行中进一步改进和完善管理办法，为加快我市城市建设进程，实现可持续发展做好基础工作。

抵制“白色污染”的冲锋号已经在全球吹响，公众、商家、政府一个都不能少。

4.结语

随着白色污染问题的不断恶化和人类对环境的重视，消除白色污染是人们的重任。完全生物降解高分子材料由于其生产成本太高，用途难以进一步扩大，而淀粉基降解塑料在淀粉基降解后，残余的碎片并不能完全降解，其分解产物是否会造成二次污染尚不明确。如何解决目前的环境问题，首先应强调废旧塑料的回收、分类、加工，使有限的资源循环利用；其次是强调全民行动起来，响应号召，拒绝使用一次性塑料袋，改用温馨可爱结实耐用可长期使用的布袋。相信在不久的将来，白色污染物从我们身边永远消失不见。

【参考文献】

[1]城市垃圾管理与处理处置技术标准规范应用（上册）.

[2]长安.当代环境问题新特点[J].学科教育，1995，（06）.

[3]方世南.环境问题：全球共同面对的问题兼与《该怎样谈论“环境问题”》一文商榷[J].学术月刊，2002，（02）.

篇7

一、新材料

材料是社会进步的物质基础和先导，对国民经济和国防建设起着关键的支撑作用。新材料是高技术领域的重要组成部分，与信息、生命、能源并称为现代文明和社会发展的四大支柱。加强新材料的开发，对推动高新技术产业发展、促进传统产业升级换代和增强综合国力，具有重要的意义。本年度重点支持新材料领域中下列五个方面的技术和产品：1.金属材料；2.无机非金属材料；3.高分子材料；4.生物医用材料；5.精细化学品。本刊重点介绍后三种技术和产品。

高分子材料

高分子材料是新材料领域的重要组成部分，由于其具有优良的物理、化学性能和优异的加工特性，被广泛应用于信息产业、航空航天、生物医药、交通运输、机械仪表、建筑和能源等国民经济重要领域。随着新型高分子合成、改性与加工等高技术的发展，高性能高分子材料迅速崛起，新产品、新技术不断涌现。新型高分子材料的开发和广泛应用，对于推动传统产业的升级换代、新兴产业的发展壮大会起到积极的作用，必将对推动我国国民经济的发展发挥重要的作用。

本年度重点支持的方向如下。

高性能高分子结构材料

高性能高分子结构材料具有机械性能好、比强度高、耐热性好、耐腐蚀、耐磨损和易加工等特点，在各行业应用广泛，对国民经济的发展和国家安全具有重要意义。本年度重点支持：具有高强、耐高温、耐磨、高韧的高分子结构材料和复合材料；低成本化的特种工程塑料；具有特殊功能、特殊用途的高附加值热塑性树脂。

新型高分子功能材料

高分子功能材料由于其特有的功能性和专用性，在生态环境保护、信息功能化、生物医用器材、物质分离膜、能量转换和储能技术等工业领域有着极为广泛的应用。本年度重点支持：先进功能膜材料及支撑材料；光电信息高分子材料；液晶高分子材料；形状记忆高分子材料；高分子相变材料；具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。

高分子材料的低成本化和高性能化

通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化，仍然是当前高分子材料领域研究、开发的重点之一，同时也是扩大通用塑料和工程塑料应用范围的一个重要措施。鼓励开发产业化制备技术和工业化应用技术。本年度重点支持：通过化学改性和／或物理改性(含纳米技术改性)，性能显著提高或获得特殊性能的高分子及其复合材料；高刚性、高韧性、高电性能、高耐热或导热性聚合物合金与改性材料；新型高性能热塑性弹性体；具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。

本年度不支持：普通塑料的一般改性专用料；普通电线、电缆专用料；流延、吹塑、拉伸法生产的通用薄膜；普通管材、管件及异型材(如普通塑钢窗)；以聚乙烯、聚丙烯为基材的部分降解材料；普通的PS和PU泡沫塑料等。

新型橡胶材料

新型橡胶作为三大合成材料之一，在国防工业、航空航天和交通运输等方面具有广泛的应用。为满足现代汽车工业高速、耐热、减震、密封、耐老化、耐介质、耐脉冲性的要求，优化橡胶工业产品结构，采用高性能材料，可以有效缓解资源不足和环境污染的压力。本年度重点支持：特种合成橡胶；新型橡胶功能材料及产品；为高速安全交通配套的橡胶轮胎和制品。

本年度不支持普通橡胶制品项目。

新型纤维材料

纤维是高分子材料的重要组成部分，广泛应用于纺织、信息、航空、汽车、环保、卫生、建筑等领域。我国纤维、纺织品及服装的产量均居世界第一，但产品性能档次低、附加值低，常规产品产能过剩，高档产品需进口，技术进步和产品创新仍以跟踪国外为主。新型纤维品种及其成纤高分子新品种的开发及产业化是纺织新产品创新的源头，因此必须加大技术含量高、市场前景好的新技术和新品种开发力度，加快产业化进程，推进全行业产品的升级换代，重视环境友好和清洁生产，重点支持我国自主知识产权的技术，同时支持有较高技术含量的集成创新。本年度重点支持：新型成纤聚合物开发，及应用新型成纤聚合物制备的具有特殊性能或功能的纤维；高性能纤维及其原料、半成品；环境友好及可生物降解型纤维；在确保环境保护的前提下，申报差别化纤维开发及应用项目(仅限于西部欠发达地区申报)。

本年度不支持服装面料、衬布、纱线、常规或性能仅略有改善的纤维(如：有色、异形、细旦、功能粉体添加、简单的化学改性、常规的共混等)及服装项目；不支持常规的非织造布、涂层布或层压纺织品、一般功能性纤维材料产品项目。

生态和环境友好高分子材料

随着高分子材料的迅速发展，传统高分子材料在使用过程及废弃后对环境的危害逐渐显现，白色污染已经引起了社会的关注。发展生态和环境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重点支持：以生物质来源的高分子材料及制品；全生物降解塑料及其制品。

本年度不支持：淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、单纯填充的材料、废旧高分子直接回用、单纯降解塑料制品常规制备项目。

高分子材料的加工应用技术

现代科技进步迫切需要成型加工具有优异性能和特定形态的高分子材料及制品，成型加工工艺及设备也正在向高效、节能、省料、优质方向发展。通过某些物理化学和机械手段将各种形态的聚合物成型为不同用途的制品；通过对高分子材料制品表面进行改性，可制备出具有导电、磁性、压电、屏蔽、耐蚀、耐磨等单功能或多功能应用产品。本年度重点支持：具有微孔结构的复合注射成型；高比强度、大型复杂热塑性制品成型；模内优质修饰注塑成形；先进的高分子材料制品的表面改性与应用；CAD及气辅CAE辅助等高分子加工新工艺；具有显著节能减排效果的新工艺技术。

篇8

在春天的田野，我曾看过一棵树。那是一个已被水珠打湿的傍晚，我轻轻地抚摸着一棵枝干像盘龙一样的榕树，它的庞大的树身盖住了一大片庄稼。和煦的风从耳边掠过，心霎时像一泓明静的湖水，一向被忙碌踩乱的日子在心中渐渐沉静了下来。这时，风是最美的问候，把那些曾在往事中褶皱的情感抚摸得平平展展的，似乎把人的每一缕思绪都变得那么纯粹而葱茏了。从此，每当春天，我的心就成了温柔的绿色。

在夏天的山道上，我推着满装学生课本的三轮车，看过树。阳光火一般灿烂，山道上是一棵棵苦楝树。它们尽力伸着腰肢，向我展示着一种青春的动感与奔放，碧绿的叶子润润地生长着。那树阴给我的心遮上了一把清凉的伞。于是，我用歌声开始装点这长长的山路，用昂扬的心情把不经意间掉进心里的那一点点孤独赶走。这时，最好掬一捧山道旁清澈的泉水，让那一阵阵清凉去廓清那迷茫的视野。然后再摘几片大大的叶子，把阳光全装在心底。

在秋天的乡村，我带着学生们，看过树。我对他们说，秋天的每一棵树都负载着一颗成熟的心灵。一棵树也许滋润不了万物，但它能滋润自己的每一片叶子，养熟自己的每一个果子。他们脸上漾满欢笑，如一个个红透的果。然后他们一个个把心贴近树，紧紧地去拥抱那些树。这时我突然觉得，对于他们，面对一棵树，竟是一种最美的完善。

在老家冬天的高原上，我曾在和父亲赶路时，看过树。那是一排白杨,它们和我们一样,在朔风中感受着寒冷。它们是钻天杨，很高大，但脚下却牢牢地抓住一方泥土，头顶一片苍天，在风与雪中挺直着躯干，就像一杆杆坚强的旗帜。我知道，这是一种与脆弱无关的美丽。那一刻，我们只是和树一样在凛冽的冰雪中遥望着远方。那是一排挂满冰霜的树，然而它们却至今虔诚地站着，在我记忆的春天里。

我喜欢看树，也爱思索树。人的一生就像一条长路，许多人走不到向往的尽头，而树的一生像一片叶子，竟能把一生几乎完美地走完，直到将每一片叶子都染成金黄。我不曾想这是为什么，但我明白，树的四季都在承受烈日和风雨，它坦然地以一种坚毅面对一树同样的叶子。这让我想起了一个哲人的话：“永远不要哀叹，像树叶一样用一生绿着，最后成熟一个金色的梦。”这是关于一片叶子的名言。我想，这也是关于每一棵树的名言。很多时候，我在想，不管谁怎么说，我总渴望像树一样活着，坦然地正视自己的一生。

阅读赏析

作者采用托物言志的写法，通过描述树的特征表达出对人生的感悟，抒发出作者对家乡难以割舍的情感。本文使用了多种修辞手法，例如“树的一生像一片叶子，竟能把一生几乎完美地走完”一句，就用比喻和比拟，写出了树的灵性，较形象地表达了作者的情感和受到的启迪；再如“风是最美的问候，把那些曾在往事中褶皱的情感抚摸得平平展展的”，这句话运用了拟人和通感的修辞手法，把风拟人化，把情感具体化，形象地描摹出作者抛却烦恼后的平和心境。而有些语句又含义深刻，如文中提到的树“能滋润自己的每一片叶子”“直到将每一片叶子都染成金黄”，则委婉地传达出一位乡村教师对学生深沉的爱；再如“我总渴望像树一样活着，坦然地正视自己的一生”，则表达出作者有了成熟感，获得了自我完善的启迪。由此可见，作者语言的功底非同一般，给读者情感美的同时也给人以语言美的享受。

拓展训练

1.“风是最美的问候，把那些曾在往事中褶皱的情感抚摸得平平展展的”这句话有什么特点？反映出作者怎样的心境？

2．下列对本文的赏析中，不正确的两项是()

A．作者采用托物言志的写法，通过描述树的特征表达了对人生的感悟。

B．本文使用了多种修辞手法，其中“树的一生像一片叶子，竟能把一生几乎完美地走完”一句用了比喻和比拟的手法。

C．“我喜欢看树，也爱思索树。”在结构上起承上启下的作用，使文章由前面的写树转到后面的写人。

D．文中提到的树“能滋润自己的每一片叶子”“直到将每一片叶子都染成金黄”，委婉地传达出一位乡村教师对学生深沉的爱。

E．文章最后一段中哲人的话，把树的形象描绘得更加具体、逼真，起到了深化主题的作用。

3．请你用自己的话表述作者在四季看树时内心受到的影响和启迪。

春天看树：

夏天看树：

秋天看树：

冬天看树：

4．你怎样理解“我总渴望像树一样活着，坦然地正视自己的一生”这句话在文中的含义？

趣味点滴

一、人与水

北京的初冬，虽然还没有结冰和飘雪，早晚的温度却足以让人感到寒意，人们已经开始添加厚暖的衣服。在一片繁华市区的街心花园内，工作人员连续几天都在用水泵抽取人工水池内的水，以防冰冻给池内设施带来损害。

三天后，当池水只剩下过脚面深的时候，水中的大鱼再也无法藏身了。它们有的挤破了身子，钻进石头缝隙里，更多的则被一条条捕捞起来。它们拼命翻滚着，挣扎着，一片片美丽的鳞片掉落下来，落在岸边和水中，在阳光与水波辉映下，泛着莹莹白光，整个水面像是充满了泪花的眼睛，诉说着悲哀和无奈。

但是，水域面积仍在急速缩小，不计其数的小鱼随即在不知不觉中滞留在了乌黑的淤泥里,任凭它们使尽浑身力气，蠕动身子，张大了嘴巴，也找不到生命之水拯救自己，直到耗尽最后一丝体力，带着绝望悲惨地死去。

随着水域面积的继续缩小，一个大大的鱼头，从最低处的一片水域边露了出来，那是一条大鱼被水泵巨大的动力吸到了泵口，身子被水泵打断，只剩下头颅孤零零地留在那里，仿佛在向人们昭示着这场灾难是多么的残酷。

最后，整个水池只剩下一片很小的水域，此时这里的小鱼格外幸运。因为在死神即将来临之际，有人穿了水靴，有人干脆就用塑料袋套在脚上，跳进淤泥和水里，将它们一个又一个捞起，放入盛了水的桶里。

二、人与环境

地球上的人口不断增多，大城市中的人口密度迅速增大，大自然的生态环境遭到严重破坏，故保护好自然环境是摆在我们面前的首要任务。其次，研究人员应该科学地研究新疫苗。第三，我们需要改变一些传统的饮食和饲养禽畜的习惯。当今自然环境破坏严重，不同的病毒有可能相互影响并产生新的病毒，人类需要改变爱吃活禽和野生动物的习惯。第四，需要加强对社会公众的卫生宣传教育。变化着的微生物具有极强的侵略性，它们时刻在寻找机会攻击你，这需要人们在道义上、精神上和财力上做好充分准备，需要国家的支持和全社会的精诚合作与努力。

三、保护环境

1.不使用非降解塑料餐盒

塑料生产以石油为原料，不仅消耗大量的不可再生资源，而且产生大量污染。非降解塑料餐盒的广泛使用，会产生大量废物。废弃后的塑料再利用价值低，再生产成本高（约3000元／吨），且回收困难，在环境中不易生物降解（据研究表明，掩埋于地下的塑料需要上百年时间才能降解），焚烧处理又会造成二次污染。非降解塑料制品的大量使用和不当处置，降低了土地质量，浪费了自然资源，增加了环保压力，不仅会使我们这一代生活在垃圾的包围之中，而且也将使我们的子孙失去生存的土地，面对难以解决的治污问题。而实际上，塑料餐盒的功能非常有限，人们可以很方便地利用耐用品来替代它。因此，我们应尽量少用非降解塑料餐盒及其他非降解塑料制品。

2.不燃放烟花爆竹

火药是中国古代四大发明之一。“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏。”以火药为主要原料制成的烟花爆竹，曾经是中国人在节日（尤其是春节）期间必不可少的喜庆之物。但是，随着人口的日渐膨胀和集中，以及自然环境的日渐脆弱，燃放烟花爆竹的弊端越来越显现出来。今天，在很多大中城市，已以法律的形式明令禁止燃放烟花爆竹。在城市中禁放烟花爆竹，除了安全和防火方面的考虑外，还有一些重要原因：烟花爆竹的集中燃放会产生大量烟尘，产生很多垃圾，造成严重的环境污染，还会浪费大量资源。据报道，北京市在禁放烟花爆竹之前，每年春节期间出动的环卫工人数和环卫车辆数都相当于禁放后同期的十几倍。随着社会的发展，我们应选择更文明的形式欢庆节日，进而建设起全面的绿色文明。

3.不乱采摘、食用野菜

近年来，野菜也成了餐桌上的佳肴，深受城里人喜爱。他们不但在集市上购买，还亲自到公园及郊外的绿地去采集。大部分人认为这是绝对的“绿色食品”。其实不然。我们知道，绿色植物对于大气具有净化作用，不但能吸附空气中的尘埃颗粒和固体悬浮物，而且对空气和土壤中的有害气体和化学成分也具有过滤和收集作用。检测表明，工厂附近的草本植物中硫元素的含量是空气中的几倍甚至十几倍，许多重金属元素的含量也是如此。现在，大部分城市污染严重，很少能找到纯净的野菜。我们食用这些已被污染的野菜，对身体危害很大，严重的还会引起食物中毒，特别是城市人口密集地区、工厂和居民区附近，受污染的河流、水域附近的野菜，更不能食用。除此之外，挖野菜时将植物连根掘起，再加上人们的践踏，不但植物第二年不能生长，对植被也产生了破坏。所以，我们不应该盲目追求“时髦”，也不要只图个人口腹之快而无视自然环境的脆弱。请不要乱采摘、食用野菜，以避免对环境和自己的身体造成伤害。

篇9

关键词：污水处理厂；处置技术；资源化利用

中图分类号：U664文献标识码： A

1、污泥的传统处置方式

污泥通常经浓缩、消化稳定、脱水等工艺后，就进入最终处置阶段。污泥的最终处置技术大致可以归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不再利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝，符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济。

1.1 直接土地利用

污泥中含有丰富的有机营养成分如N、P、K 等和植物所需的各种微量元素如Ca、Mg、Cu 和Fe 等，其中有机物的浓度一般为40%~70%，其含量高于普通农家肥，因此能够增加土壤肥力，促进作物的生长，将剩余污泥回用于土地作为植物的肥料，可以对剩余污泥进行充分利用。但其所面临的问题有：采用污泥肥料会恶化施用地的环境卫生状况；污泥的成分复杂，若未经稳定化处理会改变土地的微生态条件，从而影响作物的生长；污泥中的有毒物质可能通过食物链的转移，最终危及人类的身体健康。因此，对于剩余污泥的土地回用，大多发达国家都制定了严格的标准。此外，目前国内常用的污泥浓缩技术因其含水率高，造成运输困难，给直接土地利用的具体操作带来较大麻烦。

1.2 填埋

污泥的填埋处理具有容量大、见效快的特点，是目前最为常见的最终处置途径。在北美约有68%、欧洲约有47% 的污泥处理采用专用污泥填埋场处置，在中国已建成的污泥填埋场有十余个。污泥填埋处置采用污泥汽运、分层填埋、分层压实、分层用土或塑料薄膜覆盖的方法。污泥填埋至极限高度后，在表层铺设多层山地土，总厚度约1m，再铺上0.3m 种植土，再种树绿化，美化生态环境。但是污泥填埋必须预先脱水至含水率小于65%，为此需要消耗大量的药剂，既增加了成本也增加了污泥量，而且要占用大量的土地和花费较高的运输费用和运行成本，且填埋场周围环境也会恶化。因此，在许多国家和地区人们坚决反对新建填埋场，现有的部分填埋场也要逐渐关闭。

1.3 焚烧

污泥焚烧是将干化后的污泥与空气中的氧在高温下发生燃烧反应，使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的目的。焚烧后的最终产物为化学性质比较稳定的无害化灰渣。焚烧可使剩余污泥的体积减少至最小化，是相对比较安全的一种污泥处置方法，并可以解决其它方法中污泥要占用大量空间的缺陷。但其所需的费用很高，能耗大，并存在烟气污染问题。

由此可见，在目前污泥资源化利用技术尚不成熟的情况下，传统的污泥处置方式发挥了一定的作用，但都存在一定的缺陷。随着环境标准的更加严格化，其弊端就更明显地暴

露出来。因此，为彻底消除污染物质，净化我们的生活环境，有必要对污泥的最终处置途径提出一些新的思路和方法。

2、污泥的资源化利用

2.1 污泥堆肥

污泥中含有大量的植物所需的养分，其含量高于农家肥，但是污泥中也含有有害成分，重金属离子易在土壤和植物体内积累，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化。堆肥化处理是采用较多的一种方法。堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；通过堆肥化，污泥的物理性状明显改善（如含水率降低，呈疏松、分散、粒状），便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭病原菌、虫卵和草籽，使产物更适合作为土壤改良剂和植物营养源。

2.2 污泥燃料化

污泥燃料化方法目前有两种，一种是污泥能量回收系统（HERS 法，Hyperion Energy Recovery System），另一种是污泥燃料化法（SF 法，Sludge Fue1）。HERS法即利用污泥消化制沼气，将污泥进行厌氧消化，其中的有机物经厌氧细菌分解产生以甲烷为主的可燃性气体，经脱硫后即可用作发电燃料。SF 法即污泥低温热解制燃料油，是将未消化的混合污泥经机械脱水后，加入重油，调制成流动性浆液进行多效蒸发，污泥有机质在加热条件下部分热裂解，产生衍生燃料。污泥燃料燃烧产生蒸汽还可作污泥干燥的热源和发电，回收能量。

污泥燃料化技术是一种适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现污泥减量化、无害化、稳定化和资源化的污泥处理技术，是当前污泥处理技术研究开发的方向。

2.3 剩余污泥制可降解塑料

1974 年有人从活性污泥中提取到一类可完成生物降解、具有良好加工性能和广阔应用前景的新型热塑材料PHA，为利用活性污泥生产PHA奠定了基础。研究表明：活性污泥经过相关的培养后，可大幅度增加其中含有的可降解塑料。因此，利用剩余污泥制备可降解塑料可有效地解决化学合成塑料所造成的“白色污染”，既让废物得到了利用又避免了对环境的二次污染，对环境保护及可持续发展作出了一定的贡献，创造了良好的环境效益和经济效益。

2.4 污泥的建材利用

污泥中的无机物主要由硅、铁、铝和钙等构成，含量约为20%-30%。因此即使采用传统的污泥焚烧工艺大幅度地实现污泥减量，但仍有较多以焚烧灰形式存在的无机物需做填埋处

置。而污泥的建材利用可充分利用污泥中的有机物和无机物，实现污泥资源化。

污泥的建材利用主要有：制轻质陶粒、生产水泥、制熔融材料及熔融微晶玻璃等。污泥制轻质陶粒，是直接以脱水污泥为原料，将粉末状物料加热到熔点以上，使一部分物料变成液相，冷却后成为有相当强度的固体，烧结后物料相互之间往往产生化学结合，但大多是形成新的玻璃体或晶体。污泥中含有较多的灰分，其中的铝、铁成份是混凝法处理废水时形成的，可作为建筑材料添加剂。将污泥烘干研磨后，按照一定的质量比添加石灰并混合均匀，控制好温度条件和焚烧时间可制得水泥。

污泥制轻质陶粒可用作混凝土的骨料、路基材料或花卉覆盖材料，也可作为污水厂生物滤池的滤料，微生物挂膜在陶粒上可有效降低污水中的BOD、COD 及氨氮含量，效果良好；污泥制熔融材料也可用于路基路面、混凝土的骨料或地下管道的衬垫材料；污泥制微晶玻璃的外观、强度、耐热性优良，可应用于建筑内外的装饰材料；污泥生产水泥可用于素混凝土，地基的增强固化材料，以及用作道路铺装混凝土，大坝混凝土，重力式挡土墙，水泥竹纤维板等。

2.5 污泥热解制油技术

低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术，它通过无氧加热干燥污泥至500℃，通过干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和碳四种产物。国外

不少研究者提出该技术，评价了其经济性，并研究了低温热解污泥过程的二次污染控制和热解油的市场应用前景。国内学者何晶晶和欧国荣等人也就该方面研究进行了实验，探讨了转化过程的机理。对于污泥低温热解机理的认识意见不统一，但较为普遍的观点认为：在200℃ ~450℃脂肪族化合物蒸发，蛋白质在300℃以上开始转化，而当温度达到390℃以上时糖类化合物开始转化，主要反应为肽键断裂、基团的转移变性及支链断裂等。

由此可见，污泥中的脂肪族化合物和蛋白质是污泥低温热解所得衍生油的主要来源。

污泥低温热解是一种新型的污泥处置方式，由于生产技术尚不成熟，因此应用过程中存在较多需要完善的地方。由于热解是一高温、高压过程，升温、升压和降温、降压的环节很多，如何在流程上予以合理布置以充分利用能量，这样的问题解决起来依然存在很多困难。

结语：

“十二五”期间，节能减排工作的标准进一步提高，城市污水处理厂污泥的处理工作得到重视，做好污泥的深度处理工作十分重要，需要创新思路，充分参考国内外情况，结合自身实际情况，找出一条适合的技术路线，实现污泥处理的“减量化、无害化、资源化“的目标。

参考文献：

[1] 范锦中. 利用污泥生产节能型人造轻集料－陶粒. 粉煤灰，2006，18（5）：36-38

[2] 裘伯钢. 污泥资源化处置与综合利用. 环境保护科学，2006，10：25-28

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化石燃料储备的枯竭、全球气候变暖、人口的持续增长、高成本的废物回收及存在的其他问题，都促使了可再生能源或消费品的出现。作为石油能源的替代品，生物质的生产也将会得到发展。这就提供了一个生物炼制的概念，即剩余生物质中的成分可以提取出来并利用它们的功能来生产非食品和食品物质、工农业生产中间体和合成的中间体。其涉及到3个重要的工业领域：分子领域、材料领域、能源领域。以生物残渣为原料不仅能合理利用资源，而且可以减少对环境的危害。基于工厂化生产的生物炼制，可以发展的更普遍。废料和副产品的减少不仅与工厂化生产有关，而且还和属于不同公司的工厂、不同生产过程之间的互补有关。初级产生的废料和副产品，可以作为二级生产的原料或是三级生产的能量来源。原材料、副产品流动的最佳化与不同生产之间能源的最佳化联合在一起，使通过工业代谢实现的生物炼制更普遍化[1]。生物产物对石油产品的取代将会发展成新的生物经济，也会产生新的可持续发展生物工业化过程。工业化的生物炼制，将和基于12个绿色化学产生的新过程有关（如清洁过程、原子经济、可再生原料等）。生物技术，尤其是白色生物技术将会在生物转化（酶和微生物）与发酵工程中占有很大比例。世界上每年都会产出大量的木质纤维素废料，包括农业残渣、食品农业废弃物、绿色食品废弃物、修剪树木残留物、城市有机和造纸部分的剩余固体废料。目前，常用的处置方法对环境和经济不利，包括填埋、焚化，甚至饲养动物。作为替代方案，应开发使废物增值的高附加值产品，也就是废物升级，这具有很大的经济效益和生态优势[2]。可通过升级固体废物来制得范围广泛的高附加值产品，如酶、生物燃料、有机酸、生物聚合物、生物电、食品和药物等。

1废物中的生物燃料

1.1生物乙醇

世界上乙醇生产量较大的国家是美国、巴西和中国。2009年，美国用玉米生产了39.5×109L乙醇，作为第二大乙醇生产国的巴西用甘蔗生产了30×109L乙醇[3]。2015年，生物乙醇市场达到100×109L。事实上，美国能源部已经设定了一个到2030年年产2.7×109L可再生燃料的目标，而欧盟也制定了一个强制性的目标，到2020年，可再生燃料的比例占到10%。然而，利用食物生产乙醇会造成食品供应的竞争，所以唯一可持续化的方法就是利用木质纤维素的剩余物来生产乙醇。其优势在于地球上含量丰富、分布广泛，而且不和食品供应竞争。木质纤维素转换成乙醇主要涉及：①对木质素的预处理和使细胞壁多糖显露出来；②利用酶分解纤维素酶的混合物；③用乙醇工业酵母发酵糖。现在已经有很多预处理方法得到了发展，如物理处理、化学处理（碱性或酸性）、生物处理和物理化学处理。其中，物理化学处理包括蒸汽爆炸、氨纤维膨胀、超临界流体处理和热化学处理[4]。预处理后，用酸或酶使纤维素和半纤维素水解成单糖（己糖和戊糖）。相比较而言，通过纤维素酶水解纤维素是一个首选的方法，因为它与酸水解比较，具有产量高、低腐蚀性、毒性小的优点[5]。然而，对于提高纤维素水解成乙醇的这一过程仍然面临很大的挑战，尤其是酶成本投入仍然是这一技术的关键，降低酶成本的努力还在进行中，这包括通过提高酶的专一性来提高酶的活性，或通过直接进化或定向位点诱变来使酶的剂量最小化，或者通过提高发酵过程中纤维素浓度，使用便宜的取代物生产酶来降低酶生产的成本等。酶水解可能分步发生，这叫做分步水解发酵（SHF），或是己糖的糖化和发酵同时发生（SSF），或是己糖和戊糖的糖化与共发酵同时发生（SSCF）。它们最终的目标是一步到位地将木质纤维素加工成生物乙醇[6]，所有步骤都发生在一个单一的反应器里，在这个反应器中微生物可将预处理的生物量转化为乙醇。考虑到当地的气候条件，必须执行严格的木质纤维素废弃物鉴定要求，要考虑到可行性的处理方法。例如，在法国、意大利、西班牙、土耳其和埃及等国，粮食作物、橄榄树、西红柿和葡萄加工的剩余物提供了丰富的木质纤维素来源，在这些国家，他们可以用这些来源作为生产乙醇的原料，这就使他们拥有了生产1.3×108t油当量的乙醇潜力。由于在其他的地中海国家缺少足够的农作物剩余物供应，所以他们正打算用城市固态废弃物作原料生产乙醇。地中海盆地每年生产18×108t废弃物的一半最大程度上可以生产3000×108t油当量的乙醇，而其中的管理将成为最关注的问题[7]。很多水果生产中的废弃物，像香蕉皮、芒果皮、菠萝皮已经成功地作为取代物生产乙醇。非洲广泛生产的木瓜废弃物也已经成为最常见的替代品用于酵母发酵生产乙醇[8]，而且通过黑曲霉和酿酒酵母同时糖化发酵24h后，能达到生产乙醇的最大产率5%。最近，葡萄废弃物也被酿酒酵母发酵成乙醇[9]。小麦秸秆、水稻秸秆、燕麦和大麦秸秆用于生产生物乙醇的事例也被大量报道，玉米秸秆和大豆剩余物也被用于发酵生产乙醇[10]。Mutreja等人[11]对8种不同木质纤维素废弃物的预处理进行了研究，并且在30℃下酸处理得到乙醇的最大产率为1.42g/L。Singh和Jain[12]报道了蔗糖作为替代物分批生产乙醇的事例。使用城市固体废弃物生产乙醇这一做法是一个较有前途的战略，可以满足世界能源的需求和减少温室气体排放。尤其是用可降解的城市固体垃圾对废物进行管理，减少二氧化碳排放量，对改善水的质量、增加土地利用率和生物多样性带来很多好处[13]。之前的一项研究表明，约52%的发酵用葡萄糖来源于可降解城市固体垃圾。最近，可降解废弃物，像厨房垃圾、花园垃圾和废纸都很适合于替代乙醇的生产，在优化条件下可产生约90%的葡萄糖。所以，可降解的城市固体废弃物作为生物乙醇生产的原料拥有很大的优点，既可以减少垃圾填埋与焚烧，还可以减少温室气体的排放。作为通过一步发酵直接得到乙醇的例子，利用梭状芽孢杆菌植物发酵柳枝得到乙醇已经成为现实。梭状芽胞杆菌被选来用于一步发酵，是因为可以在不同的底物上生长，而且产出的乙醇中有很少的醋酸盐副产物[14]。研究显示，固体发酵中，乙醇的最大体积分数在第12天测出来，醋酸盐和乙醇的体积分数在开始的前6d接近，从第6天到第14天乙醇体积分数显著增加并且超过了醋酸盐的最大体积分数。不同的是，在淹没状态下发酵，醋酸盐和乙醇的体积分数增加到第6天后就不再增加了。Kamei等人[15]报道了只用单一微生物而不用额外的化学物质或酶将木本植物发酵成乙醇的事例。他们利用白腐病真菌将好氧条件下的脱木质化和厌氧条件下的糖化发酵联合在一起，这种真菌能够在有氧固态发酵条件下选择性地降解木质素，从而直接从好氧培养液中生产乙醇。经过56d的有氧发酵后，40.7%的木质素和葡萄糖被降解，并且在有氧无额外添加纤维素的条件下，20d后会生成乙醇最大理论值43.9%。

1.2生物丁醇

丁醇是ABE（丙酮、丁醇、乙醇）发酵的一种产品[16]，它是一种非常好的化学原料（在塑料工业中）。更重要的是，相比乙醇而言，它是一种更好的燃料，它腐蚀性弱、吸湿性弱、污水溶解性好。由于蒸汽压低，因此蒸汽爆炸可能性小，同样的丁醇和乙醇，丁醇的能量比乙醇高30%，与目前未经改装的车使用的汽油相比，它拥有更大的混合比例[17]。丁醇可以通过一系列微生物发酵制得，其中最常用的是丙酮丁醇梭菌和拜式梭菌来进行发酵制得。

1.3生物氢

氢气正在变成良好的新型能源，因为它清洁、可循环，而且可以用于燃料电池来直接提供电能[18]。发酵得到的氢气来源于有机底物的发酵转化，而这是由不同细菌使用多元酶体系体现出来的，这个体系涉及到3个相似的无氧转化。暗发酵反应不需要光源，所以它可以24h持续发酵[18]。光发酵不同于暗发酵，因为它只在有光的条件下才反应，可以通过绿藻进行直接的光发酵或是蓝藻进行间接的光发酵得到。光发酵需要厌氧喜光细菌，而暗发酵需要厌氧发酵细菌。最近的研究工作中发现，光发酵细菌能利用几种不同的废弃物材料作为碳源来进行生产氢气产物的发酵。利用发酵技术将木质纤维素转化成氢气产物，包括纤维素水解和氢气产生两步，而这两步发生在一个反应器中，或者说是两步过程，纤维素水解是第1步，紧接着是无光条件下产生氢气，这是第2步。

1.4生物高聚物

潜在的可以生物降解的聚合物，尤其是可以从农业资源中得到的聚合物逐渐被认识到。可降解塑料从可再生资源中制得，它不仅可以降低石油消耗速率，还可以减少塑料垃圾的处理问题，因为它可以在土壤、堆肥甚至海洋环境中得到降解。这个所谓的农业聚合物，可以取代传统的塑料材料用于食品包装业。聚羟基丁酸酯和聚羟基脂肪酸酯是通过生物技术得到的主要可降解聚合物；聚乳酸也是一个可降解聚合物，它是由木质纤维素得到的乳酸单体聚合而成。

1.5生物电

在生物废弃物处理方面微生物燃料电池（MFCs）是一个新想法，通过微生物新陈代谢的途径将废弃物转变成生物电[19]。MFC（微生物燃料电池）是一种混合型的生物电化学装置，可直接通过微生物介导的生物电化学反应，用化学键的聚集实现能量转换，从得失电子的氧化还原反应中得到所需能量，用于同化作用，这个生物媒介在细菌的新陈代谢活动中得到发展[20]。微生物燃料电池有很多技术之外的优点。首先，可以直接并高效地将底物能量转化成电能，大约转化为氢能源的8倍[21]；其次，室温下就可以进行高效操作；第三，不需要气体处理，因为排出的气体中富含二氧化碳；第四，用气体提供阴极时不需要能量输入，因为这是被动充气，具体的转化效率和经济效益取决于废弃物材料的化学组成和特征。

1.6微生物固体发酵得到的附加值产品

固体发酵（SSF）在缺水或接近缺水的条件下实现，具有能源消耗低、定容生产能力大、附加值产品浓度高、废物产生少、异化作用抑制低等特点[22]。很多不同的废弃物都被报道，成功地作为固体发酵底物而得到了高经济价值的一系列产品。固体废料的简单预处理包括研磨和按不同粒径分类，这样就实现了材料同质化并且确保对下步反应有较小的影响，通过这些预处理就可以使细菌活下来。这种固体发酵方法在深层发酵工艺中引人注目。

2结论