塑料给我（wǒ）们的生活带来（lái）了诸多便利（lì），我们的衣食住行中都用到许多塑料制品。但是对于塑料，许（xǔ）多人都有一个共同的印象——不环（huán）保。这是由于常（cháng）用的石油基塑料在自然（rán）环境中难以降解（jiě），其污染治理也是（shì）一个世界性难题。

近年来，“白色污染”、“微塑料”、“垃圾大陆”等问题受到广泛关注，我们越来越（yuè）重视不可降解（jiě）塑（sù）料给自然带来的负担，人类社会对于不可降解塑料的（de）限制已成为主流趋势。然而塑料制品（pǐn）在我们日常生（shēng）活中却又无处不在。于是，可（kě）降解塑料逐（zhú）渐成（chéng）为新趋（qū）势。

为此（cǐ），科学家们提出“源于自然，归（guī）于（yú）自然”的新理念，开发出（chū）将玉米等生物质转化为生（shēng）物可降解的聚乳酸（Poly(lactic acid)，PLA）塑料的合成路线，通过化学的魔法为塑（sù）料污染治（zhì）理提供了可行的解决方案。这种由植物淀粉转化而成的塑料,制备工艺上（shàng）摈弃了不环保的石油化工原料，具有优异的生物降解性，是一种环境友好塑料。

PLA的普及能有效减（jiǎn）少使用（yòng）不可降（jiàng）解塑料，对塑料污染的治理具有（yǒu）重大意义。那么，PLA是如（rú）何由玉米等生物质一步步转化而来，又是如何在日常生活、生（shēng）物（wù）医药研发、农业生产、纺织、工程（chéng）制造等方面取代繁荣百年的传统石油基塑料？让我们来一探究竟！

农作（zuò）物变塑料的“魔法”

PLA是一（yī）种由乳酸（Lactic acid，LA）经过低聚、环化、聚合等过程而成的脂肪族聚酯（zhǐ）。PLA的转化过（guò）程是这样的——化学家可以高效（xiào）地将从玉米等农作物中提取出（chū）的淀粉通过水解、微生物发酵的步骤（zhòu）制成LA，进一步通过缩合聚合或开环聚合的手段将其转化为PLA，实现农作（zuò）物变塑料的“魔法”。

由于LA单体中既含有羟基（−OH），又（yòu）含有羧基（−COOH），分别可以（yǐ）与另一LA单体（tǐ）的羧（suō）基（jī）和羟基发生缩（suō）合反应。就这样，LA单体（tǐ）们往复交（jiāo）替发生反应，得到高分子量的PLA材（cái）料。

这么看来，这么环保的材料，为（wéi）什么（me）一开（kāi）始没有得到广泛应用呢？其实这个过程并没（méi）有说的这么简（jiǎn）单，在制备（bèi）过程中（zhōng）存在诸多化学、工程问题和瓶颈。例如，缩合反应过程中（zhōng）生成的（de）水分子（H2O）无（wú）法被及时（shí）排出，将大大抑制反应进程；此（cǐ）外，较为苛刻的反应条件也降低了该方案应用于（yú）工业生产的潜力。

不（bú）过现在，制备PLA的方案得到了（le）改良，让整个过（guò）程（chéng）更加可控了。现有的工业化生产PLA的主（zhǔ）流路线丙交酯开环聚合法就能够实现PLA分子的可控合成。

不过，为了获得满足日常（cháng）需求的PLA塑料，光靠（kào）特定的分子量是远（yuǎn）远不够的，加工工（gōng）艺和改性方（fāng）法的进步也（yě）很重要，接下来，我们将介绍PLA的特性，以及如何将PLA转变为各（gè）种生活中常（cháng）见的物品。

PLA的性质与改性（xìng）

说到PLA的性质，有一点需要指出：LA中（zhōng）含有一（yī）个手性碳原子，可以（yǐ）分为左旋乳酸（L-LA）和右旋乳酸（D-LA），前者与人体代谢的LA结构（gòu）相同，但大量摄入D-LA会有毒副作用。

因此，商用的PLA一般（bān）为L-LA合成的左（zuǒ）旋PLA（PLLA）。此外，还存（cún）在由D-LA合（hé）成的右旋PLA（PDLA），以及（jí）由L-LA和D-LA共聚合成的聚（jù）（D, L-LA）（PDLLA）。

从PLA的化学结构可以推（tuī）断，PLA主链中的大量酯键是其具有良好降解性能的关键。在堆肥（高温、高湿度和微生物作用（yòng））条件下，PLA只需几个月的时间就能充分（fèn）降解为H2O和二氧化碳（CO2），经植（zhí）物光合作用实现循环再（zài）生。

此（cǐ）外（wài），PLA还（hái）能在人体内降解，其水解产物LA可以被（bèi）人体吸收利用，这一优异的生物相容（róng）性使其在生物医药领域展现出了极高的应用价值。

除了优异（yì）的生态（tài）友好性、生物可降解（jiě）性和生物相容性外（wài），PLA还具（jù）有与传统石油基塑料相媲美的物理性质。

PLA因其优良的热成型性，能（néng）够通过（guò）挤出成型、吸塑成型、淋膜、吹塑成型、注射成型（xíng）、纤维纺（fǎng）丝、发泡等方式加工成各（gè）种各样的塑料制品，具有（yǒu）广泛的适用性（xìng）。

然而（ér），PLA在应用中也（yě）暴露出一些（xiē）不足，如易发（fā）生脆断（duàn）、降解周期不可控、生物相容性不足等等。

针（zhēn）对PLA的这些问题，科学家也在积极寻找解决方案。例如（rú），通过（guò）共混、共聚、纳米复合、立构复合等手段（duàn）进一步改善了PLA的韧性、降解（jiě）周期可调控性、亲水性、抗菌性等性能，大大拓宽了（le）PLA的应用范围。

PLA的应用与发展

PLA其实并（bìng）不陌生，在你（nǐ）生活中的各个方面都可能会遇到。

从吃的角（jiǎo）度来说，在近几年外卖、快递和餐饮行业快速发展（zhǎn）的背景与（yǔ）国家出台的“禁塑令”等政（zhèng）策的共同推动下（xià），PLA产品的商（shāng）业化大步向前发展。像我们日常喝（hē）奶茶，除了纸吸管，现在比较常用的也是PLA吸管。

从穿的角度，通过PLA与抑菌剂共混制造（zào）的PLA服饰受到消费（fèi）者青睐。

从日常使用的角（jiǎo）度，经过增塑增韧（rèn）改性的PLA应用于日用品外壳和儿童（tóng）玩具，能够有效防（fáng）止儿（ér）童摄入（rù）有害塑料微粒。

从医学（xué）使用上来看，通过改善PLA亲水性和生物相容性，并加强PLA降解时（shí）间的控制，使PLA血管支架、可吸收材料、外科手术缝合线等生（shēng）物医用（yòng）高分子也逐步投入使用。

此（cǐ）外，PLA地膜、沙障（zhàng）等材料具（jù）有广阔市场，对环境（jìng）治理具有重要意义，具有十分庞大的应用市场。

现如今，国内PLA产能（néng）约25万吨/年，但近几年PLA需求（qiú）量呈上升趋势。目（mù）前，各企业在建或计划建设PLA生产线（xiàn）总产能已超过150万吨/年，预（yù）计在未（wèi）来3−5年（nián），PLA将（jiāng）得到更（gèng）广泛的普及。

尽管国内PLA产业发（fā）展迅速（sù），但仍面临两大（dà）挑战。一是（shì）产业关键技术（shù）亟需提高，二是PLA生产成本还需进一步降低。目前PLA生产成本比常用石油基塑料高3倍甚至更多，导致其难以实现对传统塑（sù）料的替代。除了（le）在生产技术（shù）上降低成本（běn），还需加强PLA产业布局，加快（kuài）PLA生产线建设（shè），使其成本降到与（yǔ）传统塑（sù）料相当的“白菜（cài）价”。

结语

当前，PLA因其优异的（de）生物降解性（xìng）、生物相容性和广泛（fàn）的适用性等优势已在日常生活、生物医药研发、农业生产、纺织、工程制造（zào）等（děng）方面取得（dé）一席之地，但与发展百年的石油（yóu）基（jī）塑料相比，PLA较高的生（shēng）产成本与复杂（zá）的生产工艺仍是阻碍其广泛普及的主要原因（yīn）。

如今，在“双碳（tàn）”战略实施和禁塑令的推动下，PLA迎来了市场发（fā）展新机遇，这种由谷物生产的塑料（liào）实现了“源于自然，归于自然”环保理念，为解决（jué）塑料污染问题指明方向。也许有一（yī）天，我们能够（gòu）将环保（bǎo）可降解的塑料全面普及，既能享受塑料产品带来的便捷，也能实现与自然的（de）和谐共处。

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资料来（lái）源（yuán）：科普中国

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