視覺中國供圖 

◎本報記者 李 禾

一次性醫用防護口罩已成為(wei) 人們(men) 日常生活的必備品。據世界衛生組織估算，2020年，全球至少生產(chan) 了1290億(yi) 個(ge) 口罩，其中大多數是一次性醫用防護口罩。若得不到妥善處理，這些口罩將對生態環境構成嚴(yan) 重威脅。日前，中國科學院院士、中國生物工程學會(hui) 理事長高福在湖北武漢舉(ju) 行的第十五屆中國生物產(chan) 業(ye) 大會(hui) 上呼籲，當前生物產(chan) 業(ye) 界亟須推動產(chan) 學研結合，促進可降解材料在一次性醫用防護口罩上的應用，減少環境負擔。

常見的、可用來生產(chan) 一次性醫用防護口罩的生物可降解材料有哪些？這些材料是如何實現既能過濾有害物質又能降解的？生物可降解一次性醫用防護口罩是否已經實現產(chan) 業(ye) 化應用？帶著這些問題，科技日報記者采訪了相關(guan) 專(zhuan) 家。

廢棄一次性口罩對環境構成威脅

一次性醫用防護口罩（以下簡稱口罩）一般由麵罩、口罩帶和鼻夾三部分組成。

生態環境部固體(ti) 廢物與(yu) 化學品管理技術中心危險廢物管理技術部主任鄭洋說，口罩的麵罩部分一般分為(wei) 3層，最外層、最裏層都是無紡布，中間層是熔噴布。這三層雖然名稱不一樣，但主要原料都是聚丙烯（PP），屬於(yu) 不可降解塑料。

記者查看了多款口罩的“產(chan) 品結構組成”，除了麵罩由聚丙烯組成之外，口罩帶的主要材料也是聚丙烯無紡布。鼻夾則用聚乙烯（PE）來包裹細鐵絲(si) ，而聚乙烯也屬於(yu) 不可降解塑料。

廢棄口罩處理不當會(hui) 導致環境問題。“如果把這種口罩扔到自然環境中，降解時間可能要幾十年到幾百年。”鄭洋說。

北京化工大學材料科學與(yu) 工程學院教授丁雪佳也表示，口罩的過濾材料，本質上是一種塑料，需要長達450年時間才能被分解。

有分析報告指出，2020年，全球至少有15.6億(yi) 個(ge) 口罩因處理不當流入海洋中，部分廢棄口罩入侵野生動物的棲息地。大量廢棄口罩將直接對海洋生物、鳥類的生存，以及漁業(ye) 、水產(chan) 養(yang) 殖等造成影響。

廢棄口罩對生態環境的危害不止肉眼可見的這些。與(yu) 其他材料相比，熔噴布和無紡布的纖維直徑極細，口罩的使用過程又加劇了纖維之間的機械磨損，形成了更多微塑料。研究表明，未使用過的口罩，微塑料平均釋放量為(wei) 71—308個(ge) /隻；使用後的口罩，微塑料平均釋放量增加到682—1918個(ge) /隻。在海洋中，這些微塑料很容易被魚類、蝦等生物攝入，從(cong) 而進入食物鏈，最終進入人體(ti) 。

用聚乳酸製成生物可降解口罩

對此，丁雪佳說，使用可降解材料製作口罩，能有效緩解廢棄口罩對生態環境的壓力。

當前，國內(nei) 市場上已出現多款生物可降解口罩，其主要材料是聚乳酸（PLA）。比如蚌埠豐(feng) 原塗山製藥有限公司生產(chan) 的全降解聚乳酸環保口罩，用生物基可降解材料聚乳酸替代聚丙烯，由這種材料製作而成的口罩可在自然環境下分解為(wei) 水和二氧化碳，不會(hui) 增加生態負擔。納通醫用防護器材（天津）有限公司生產(chan) 的生物基可降解口罩，主要成分也為(wei) 聚乳酸，鼻夾為(wei) 聚乳酸和聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）共混，口罩帶為(wei) 聚乳酸與(yu) 氨綸共混，這些材料均可實現堆肥降解，降解周期約為(wei) 6個(ge) 月。

聚乳酸為(wei) 何能成為(wei) 生物可降解口罩的主要材料？這與(yu) 聚乳酸本身的特性有關(guan) 。

中國化學纖維工業(ye) 協會(hui) 撰寫(xie) 的《聚乳酸纖維產(chan) 業(ye) 發展報告》（以下簡稱《報告》）顯示，聚乳酸具有較好的力學性能、吸濕透氣性、抑菌性，以及良好的生物可降解性和生物相容性，聚乳酸製成的織物手感柔軟……這些性能使得聚乳酸能夠廣泛應用於(yu) 服裝、家紡和醫用衛生材料等領域。

中國化學纖維工業(ye) 協會(hui) 市場推廣部副主任王永生說，在正常溫度與(yu) 濕度下，聚乳酸及其產(chan) 品相當穩定。但在一定溫度和濕度的自然環境中，比如在沙土、淤泥和海水中，聚乳酸能被自然界中的微生物完全降解，最後分解成水和二氧化碳。

“聚乳酸具有100%的生物相容性，是一種安全無刺激的聚酯類物質，即使進入人體(ti) ，也能在人體(ti) 內(nei) 完全分解為(wei) 水和二氧化碳，再經人體(ti) 循環排出體(ti) 外。在其分解過程中，產(chan) 生的中間產(chan) 物乳酸也是人體(ti) 肌肉會(hui) 產(chan) 生的物質，可以作為(wei) 碳素源被人體(ti) 吸收，完全無毒性。”中國化學纖維工業(ye) 協會(hui) 總經濟師、中國化學纖維工業(ye) 協會(hui) 生物基纖維專(zhuan) 業(ye) 委員會(hui) 秘書(shu) 長李增俊說。

在生物可降解口罩研發和使用方麵，除了聚乳酸外，還有多種技術路線。如韓國科學技術院開發出了一種功能性和生物可降解的聚合物過濾膜，過濾膜由PBAT基質與(yu) 十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和蒙脫土（MMT）黏土混合而成，在靜電紡絲(si) 過程中，可在材料表麵自發演變放大抗菌、抗病毒活性，以及長時間持續保留吸附粉塵和飛沫的靜電。

來自印度尼西亞(ya) 加劄馬達大學的兩(liang) 名生物技術研究人員提出，可用菠蘿葉製成生物可降解一次性口罩。由於(yu) 用菠蘿葉的天然纖維代替了塑料，因此其在進入土壤後，可在微生物作用下，快速降解。

生物可降解材料產(chan) 業(ye) 化麵臨(lin) 挑戰

但是聚乳酸等生物可降解材料要實現產(chan) 業(ye) 化應用，還麵臨(lin) 著諸多挑戰。《報告》顯示，在禁塑限塑的推動下，聚乳酸已成為(wei) 我國行業(ye) 發展熱點。2022年，我國聚乳酸纖維產(chan) 能達到9.8萬(wan) 噸，產(chan) 業(ye) 快速增長。聚乳酸產(chan) 業(ye) 鏈集生物發酵、化學、化工、高分子材料加工等技術於(yu) 一體(ti) ，具有技術門檻高、技術集成度高等特點。目前，我國聚乳酸產(chan) 業(ye) 整體(ti) 仍處於(yu) 起步階段，規模化、低成本、高性能技術還亟待提高。

2023年1月，工業(ye) 和信息化部等六部委印發《加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案》，提出到2025年，非糧生物質原料利用和應用技術基本成熟。當前，聚乳酸原料主要為(wei) 澱粉質原料，李增俊說，在“不與(yu) 人爭(zheng) 糧、不與(yu) 糧爭(zheng) 地”原則製約下，應開展秸稈、玉米芯、生物質甘油等的應用開發，拓寬聚乳酸原料來源。

王永生說，我國聚乳酸生產(chan) 企業(ye) 規模較小，生產(chan) 成本較高，亟須破解聚乳酸原料多元化、國產(chan) 化等難題，補齊聚乳酸聚合和製備技術短板，降低生產(chan) 成本。

當前，聚乳酸主要應用於(yu) 紡織服裝、日用包裝材料、農(nong) 用地膜、口罩等領域。王永生說，要揚長避短，發揮聚乳酸性能特點和優(you) 勢，有針對性地開發下遊產(chan) 品。要重視下遊應用拉動作用，針對聚乳酸應用規模較小的現狀，促進研發、生產(chan) 、應用、裝備等產(chan) 業(ye) 鏈上下遊協同發展，進一步擴大聚乳酸應用規模，提高其有效供應能力。

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