根據(jù)2019年歐洲生物塑料數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，有超過50%的生物衍生聚合物被用于包裝應(yīng)用。據(jù)該報(bào)告稱，價(jià)格和使用承諾正在推動(dòng)全球生物基塑料以穩(wěn)健而穩(wěn)定的速度增長(zhǎng)。隨著石油價(jià)格的波動(dòng)，價(jià)格正在進(jìn)一步推動(dòng)其發(fā)展。本文將為讀者提供生物衍生聚合物關(guān)于食品包裝的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。

生物衍生塑料的合理性

用于食品包裝的塑料來源對(duì)環(huán)境影響深遠(yuǎn)。對(duì)于生物衍生聚合物來說，化石燃料被生物質(zhì)取代以供應(yīng)聚合物合成基本構(gòu)建模塊。

目前廣泛使用的有潛力的生物衍生聚合物包括bPE、bPP、bPET、PEF和PTF。重要的一點(diǎn)是，盡管這些材料是生物衍生的，但其可用于回收和重復(fù)利用。因此，這些材料是更可持續(xù)的。

有潛力的生物衍生聚合物

五種生物衍生的聚合物（bPE、bPP、bPET、PEF和PTF）不斷發(fā)展壯大，在食品工業(yè)中作為阻隔聚合物得到了廣泛應(yīng)用并日益受到青睞。主要原因是它們可以作為“普適性”的解決方案來替代目前使用的化石來源聚合物（bPET、bPE和bPP），或者具有更優(yōu)越的阻水和阻氧特性以及機(jī)械性能（PEF和PTF），使其適用于食品包裝。此外，它們都可以回收利用。

bPE和bPP是兩種重要的生物衍生聚合物。bPE在“普適性”生物聚合物市場(chǎng)中處于領(lǐng)先地位，而bPP在包裝中的使用約占10%。這兩種材料都可用于柔性和剛性包裝。

bPET在2009年由可口可樂公司首次使用，用于其注冊(cè)商標(biāo)的PlantBottle，該瓶子由30%生物基的丙二醇（MEG）和70%化石基的對(duì)苯二甲酸（TPA）制成。在2021年10月，可口可樂宣布首次生產(chǎn)了約900個(gè)原型瓶的有限量生物來源PET制成的飲料瓶，這些瓶子100%由生物基PET制成。

根據(jù)Zion Market Research的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)在全球15多家供應(yīng)商的推動(dòng)下，生物基對(duì)二甲苯的需求將以7.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率在2030年前增長(zhǎng)，因此預(yù)計(jì)100%生物基PET將變得更為普遍。其應(yīng)用的迅速推進(jìn)，得到了諸如雀巢、ENEOS和三菱公司與日本飲料品牌Suntory的合作等合資企業(yè)的支持。

PEF和PTF的PAFs。由于其優(yōu)越的氣體阻隔性能、出色的熱穩(wěn)定性和更好的機(jī)械強(qiáng)度，PEF常被用作替代或增強(qiáng)較低阻隔材料。PEF的二氧化碳透過性比PET好30倍，這使得PEF特別適用于碳酸飲料行業(yè)。

PTF和PEF都可以替代多層包裝，并在納米或微薄膜狀態(tài)下賦予阻隔特性，以改善纖維素薄膜等質(zhì)量較差的低成本阻隔材料。兩者可以與聚乙烯一起以2%的水平進(jìn)行回收，機(jī)械回收和化學(xué)回收均可行。除此之外，近紅外輔助分選可用于將它們與其他聚合物分離，以實(shí)現(xiàn)更高效的回收利用。

目前的挑戰(zhàn)

生物衍生聚合物市場(chǎng)增長(zhǎng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是原料的可持續(xù)性動(dòng)態(tài)。當(dāng)塑料制品的原料來自耕地時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)涉及生物多樣性喪失、水資源使用、土地利用以及利用食物作物生產(chǎn)塑料的問題，這涉及到森林資源。

此外，許多生物衍生材料需要更多的研究和投資。雖然bPE和bPP的性能與它們的非生物來源的同類相似，但PEF、PTF和其他新型生物聚合物與加工技術(shù)的兼容性也是急需研究的領(lǐng)域。

很多食品包裝研究側(cè)重于源自食物的生物衍生聚合物，如纖維素、蘑菇、海藻、牛奶和玉米蛋白等。這些材料在實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)階段很容易開發(fā)，但因?yàn)槠淙狈κ称饭I(yè)高效食品制造和分配系統(tǒng)所需的性能和更高的資源消耗，它們?nèi)狈?shí)施的前景，不能作為包裝的替代品。

最后，包裝行業(yè)需要解決來自標(biāo)簽方面的挑戰(zhàn)。許多消費(fèi)者認(rèn)為聚合物來自化石燃料。因此，需要進(jìn)行持續(xù)的消費(fèi)者教育，以告知公眾聚合物可以由生物來源的可再生或再生源制成，并且可以進(jìn)行回收利用。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2023/october/columns/packaging-a-bright-future-for-bioderived-plastic

作者簡(jiǎn)介：

Seattle，美國(guó)食品工程碩士，Certified Food Scientist, 海外食品行業(yè)從業(yè)6年，曾供職于美國(guó)知名嬰幼兒食品企業(yè)，現(xiàn)今從事食品包裝研發(fā)工作。