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價格高曾是生物塑料商品化時的一大障礙，不過，現(xiàn)在出現(xiàn)了比石油原料便宜2成的生物質(zhì)原料。存在耐久性等課題的聚乳酸也在改質(zhì)技術(shù)的推動下，開始進(jìn)行用途開發(fā)。
以植物為原料制備出來的生物塑料是一種碳中和材料，即便燃燒，也不會增加大氣中實際的二氧化碳量，而且還有助于節(jié)約石油資源。隨著人們環(huán)保意識的提高，生物塑料從2000年代開始慢慢普及，但因其居高不下的價格，并未廣泛滲透到社會中。
不過在最近，隨著量產(chǎn)技術(shù)開發(fā)活動的推進(jìn)，比以石油為原料的塑料更便宜的植物塑料原料逐漸開始商品化。
利用酵母菌的力量簡化工序
三井物產(chǎn)決定與2009年入股的加拿大生物風(fēng)險企業(yè)BioAmber合作，量產(chǎn)以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產(chǎn)品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。
其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
三井物產(chǎn)與BioAmber將投資約125億日元，在加拿大安大略省建設(shè)年產(chǎn)能為3萬噸、全球最大規(guī)模的生物琥珀酸的商業(yè)工廠。預(yù)定2015年1月底完工，生產(chǎn)步入正軌后，預(yù)計其價格會比從石油中提取的琥珀酸低2成左右。
琥珀酸可用于入浴劑和食品添加劑等廣泛用途。如果業(yè)務(wù)順利增長，將把年產(chǎn)能擴大到5萬噸。
全球已有多家生物風(fēng)險公司開始生產(chǎn)生物琥珀酸，不過都是年產(chǎn)能為1萬噸的級別。三井物產(chǎn)和BioAmber預(yù)計新工廠的生產(chǎn)成本會比其他公司低1成左右。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發(fā)酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。新工廠鄰近北美被稱為“玉米帶”的一大玉米產(chǎn)地，可低價采購從玉米中提取的葡萄糖。
另外，BioAmber還擁有美國大型糧食制造商嘉吉（Cargill）新開發(fā)的酵母菌的專有使用權(quán)。利用這種酵母菌，可較以往的制造方法簡化工序，降低成本。
以往的制造方法在發(fā)酵葡萄糖時，發(fā)酵層中的酸度會升高，妨礙菌的活動，因此必須添加中和劑（氨）。而發(fā)酵結(jié)束后必須去除中和劑，提煉琥珀酸。但新開發(fā)的酵母菌耐酸性強，無需使用中和劑。
三井物產(chǎn)生物化學(xué)事業(yè)室主任荒木英知說：“人們肯花高價錢購買環(huán)境負(fù)荷低的生物原料的時代結(jié)束了。現(xiàn)在做業(yè)務(wù)的前提是發(fā)揮‘植物提取’特有的優(yōu)勢”。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業(yè)務(wù)的三菱化學(xué)將于2015年在泰國啟動年產(chǎn)能為2萬噸的PBS生產(chǎn)設(shè)備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將采用三井物產(chǎn)的生物琥珀酸。
目前，PBS主要用于可埋入農(nóng)田中處理的農(nóng)業(yè)用薄膜，以及可直接摻入堆肥中的生活垃圾用垃圾袋等。
三菱化學(xué)還在拓展PBS在要求高功能性和衛(wèi)生性的食品包裝等領(lǐng)域的用途。使用源自植物的原料，可以提高作為放心、安全的環(huán)保材料的附加值?，F(xiàn)已得到泰國最大的咖啡連鎖店“Cafe Amazon”的采用。該咖啡店采用的是用三菱化學(xué)生產(chǎn)的采用PBS涂層的生物可降解紙杯。
將熔點低變?yōu)閮?yōu)點
此外，涉足代表性生物塑料——聚乳酸業(yè)務(wù)的帝人公司計劃利用自主開發(fā)的改質(zhì)技術(shù)，開拓聚乳酸的新用途。
在日本最大規(guī)模的家電商場——友都八喜多媒體秋葉原店，乘扶梯上二樓后，首先映入眼簾的是家用3D打印機賣場。3D打印機的價格仍然高達(dá)十幾萬日元，因此每月只能賣出幾臺，但出于愛好想使用的人在穩(wěn)步增加。
實際上，家用3D打印機的造型原料就使用了聚乳酸。將盤成卷的帶狀聚乳酸一點一點加熱熔化，從自動移動的細(xì)噴嘴頂端噴出來制作立體物品。聚乳酸的熔點約為170℃，在塑料中比較低。由于能低熱熔解，因此很適合作為家用3D打印機的耗材。
不過利用時也存在難點，那就是聚乳酸具有水解性，會與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)，放久了容易變質(zhì)。
雖然添加碳化二亞胺化合物添加劑能夠抑制水解，但這種添加物與樹脂發(fā)生反應(yīng)時，會產(chǎn)生刺激眼睛和呼吸器官的有害氣體異氰酸酯。用3D打印機加熱后，這種氣體可能會在室內(nèi)擴散。
因此，帝人開發(fā)出了具有特殊分子結(jié)構(gòu)、完全不釋放異氰酸酯氣體的“環(huán)狀碳化二亞胺化合物”，可用于以聚酯系為中心的廣泛塑料，已從2013年開始對外銷售。作為新的環(huán)保材料，還打算在歐美和中國銷售。
帝人還計劃面向3D打印機用途，投產(chǎn)混有環(huán)狀碳化二亞胺化合物的聚乳酸，在2015年涉足3D打印材料市場。該公司環(huán)境能源、先進(jìn)材料業(yè)務(wù)推進(jìn)組組長內(nèi)山昭彥表示，“僅憑‘取代石油塑料’這種想法并不能使生物塑料普及。我們打算發(fā)揮聚乳酸的特性，開發(fā)即便在利基市場上也能深入滲透的用途”。
生物塑料可以說是環(huán)保材料的代表，今后將在價格和功能兩方面完成進(jìn)化。