甘蔗完全生物降解地膜的開發(fā)與利用,報告人：林希昊 2010 年10月22日,一、前言,生物分解性塑膠材料是目前高科技產(chǎn)業(yè)之重要課題之一，尤其是在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥裝置、紡織等領(lǐng)域上有廣泛的應用。 農(nóng)用塑料地膜是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)資料。農(nóng)用地膜具有保濕、保溫、抗蟲、防病、抑制雜草生長等作用，有利于作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量，提高農(nóng)業(yè)效益。我國是世界上人口最多而農(nóng)業(yè)資源相對不足的發(fā)展中國家，農(nóng)用地膜技術(shù)的廣泛使用提高了我國農(nóng)作物的產(chǎn)量，極大地促進了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，目前農(nóng)膜在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。,農(nóng)膜覆蓋技術(shù)的廣泛應用在極大地促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，也給我國的生態(tài)環(huán)境造成了較大的“白色污染”。由于塑料地膜以化纖作原料，其主要成分為聚丙烯，聚氯乙烯，可在田間殘留幾十年不降解。農(nóng)用地膜使用的時間越長，土壤中殘留的塑料薄膜碎片越多，將造成土壤板結(jié)、通透性變差、地力下降，嚴重影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量，造成農(nóng)作物減產(chǎn)。 因此，環(huán)保型可降解地膜，是解決目前制約我國乃至世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略途徑。,連續(xù)8年應用普通膜的蔗田地膜殘留嚴重,降解地膜是我國今后農(nóng)用地膜的發(fā)展方向,二、目前我國應用降解地膜的種類,（一）光降解地膜 國內(nèi)對光降解地膜的研究內(nèi)容主要是添加型光降解地膜。研究重點是使用光穩(wěn)定劑等方法控制其降解速度。 光降解地膜的缺點：一是易受外界環(huán)境的影響，難以控制其降解速度；二是大田覆蓋使用時，埋入土壤中的部分不能被降解，因此它的應用受到限制。,（二）光生物降解地膜 光生物降解地膜是在通用高分子材料(如PE)中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和作為微生物培養(yǎng)基的生物降解助劑等制作而成。這些地膜具備保溫、保濕和力學性能，而且可控性好，誘導期穩(wěn)定，在曝曬條件下，當年可基本降解成粉末。在無光條件下，也可以促進微生物繁殖生長。 光生物降解地膜雖然把地膜降解成小顆粒，短期內(nèi)對作物生長不會有太明顯的負面影響，不過隨著使用時間的延長，土壤中塑料顆粒逐漸增加，會影響作物根系的生長，甚至減產(chǎn)。另外，非常難清除降解后的塑料小顆粒，可以說用人工方法無法清除，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。,（三）生物降解地膜 生物降解地膜是在自然條件下，可被土壤微生物分解的最重要的一類降解地膜。 生物降解地膜的降解機理：通過微生物侵蝕塑料薄膜后，分泌的酶使水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片，生成新的小分子化合物，直至最終分解成CO2和H2O，這種降解方式屬生物化學降解。 生物降解地膜按照降解機理和破壞形式可分為添加型可生物降解地膜和完全生物降解地膜兩種。,1、添加型生物降解地膜 添加型生物降解地膜，是在不具有生物降解特性的通用塑料基礎(chǔ)上，添加具有生物降解特性的天然或合成聚合物或生物降解促進劑、加工助劑等，經(jīng)混合制成。目前，添加型可生物降解地膜，主要由通用塑料、淀粉、相容劑、自氧化劑、加工助劑組成。其典型品種為聚乙烯淀粉可生物降解地膜。 針對可生物降解地膜中除添加淀粉能夠降解外，剩余大量PE或聚酯仍然殘存而不能完全生物降解，還會對環(huán)境造成污染。 2、完全生物降解地膜 完全生物降解地膜是由能被微生物完全分解的物質(zhì)組成的塑料薄膜，該物質(zhì)主要來源于淀粉、纖維素、殼聚糖及其他多糖類天然材料，其降解的最終產(chǎn)物為CO2和H2O，可完全為自然界消納，也不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。其主要品種有聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基丁酸酯(PHB)等。此外聚乙烯醇也可被水及微生物完全降解。,生物降解地膜存在的問題 （1）在經(jīng)濟性方面，可生物降解地膜（特別是完全生物降解地膜）價格高，加之性能尚未充分完善，不易推廣應用。 （2）使用性能方面需要改進。多數(shù)可生物降解地膜還存在力學性能、耐水性不太好、濕強度差等特點。 無論從環(huán)境保護角度，還是為緩解石油資源日益枯竭的壓力，開發(fā)可再生資源，加強生物降解地膜的研究開發(fā)都具有重要意義，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。,三、甘蔗完全生物降解地膜的開發(fā),近年來由于地膜在甘蔗上的應用，對甘蔗農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成的“白色污染”問題越來越嚴重。造成土壤板結(jié)、通透性變差、根系生長受阻，導致甘蔗減產(chǎn)。 地膜下雜草滋生，形成與甘蔗競爭局面，影響甘蔗生長。 此外，近年來，甘蔗地下害蟲越來越嚴重，導致甘蔗嚴重減產(chǎn)。 因此，開發(fā)甘蔗完全生物降解防蟲除草地膜，對減少甘蔗地下害蟲危害，防治雜草，提高甘蔗產(chǎn)量有重要的意義。,（一）甘蔗完全生物降解地膜的合成和降解機理 甘蔗完全生物降解地膜是主要是以淀粉、纖維素、木質(zhì)素等為原料，添加一些除草劑、防蟲劑等吹制而成。在地膜使用過程中，由于地表水的蒸發(fā)，膜下表面凝結(jié)成水珠，使膜內(nèi)除草劑、防蟲劑溶解在水珠中，隨水珠回滴到地表，從而在地面表土層形成藥膜層，起到封閉殺草的作用。地膜通過微生物的分解作用，最終分解成為CO2和H2O，同時也有利于甘蔗的光合作用。,甘蔗完全生物降解地膜的加工流程,淀粉、纖維素、木質(zhì)素等原料,除草劑、防蟲劑等,改良材料添加劑、助劑,加熱、干燥、高速捏和,吹塑成型,收卷入倉,機器設備,（一）生物完全降解農(nóng)用地膜的概念,1、生物完全降解農(nóng)用地膜是指曝露于自然環(huán)境條件下，在光、熱、水、氧、污染物、微生物、昆蟲以及風、砂、雨及機械力等聯(lián)合作用下，引起降解的一類新型地膜。 2、生物完全降解農(nóng)用地膜分為覆蓋期和降解期兩個階段： 1）覆蓋期：農(nóng)作物需要保溫、保濕、保墑的時間段。 2）降解期：覆蓋期滿開始進入降解的時間段。,（二）完全生物降解地膜降解過程：,（二）完全生物降解地膜降解過程：,（二）完全生物降解地膜降解過程：,（二）完全生物降解地膜降解過程：,（三）產(chǎn)品特點,1、覆蓋時間可控，根據(jù)使用地區(qū)自然條件及作物的目標覆蓋期限，按照用戶的要求量身定制配方，控制覆蓋時間，達到覆蓋時間后自動降解。 2、節(jié)約勞動成本，使用后即自動降解，無需撿膜（回收）。 3、徹底降解，無二次污染。,（四）降解特點,進入降解期的地膜膜面整體顏色變暗，橫向拉力和縱向拉力減弱；膜面開始出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋，隨著降解期的延長，膜面逐漸呈現(xiàn)出糖衣狀，并逐漸消融。由于土壤表面與土壤內(nèi)部環(huán)境的不同，埋在土壤里的地膜比土壤表面的地膜降解速度稍慢，但對農(nóng)藝活動無影響，無需回收。,（五）使用說明,1、使用方法和普通地膜一樣，請在保質(zhì)期內(nèi)使用。 2、開封未使用完的產(chǎn)品必須包裝封嚴。 3、產(chǎn)品存放在通風、陰涼、干燥的庫房內(nèi)，避免陽光曝曬及雨淋，并遠離污染源、熱源，防鼠、防蟲。 4、與其它物品如農(nóng)藥、化肥、化學藥品等分開運輸和存放。,甘蔗完全生物降解地膜研發(fā)進展 1、初步確定與公司共同合作開發(fā)的方式進行。充分利用公司的資源，加強合作，共同開發(fā)新產(chǎn)品。 2、已經(jīng)開發(fā)出甘蔗完全生物降解地膜，并進一步進行性能改良。 3、經(jīng)過討論初步認為氯蟲苯甲酰胺、草甘磷、阿特拉津等藥劑理論上符合產(chǎn)品加工要求，但還需要進一步嘗試。 4、確定開發(fā)甘蔗完全生物降解地膜、完全生物降解除草地膜、完全生物降解防蟲地膜、完全生物降解防蟲除草地膜等4個產(chǎn)品。,甘蔗完全生物降解地膜目前需要解決的問題 1、加工過程中藥劑的選擇與添加 原料必須是中性、耐熱穩(wěn)定性較好，不容易光解，易溶于水。選擇有效農(nóng)藥，對環(huán)境污染較少，無毒或低毒的原料。 2、分解時間控制 根據(jù)甘蔗生長期，開發(fā)具有較長分解時間的地膜，以滿足甘蔗整個生長期的需要。 3、加工成本 加工原料較貴，造成了產(chǎn)品本身價格較高。 4、研發(fā)資金來源有限 如何解決資金來源，有待大家的支持！,