日本生物降解塑料的最近动向

唐赛珍编译自ポリコーダイジスト2003，(5)、23-29

1 生物降解塑料的定义和认证制度

绿色塑料于20世纪90年代中进入市场，具有与现用的普通塑料同样的应用性能，但用后在自然界中受微生物作用成为低分子化合物，最终降解成为二氧化碳和水。

以后，经国际标准化组织(ISO)讨论，对“生物降解性”用语的定义获得了共识：采用特定的标准试验法，在一定周期内，被真菌、细菌和藻类等微生物作用，达到所规定的生物降解率。该材料具有生物降解性，但必须在采用标准化试验方法条件下，确保达到定量以上的生物降解速度为前提。

日本生物降解研究会关于绿色塑料识别表示制度中生物降解性的定义采用以下4种国际标准化试验法：

ISO 14851—1999，日本对应的标准为JIS K 6950—2000

ISO 14852—1999，日本对应的标准为JIS K 6951—2000

ISO 14855—1999，日本对应的标准为JIS K 6953—2000

OECD 301C

各试验法记载试验条件，试验周期生物降解率水平为60%以上(理论值)

这些试验法表示化合物60%以上可生物降解，剩余40%以下以脂肪族聚酯形式存在微生物体内，此利用同位素试验可得到证实，因此可认为是具有完全生物降解性。绿色塑料识别表示制度是日本生物降解塑料研究会于2004年6月开始实施的一种认证制度。

1.1  绿色塑料

绿色塑料为1995年以原通商产业省为主体进行征集生物降解塑料的爱称，并受到通商产业大臣第一位的奖赏。

1.2  绿色塑料标识

1999~2000年，以日本生物降解研究会为主体进行征集绿色塑料符号标识，2000年6月正式定为统一标识。

1.3  绿色塑料标识制度

以原通商产业省生物化学产业课委托生物工业协会制定的方案(包括生命降解性树脂本身及降解中间体环境安全性担保)为基准。至今已进行近400件制品的认证。

1.4  市场是从EU和北美中同种认证制度开始，其整合性高，DIN Certco和日本生物降解塑料研究会二者的制度统一化实施是从2002年12月开始。

1.5  2002年11月绿色塑料识别表示制度认定的制品获得DIN Certco认定，表示了日本、德国第一次互相认证制品，今后世界统一的标准将促进绿色塑料制品市场的形成。

1.6  此统一化制度在2003年以后，预计联合国工发组织科学和高技术国际中心(ICS UNIDO)、荷兰、挪威、意大利及中国台湾省参加，以后欧盟各国、中国及韩国也将参加。实际上就绿色塑料制品的认证制度而论，(デフアクト)缺陷标准可以认为第三方(公开性、中立性)最高的认证制度。

2 行政、技术和市场动向

2002年日本内阁政府的生物技术战略大纲(12月)，农林水产省根据研究会关于生物降解材料开发及普及的提案(7月)、日本生物质BN综合战略(12月)等，大大促进了有关生物降解材料的政策实施，绿色塑料作为资源循环型社会的基础资料稳步发展。

2.1  行政的热心关注

2002年12月6日内阁大臣提出的生物技术战略大纲，经济产业省和农林水产省表示积极对生物技术的关注，有关绿色塑料的国家方针政策更加明确。例如开始把绿色塑料作为有关生物技术关联制品；从原材的制造到制品的废弃，进一步循环资源化至达到回收再生利用，对资源环境的负荷、循环型体系的影响；对生态体系的影响等观点积极进行评价、研讨，并提出关于有利于降低环境负荷的制品，促进购置绿色塑料，促进普及(由环境省负责)；为普及这些制品，试验方法、材料、规格等的标准十分重要。研究开发成果的国际普及、加强国际竞争力的观点及对有关绿色塑料国际标准的提案进行研讨(经济产为省负责)；

2005年召开国际博览会(“爱资·地球博”)时，积极宣传倡导使用绿色塑料制品。(农林水产省、经济产业省)

2002年12月27日内阁会议决定的“BN总合战略”中，提出开创积极利用农林水产资源的生物质产业，农林水产省开展从农业、林业、水产业废弃物及食品弃物生产能量，生物降解材料、饲肥料等材料和制品的研究和制订有政策。农林水产省等政府部门倡导在机关食堂利用绿色塑料餐具。在总合战略中揭示了2010年前各种技术目标，其中一项指标为要求由生物质制的绿色塑料的价格为200日元/kg。生物技术战略中也同样提倡在爱·地球博览会中积极倡导使用绿色塑料制品。

2.2  技术动向和市场展望

回顾过去2~3年内，P&G公司、鐘淵化学工业公司研发的软质聚烃基脂肪酸酯上市，完成了在全国公共试验场所中的大规模填埋场试验和厌氧生物降解试验法的国际标准化工作；ェニチカ豊田工业大学开展聚乳酸(PLA)和硅酸盐纳米复合化技术的研究，地球环境产业技术研究所研发了软质绿色塑料原料琥珀酸(丁二酸)的生物合成法技术；リニーヽ富士通开发的新型绿色塑料和副产资材相继上市，用于电气、电子机器等部件或壳件，以及简易生物降解试验法的研发等，围绕绿色塑料的技术开发十分活跃。

2002年全世界绿色塑料产量预计扩大到70~80kt，比上一年增长、扩大的主要因素，一为美国Cargil Dow公司于2001年11月建成年产140kt PLA生产或并开始运转，该公司2002年底建成200kt的乳酸生产厂，计划2003年4月正式生产，另2001~2002年意大利 Novamont公司、德国BASF公司相继发表扩大Mater Bi和Ecoflex生产设备能力的消息(详见表1)。另一方面，日本昭和高分子公司作为绿色塑料生产公司的代表，其开发的ビォノーし，2004年生产能力预计将比2002年增长一倍，计划绿色塑料由硬质树脂PLA、软质树脂PBS及淀粉三种树脂构成，在最近的将来，均调整为大规模生产设备的供给体制。

上述三种树脂于2003年4月进入实用化(详见表1)。由岛津制作所转让给トョタ汽车的PLA，还没有上市。软质树脂体系中二元醇、二羧酸类(PBS总称)及以淀粉基为中心的生物降解塑料的应用正在开发中，上述三种生物降解塑料各占30%市场份额。目前产品结构预计为：淀粉基降解塑料从缓冲材料为代表转向捆包材料，占35%；PBS为主的农林水产土木资材30%，PBS和PLA基的垃圾回收袋等包装材料10%；PLA为主的有透明视窗的信封和文具、其它产业副资材等25%。

3 今后的展望和课题

根据国家政策和行政措施正向实用化普及，基于绿色塑料的大规模设施，可稳定供给和新型绿色塑料的上市，识别表示制度的缺陷标准的展开(defect standard)为绿色塑料迅速发展提供了有利条件。生物降解塑料研究会预测2003年绿色塑料市场规模约20kt.

为此今后主要研发方向：

3.1  绿色塑料作为资源、环境适合资材已获广泛认知和重视。表1中可以看出，对各种软质系绿色塑料而言，其原材料已由有限的枯竭性资源转向可再生资源。特别是三菱化学/味の素联合开发的以生物质为原料的琥珀酸和丁二醇制造的PBS的新登场，影响非常大。地球环境产业技术研究所开发的由旧纸纤维素合成琥珀酸，目标4~5年后实用化。

3.2  开展食品容器包装资材的研制。主要解决水蒸汽阻透性、安全性、卫生性、耐油性、耐热性等技术问题。国外已有实用化先例，日本拟首先从用于保质期短的纳豆容器方面开展研究。

表1  日本实用化开发的绿色塑料(2003年4月)

注： *1 资料来源：D.Riggle, Biocycle, March P.64(1998)

下里纯一郎，环境机器法，8月号P.98(1999)

BPS调查结果→前一年发表的增设计划

      *2 包括瓶用PET产能。

      *3 包括维尼论纤维原料、纺织浆料、纸张涂料、乳化剂、包装薄膜等。

      *4 包括纤维原料，照相胶卷等。

*5 树脂的基本特性：H为硬质树脂(玻璃化温度>室温)，S为软质树脂(玻璃化温度<室温)