完美的聚合物--平衡物理特性和环境影响的聚合物--并不存在，但聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）比许多聚合物更接近完美。

 

几十年来，合成聚合物的生产商一直未能阻止他们的产品最终进入垃圾填埋场和海洋，现在他们在正面临着承担责任的压力。许多人正在加倍努力促进回收以抵御批评。其他公司正试图通过投资可生物降解的生物基塑料，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）来解决废物问题，希望自然降解能至少减轻一些废物。

 

但回收和生物聚合物都面临着障碍。例如，尽管经过多年的努力，美国的塑料回收率仍然不到10%。而生物基聚合物--通常是发酵的产物--正在努力以达到他们意图取代的合成聚合物的性能和生产规模。

 

PBAT结合了合成聚合物和生物基聚合物的一些有益特性。它来源于常见的石化产品--精对苯二甲酸（PTA）、丁二醇和己二酸，但它是可生物降解的。作为一种合成聚合物，它可以很容易地大规模生产，而且它具有制造柔性薄膜所需的物理特性，可以与传统塑料的薄膜相媲美。

 

人们对PBAT的兴趣正在上升。像德国的巴斯夫和意大利的Novamont这样的老牌生产商，在经过几十年的市场培育之后，看到了需求增加。超过六家的亚洲生产商也加入了他们的行列，随着地区政府对可持续发展的推动，他们预计这种聚合物的业务将蓬勃发展。

 

PLA 制造商 NatureWorks前首席执行官、现为独立顾问的Marc Verbruggen 认为，他认为PBAT是 “最便宜和最容易制造的生物塑料产品”，他认为PBAT正在成为卓越的柔性生物塑料，领先于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和PHA等竞争者。而且它很可能与PLA一期，成为两种最重要的可生物降解塑料，他说PLA正成为刚性应用的主要产品。

 

密歇根州立大学化学工程教授Ramani Narayan表示，PBAT的主要卖点--其生物降解性--来自酯键，而不是像聚乙烯等不可降解的聚合物中的碳-碳骨架。酯键容易水解，受酶破坏。

 

例如，聚乳酸和PHA是聚酯，当它们酯键断裂时就会降解。但最常见的聚酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），用于纤维和汽水瓶-并没有那么容易分解。这是因为其骨架中的芳环来自于PTA。据Narayan说，赋予结构特性的环也使 PET具有疏水性。他说：“水不容易进入，它会减慢整个水解过程。”

 

20世纪90年代，一些巧妙的化学反应使PBAT被发明了，作为脂肪族和芳香族聚酯之间的桥梁。

 

巴斯夫生产聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），这是一种用丁二醇制成的聚酯。该公司的研究人员寻找一种他们可以轻松生产的可生物降解的聚合物。他们用脂肪族二元酸乙二酸代替了PBT中的一些PTA。通过这种方式分离聚合物的芳香部分使其可被生物降解。同时，留下足够的 PTA 以赋予聚合物有价值的物理性能。

 

Narayan认为PBAT的生物降解性比PLA好一点，PLA需要工业堆肥才能分解。但它不能与市售的PHAs匹敌，后者在自然环境条件下可生物降解，甚至在海洋环境中也是如此。

 

专家们经常将 PBAT 的物理特性与低密度聚乙烯进行比较，低密度聚乙烯是一种用于制造薄膜（例如垃圾袋）的弹性聚合物。

 

PBAT经常与PLA混合，PLA是一种刚性的、类似聚苯乙烯特性的聚合物。巴斯夫的Ecovio品牌就是基于这种混合物。例如，Verbruggen说，一个可堆肥购物袋通常含有85%的PBAT和15%的PLA。

 

 

Novamont 为配方增加了另一个维度。该公司将 PBAT 以及其他生物降解的脂肪族-芳香族聚酯与淀粉混合，以制造用于特定应用的树脂。

 

该公司的新业务发展经理Stefano Facco说：“在过去的30年里，Novamont一直致力于那些降解性能可以增加产品本身价值的应用。“

 

PBAT 的一大市场是地膜，它被铺在作物周围以防止杂草和帮助保持水分。使用聚乙烯薄膜时，必须将其拉起并经常填埋。但是生物降解的薄膜可以直接耕种回土壤中。

 

另一个大市场是可堆肥垃圾袋，用于餐饮服务和家庭收集食物和庭院垃圾。Novamont最近收购的BioBag等公司的袋子已经在零售商处销售多年。

 

"巴斯夫生物聚合物全球业务发展团队负责人Joerg Auffermann说：“可堆肥塑料的主要生态效益来自于其生命终结，因为这些产品有助于将食物垃圾从垃圾填埋场或焚烧场转化为有机回收。

 

多年来，生物降解聚酯行业已进入薄膜以外的应用领域。例如，2013 年，瑞士咖啡公司推出了采用巴斯夫 Ecovio 树脂制成的咖啡胶囊。

 

Novamont材料的一个新兴市场是生物降解的餐具，它可以与其他有机物质一起堆肥。Facco说，这种餐具在欧洲等已经通过限制使用一次性塑料的规定的地方已经开始流行。

 

由于预计更多环境驱动的增长，新的亚洲PBAT参与者正在进入市场。在韩国，LG化学正在建设一个年产5万吨的PBAT工厂，将于2024年投产，作为在瑞山进行的 22 亿美元以可持续发展为重点的投资计划的一部分。SK Geo Centric（前称SK全球化学）和Kolon Industries正合作在首尔建设一个5万吨的PBAT工厂。尼龙和聚酯制造商 Kolon 提供生产技术，而SK则提供原材料。

 

PBAT 淘金热在中国是最大的。中国化学品经销商 OKCHEM 预计，中国 PBAT 产量将从 2020 年的 15 万吨增至 2022 年的约40万吨。

 

Verbruggen 看到了许多投资驱动因素。一方面，最近各种生物聚合物的需求都在激增。供应紧张，因此PBAT和PLA的价格偏高。

 

此外，Verbruggen说，中国政府一直在推动该国在生物塑料领域“做大做强”。今年早些时候，它通过了一项法律，禁止使用不可降解的购物袋、吸管和餐具。

 

Verbruggen 表示，PBAT市场对中国化学品制造商具有吸引力。这项技术并不复杂，特别是对于在聚酯方面有经验的公司而言。

 

相比之下，PLA 的资本密集度更高。在制造聚合物之前，公司需要从充足的糖源中发酵乳酸。Verbruggen指出，中国存在“糖赤字”，需要进口碳水化合物。“中国不一定是建设大量产能的有利地方，”他说。

 

现有的 PBAT制造商一直在跟上新的亚洲玩家。2018 年，Novamont 完成了一个项目，用于改造意大利帕特里卡的一家PET工厂，以生产可生物降解的聚酯。该项目将其可生物降解聚酯产量翻了一番，达到每年 100,000 吨。

 

而在2016年，Novamont开设了一家工厂，使用Genomatica公司开发的发酵技术，从糖中生产丁二醇。这座年产量3万吨的工厂位于意大利，是世界上唯一的同类工厂。

 

据Facco称，新的亚洲PBAT制造商可能会生产有限的商品牌号，用于大规模应用。“这并不难。”他说。相比之下，Novamont公司将保持其服务于专业市场的战略。

 

巴斯夫通过在中国新建一家工厂来应对亚洲PBAT建设趋势，将其PBAT技术授权给中国公司彤程新材，该公司计划到2022年在上海建造一个6万吨/年的生产工厂。巴斯夫将出售该工厂的产品。

 

Auffermann说：“随着即将出台的新法律和法规指导生物塑料材料在包装、地膜和袋子中的应用，预计积极的市场发展将继续下去。新工厂将使巴斯夫能够 "从当地满足该地区日益增长的需求。”

 

“随着即将出台的新法律和法规指导在包装、地膜和袋子应用中使用生物塑料材料，预计市场将继续积极发展，”Auffermann 说。新工厂将使巴斯夫能够“满足该地区不断增长的需求”。

 

换句话说，在近四分之一个世纪前发明了PBAT的巴斯夫公司，在这种聚合物成为主流材料的今天，正赶上蓬勃发展的新业务。