近些年，為了解決綠水青山和白色污染之間的矛盾，國(guó)家不斷健全相關(guān)法律法規(guī)，頒布了一系列切實(shí)可行的法令來(lái)限制塑料產(chǎn)品的使用，2020年頒布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)》更是被稱為史上最嚴(yán)“禁塑令”。此規(guī)定明確提出禁止、限制部分塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用，對(duì)替代產(chǎn)品進(jìn)行積極推廣。

圖：白色污染

　　隨著政策的深化落實(shí)，生物降解塑料由于接近普通塑料的性能及環(huán)保性，成為眾多生產(chǎn)廠家首選的替代材料。近兩年生物降解塑料市場(chǎng)產(chǎn)能增長(zhǎng)較快的種類分別為PBAT、PLA和淀粉基塑料。其中聚乳酸是一種應(yīng)用廣泛的材料，具有優(yōu)異的阻隔性能，高性能的聚乳酸更是PS、PP的絕佳替代品，未來(lái)需求量將快速增長(zhǎng)。

　　一、什么是聚乳酸

　　聚乳酸(Poly lactic acid PLA)，又稱聚丙交酯，在自然界并不存在，一般以乳酸為主要原料聚合得到。

　　1913年法國(guó)科學(xué)家通過(guò)縮聚的方法合成聚乳酸，但是由于產(chǎn)量低，分子量小，力學(xué)性能差等原因，未得到廣泛重視。然而隨著技術(shù)的日臻完善，科學(xué)家的深入了解，其實(shí)用價(jià)值得到越來(lái)越多人的肯定。

　　目前聚乳酸已被公認(rèn)為最有前途的新型生態(tài)材料，其生產(chǎn)原料乳酸是一種天然有機(jī)酸，由可再生生物質(zhì)資源中獲得的糖通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生，其降解產(chǎn)物為二氧化碳和水，能夠通過(guò)植物光合作用在自然界中實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)。聚乳酸具有完全可降解性、高生物相容性和優(yōu)異機(jī)械性能的熱塑性材料，可作為石油基塑料的替代品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、建筑業(yè)、紡織業(yè)、食品包裝業(yè)、日常環(huán)保塑料制品、文體用具、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。

　　二、如何制得聚乳酸?

　　聚乳酸的第一代原料是玉米，其可溯源為:玉米一>淀粉一>糖一>乳酸一>聚乳酸。只要含有淀粉、纖維素與半纖維素的天然生物質(zhì)原料，都可用來(lái)生產(chǎn)乳酸，再經(jīng)聚合生產(chǎn)聚乳酸。為避免"與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地”，也可采用非糧作物(如木薯)作為原料，甚至稻草、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料來(lái)生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。

　　三、制備聚乳酸的兩種主要方法

　　一步法，又稱為直接縮聚法，該方法是將乳酸單體經(jīng)過(guò)脫水縮聚，直接縮聚合成低聚物，之后加入催化劑，持續(xù)升溫，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸聚合成更高相對(duì)分子量的聚乳酸。該方法，生產(chǎn)流程短、成本低，但是反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有水的產(chǎn)生，目前還沒(méi)形成排除水的有效方法，進(jìn)而PLA分子量難以得到有效提升，產(chǎn)品機(jī)械性能差，限制了其工業(yè)應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)僅有上海同杰良公司采用該技術(shù)。

　　二步法，又稱丙交酯開(kāi)環(huán)聚合法，此方法先利用乳酸反應(yīng)生成低聚物，之后解聚生成中間體即丙交酯，再通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合制得聚乳酸，核心技術(shù)在于丙交酯的合成和純化。此方法，雖然工藝復(fù)雜，成本較高，但是制備的聚乳酸在分子量、微觀結(jié)構(gòu)方面都可控、可調(diào)，因此是目前市場(chǎng)中應(yīng)用最多的聚乳酸制備方法。

　　無(wú)論哪種方法，都以乳酸作為原料，乳酸的提取在整個(gè)聚乳酸生產(chǎn)鏈中最為關(guān)鍵。那么該如何生產(chǎn)乳酸呢？鄭州天一萃取推出CWL-M系列多級(jí)連續(xù)離心萃取機(jī)裝置，通過(guò)發(fā)酵液萃取-洗滌-反萃-濃縮等工藝可大幅度提高有機(jī)酸的純度和生產(chǎn)效率，最終得到較為純凈的有機(jī)酸，有機(jī)酸鹽或/及其他有機(jī)酸產(chǎn)品。

圖：鄭州天一CWL-M系列離心萃取工藝提取乳酸現(xiàn)場(chǎng)案例

　　該工藝技術(shù)特點(diǎn)如下：1、效率高：耦合吸附分離后原液中乳酸殘存濃度較低;2、選擇性強(qiáng)：只吸附乳酸及其極性相同物質(zhì)，不吸附其它物質(zhì);3生產(chǎn)成本低：由于耦合吸附分離在常壓下進(jìn)行，不需要消耗其它原材料;4分離質(zhì)量高：產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到和部分超過(guò)國(guó)際同類產(chǎn)品水平;5生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)化;6勞動(dòng)條件和生產(chǎn)環(huán)境明顯改善。

　　四、聚乳酸產(chǎn)業(yè)未來(lái)可期

　　聚乳酸產(chǎn)業(yè)的上游為各類基本原料如玉米、甘蔗、甜菜等，中游是聚乳酸的制備，下游主要是聚乳酸的應(yīng)用，包括環(huán)保餐具、環(huán)保包裝等。

　　1、上游產(chǎn)業(yè)

　　據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2016至2021年間，全國(guó)玉米產(chǎn)量穩(wěn)定在2.6~2.7億噸之間，種植面積則在4100~4400萬(wàn)公頃之間，規(guī)模龐大。由此推測(cè)我國(guó)玉米供應(yīng)量未來(lái)將長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于其他原料，如甘蔗和甜菜，2021年我國(guó)總產(chǎn)量為1566.2萬(wàn)噸，雖先比之前有所下降，但仍屬于正常水平。目前全球各生產(chǎn)產(chǎn)商也在努力探求新的的乳酸制備方式，例如使用秸稈、木屑等木制纖維中的糖源制備乳酸或者是探索利用甲烷制造乳酸的方法等。總之，聚乳酸上游產(chǎn)業(yè)供應(yīng)量在未來(lái)將長(zhǎng)期穩(wěn)定。

　　2、中游產(chǎn)業(yè)

　　在政策與需求的雙重促進(jìn)作用下，聚乳酸在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)量不斷增加，2021國(guó)內(nèi)消費(fèi)量為48071.9噸，同比增加40%。國(guó)內(nèi)企業(yè)在2021年-2023年紛紛加大了對(duì)PLA的產(chǎn)能投資;從產(chǎn)能上看，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)及環(huán)資司預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)PLA年產(chǎn)能將在100萬(wàn)噸以上，約占全球產(chǎn)能三分之二以上，成為世界PLA產(chǎn)能第一的國(guó)家。

　　3、下游產(chǎn)業(yè)

　　在下游產(chǎn)業(yè)中，聚乳酸已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，醫(yī)療用具，餐具、膜袋類包裝品等產(chǎn)品和領(lǐng)域。我國(guó)是世界上地膜使用量最多、覆蓋面積最大的國(guó)家，每年大概要使用約145萬(wàn)噸地膜，占全球總量的75%，農(nóng)作物覆蓋面積近3億畝。如果可降解地膜能夠得到廣泛推廣，聚乳酸行業(yè)將迎來(lái)巨大發(fā)展空間。

　　近年來(lái)，受疫情影響，我國(guó)外賣餐飲市場(chǎng)規(guī)模飛速發(fā)展，在線外賣收入占全國(guó)餐飲業(yè)收入比重的21.4%，一舉突破萬(wàn)億規(guī)模。與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其它行業(yè)相比，外賣是一個(gè)極度依賴包裝的行業(yè)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2018年所消耗掉的外賣包裝大約為231萬(wàn)噸。其中近八成是塑料制品。隨著禁塑令的落實(shí)，可以預(yù)計(jì)塑料制品的外賣包裝將會(huì)逐漸替換為可降解塑料制品，對(duì)聚乳酸的需求巨大。