PLA生物塑料争议：包装行业宠儿的环保成色受拷问

今年夏天，巴黎奥运会期间，埃菲尔铁塔附近的Cass Pocha户外餐饮摊位上，消费者使用的PLA杯子被投入专门的回收箱。这一场景源于Cass啤酒、TotalEnergies Corbion与韩国装瓶商Sansu的合作。大型体育赛事或节庆活动，尤其是在禁止某些塑料包装的城市，常使用聚乳酸（PLA）制成的食品饮料包装。

一次性包装是PLA最大的终端用途，且需求持续增长。全球PLA市场（包括农业、纺织和3D打印应用）预计到2032年将实现近12%的复合年增长率，届时市场规模可能超过30亿美元。然而，随着PLA包装市场的扩大，围绕其环保属性的争议也日益激烈。

PLA的起源

一个世纪前，美国化学家、发明家华莱士·卡罗瑟斯在杜邦公司崭露头角，当时材料科学专注于创造新型合成材料。卡罗瑟斯对长链化学物质的实验促成了合成聚合物尼龙和氯丁橡胶的诞生，对社会产生了深远影响。在此期间，卡罗瑟斯还将一种天然资源——乳酸——塑化。1932年，他发现这种从植物淀粉中提取的化学物质可以转化为PLA塑料。

此后数十年，PLA未获商业关注，直到生物医学工程师发现它适用于支架、缝合线等植入式器械。美国食品药品监督管理局（FDA）在20世纪70年代初批准PLA用于生物医学。80年代末，农产品公司嘉吉开始探索从每年加工的大量玉米中提取新产品。将玉米糖发酵成乳酸为PLA提供了原料，嘉吉化学家开始试验大规模生产PLA。2002年，嘉吉在内布拉斯加州布莱尔开设PLA工厂，品牌名为NatureWorks。

“当时，人们非常关注碳足迹和塑料废弃物的初步想法，”曾任NatureWorks全球营销与传播总监的Leah Ford表示。她还提到，由于化石资源成本上升，人们对材料去化石化的兴趣日益浓厚。这发生在美国水力压裂热潮之前，后者显著改变了经济格局。此后，石油和天然气在石化行业的占比不断增加，预计到本世纪中叶将占石油需求的一半。

尽管面临这些阻力，PLA凭借其在工业堆肥设施中完全生物降解的能力，在利基包装应用中站稳了脚跟。如今，NatureWorks生产15万吨名为Ingeo的PLA，由嘉吉和泰国公司PTT Global Chemical各持股50%。该公司还在泰国建设第二家工厂，年产7.5万吨以甘蔗为原料的PLA。这一产量与TotalEnergies Corbion在泰国以甘蔗为原料的年产量相当。ADM最近以高建设成本为由，取消了在伊利诺伊州建设类似规模工厂的计划。

非营利组织Clean Production Action在其GreenScreen认证计划中，将PLA视为更优选的生物塑料之一，该计划评估毒性等类别。

另一种一次性塑料

尽管PLA具有环保资质，但仍受到审视。非营利组织Beyond Plastics在7月的一份报告中声称，由石油替代品制成的塑料（如PLA）并不一定比石油基选项更好。该组织主席Judith Enck当时表示：“生物塑料缺乏监管，使公司能够将其产品宣传为比传统塑料更环保，而无需满足安全、毒性、气候变化影响或降解时间等标准。”Beyond Plastics的报告还批评了可生物降解产品研究所（BPI），该机构与品牌合作，基于ASTM国际的可堆肥塑料测试标准制定并颁发可堆肥认证。Beyond Plastics指责BPI存在固有利益冲突，因其董事会成员来自包括巴斯夫和TotalEnergies Corbion在内的全球最大石化公司。

BPI对报告作出回应并反驳其结论。执行董事Rhodes Yepsen在采访中表示，BPI董事会成员必须为组织宗旨的最佳利益行事，即使这可能与其业务运营冲突。他以BPI禁止任何经认证产品含有PFAS化学品为例，这超出了ASTM标准的要求。“我们有记录表明，我们的会员和董事会愿意支持这些大胆举措，”他说，并补充说与行业代表的合作是BPI制定严格且广泛接受的认证的关键。BPI使用第三方测试机构DIN Certco来认证产品。

Enck拒绝采访，但通过电子邮件表示“自愿的自我执行标准不起作用”，并认为对于BPI认证产品，无法缓解董事会成员的利益冲突。她呼吁制定联邦可堆肥标准，并表示联邦贸易委员会（FTC）的绿色指南（包含禁止虚假或误导性可堆肥声明的内容）不够充分且未得到执行。FTC目前正在审查其环境营销绿色指南，更新可能于今年发布。

Yepsen同意应审查新材料，且社会需要摆脱一次性包装。“我们不主张从传统塑料到可堆肥塑料的一对一替换，”他说，但他也认为可堆肥生物降解材料是“非常有价值的解决方案”，并担心“随意戳破可堆肥解决方案”会让消费者除了“现有”材料外别无选择。

性能、成本与生命周期

PLA的可持续性形象是品牌采购决策的关键，但其性能属性和成本对买家同样重要，甚至更重要。与更常用的PET相比，PLA耐热性低，气体和水蒸气阻隔性较差，限制了其在某些食品包装中的应用。它用于食品服务杯、翻盖盒、吸管和餐具。PLA仍比传统塑料更贵。

Ford拒绝透露Ingeo的定价。NatureWorks和TotalEnergies Corbion销售耐高温PLA树脂，用于一次性咖啡胶囊等应用。Ford表示，为耐高温设计的Ingeo牌号仍旨在通过可堆肥性测试。她还提到，英国茶叶品牌PG Tips已将其茶包（以前由可堆肥纤维素和聚丙烯制成）替换为可堆肥PLA。麦当劳和星巴克也在要求可堆肥食品服务用具的地区使用涂有Ingeo PLA的纸杯。

撇开性能和成本，很难找到明确比较植物基可堆肥塑料（如PLA）与石油基不可堆肥塑料环境效益的数据。研究表明，PLA生产比传统塑料排放更少的温室气体。TotalEnergies Corbion引用欧洲塑料贸易组织、内部来源及其科学家进行的PLA生命周期评估，声称其PLA的碳足迹比“大多数传统化石基塑料”低75%。

密歇根州立大学教授、生物塑料专家Ramani Narayan表示，生命周期评估（LCA）是重要工具，其PLA研究可追溯至20世纪90年代嘉吉资助其实验室时。他认为应始终进行LCA，以确保“在排放或PFAS等化学品使用方面没有危险信号”。然而，Narayan补充说，LCA可能因“边界设置”而讲述特定故事，即考虑哪些输入或输出。LCA对玉米乙醇的可持续性得出了非常不同的结论。

Narayan经常听到对PLA可持续性的批评，因为在美国它由玉米制成（在亚洲由甘蔗制成）。他说，嘉吉等生产商从玉米中生产多种产品，包括动物饲料和工业用玉米淀粉。他认为，这使得PLA需求为农民增加了价值。生产乳酸所需的糖可从食物垃圾中提取，这将具有最低的环境成本，但建立供应链的系统很复杂，目前PLA并未大规模从废料中获取。

考虑LCA时，另一个关键因素是它是否仅关注采购和生产（即“摇篮到大门”），还是也包括生命周期结束因素（即“摇篮到坟墓”）。此外，并非所有LCA都考虑农业的环境影响，如种植作物所需的土地和水。TotalEnergies Corbion的LCA确实包括土地利用变化，但未考虑生命周期结束因素。学者表示，这一点很重要，因为PLA成品储存二氧化碳，在工业堆肥环境中，随着PLA生物降解，二氧化碳会再次释放。

今年早些时候，非政府组织塑料污染联盟与Eunomia Research & Consulting合作发布了一份专门针对PLA的报告，题为“生物塑料是垃圾”。该报告聚焦于PLA制造商依赖的工业化农业系统对气候的影响，并表示此类农业企业可能通过空气和水污染损害弱势的围栏社区。石化工厂周围的公共健康影响也有据可查。

可堆肥性因素

支持者表示，可堆肥食品包装（包括PLA产品）的另一个关键好处是，它有助于将包装中残留的食物转移到堆肥系统。美国环保署估计，美国食物垃圾的排放量相当于42座燃煤电厂的温室气体排放。Narayan表示，BPI认证向行业和利益相关者表明，“包装符合工业堆肥要求，不会造成问题，不会在环境中持久存在和积累”。

在发现实验室中的可堆肥性并不总能转化为实际设施中的可堆肥性后，堆肥制造联盟开始提供自己的测试服务，并发布经证明可堆肥的包装材料清单，按工业堆肥系统类型分类。该清单包括某些PLA产品。PLA的其他生命周期结束选项可能包括机械或化学回收，但市场选择有限，Packaging Dive未发现任何美国主要城市建议在其计划中回收PLA。

NatureWorks的Ford证实：“在美国，PLA回收并未广泛开展，主要原因是规模问题。市场上PLA数量不足，回收商分类或收集PLA不经济。”这意味着，如果消费者无法将材料送往工业堆肥设施，它很可能进入垃圾填埋场或焚烧炉。加州堆肥联盟执行董事、美国堆肥委员会董事会成员Neil Edgar对此表示担忧。“想法是，如果PLA完全堆肥，就不会有问题，”他说，“但这是一个很大的‘如果’。”Edgar估计，目前使用的所有PLA包装中，实际被堆肥的极少。

塑料污染联盟的报告指出，缺乏堆肥基础设施以及PLA在垃圾填埋场或乱扔时可生物降解的事实令人担忧。报告总结道，如果没有“适当的政策和法规来减少或消除意外和负面的生产后果”，PLA不一定是一种可持续的选择。根据BioCycle 2023年对住宅堆肥系统的调查，美国只有约12%的家庭可使用市政支持的路边或投放点食物垃圾收集系统。此类堆肥系统正在增长，这得益于要求各州发展有机物回收基础设施的政策，但传统塑料污染问题导致一些堆肥商停止接受可堆肥包装。

此外，美国农业部规定，如果堆肥商希望将其产品认证为有机产品，则堆肥中不得含有合成物质，这意味着他们不能接受PLA。去年，BPI提交了一份规则制定请愿书，要求该机构修改其允许的堆肥原料法规，将符合ASTM国际可堆肥标准的材料纳入其中。该机构将于10月下旬的会议上考虑该请愿书。如果标准不变，根据有机法规销售产品的堆肥商将需要继续过滤PLA和其他可堆肥包装材料。

进入垃圾填埋场的PLA（无论是由于工业堆肥不可用还是在预处理阶段被过滤掉）都会碎裂并可能随时间分解，释放出比二氧化碳更强的温室气体。“在那些（厌氧）条件下，生物环境将其转化为甲烷，”Narayan说。甲烷在100年内的效力是二氧化碳的25倍。NatureWorks委托2011年的一项研究发现，PLA释放的甲烷量取决于多种变量，包括地理位置和垃圾填埋场管理实践。至于乱扔因素，即使在废物收集基础设施良好的地区，一定程度的乱扔也被认为不可避免。