文章导读
生物塑料的可降解特性为全球塑料污染问题提供了一种潜在的解决方案。目前大部分生物塑料废弃物实际上都存在于餐厨垃圾中，因此厌氧消化技术在处理餐厨垃圾的同时，也可成为一种可循环、节能的生物塑料废弃物处理策略。
尽管生物塑料在食品包装中应用前景巨大，但少有科学家关注到解决生物塑料与餐厨垃圾的厌氧协同消化问题。近期，来自伦敦帝国理工学院的 Sarah Kakadellis 及其团队在 Environments 期刊上发表的文章，展望了一系列有关“生物塑料与餐厨垃圾厌氧共消化”未来可能的研究方向，该研究将促进生物塑料在循环经济框架内的推广利用。
研究过程
生物塑料和传统塑料一样，由一系列原料、性质和用途不同的聚合材料组成 (如表1所示)。只有以生物基为材料生产的或者生物可降解的的塑料材料，才能归类为生物塑料，而本文仅关注生物可降解塑料 (Biodegradable Bioplastics, BBPs)。
表1. 最常见的几种用于工业生产的生物塑料原料。
大部分 BBPs 产品都应用于食品包装，目前已存在一系列方法来检测 BBPs 在各种环境中的生物降解速度和程度，但很少有研究关注到厌氧共消化餐厨垃圾和 BBPs。本文首先评估了欧洲地区生物经济背景下有机废物的处理方法，同时对目前 BBPs 和餐厨垃圾厌氧共消化的研究进行了批判性讨论。
生物经济背景下的有机固废管理
为了解决水、食物和能源三大资源短缺问题，如今城市固体废弃物的有机成分 (比如餐前垃圾、餐厨垃圾和园林废弃物) 也逐渐实现资源化利用，学者们认为这是一条可循环的、可产能源的废弃物管理策略。
欧盟地区每年产城市生活垃圾中有 100Mt 有机成分，但仅有约25%通过分类收集后经过堆肥和厌氧消化实现循环利用，其余大部分会被填埋和焚烧。目前欧盟成员国已陆续出台了城市垃圾的分类回收和减量政策，从源头和收集过程中实现减量化的目标。与此同时，世界其他国家的重要城市也陆续推出了餐厨垃圾分类收集的方案，以此响应国家立法框架。针对废弃物回收的立法，废弃物回收计划提出，应从简单的废弃物管理战略转向更全面的能源生产系统。
表2. 欧盟循环经济的目标和时间线。
由于在环境、社会和经济方面的优势，厌氧消化技术越来越被认为是解决食品垃圾的最充分和可持续的技术。食品包装离不开塑料，因此当我们探索从填埋和焚烧转移食物垃圾的替代方案时，食品垃圾及其包装必须被视为一个共同体。
BBPs 厌氧降解相关实验设计
方案1：尝试不同成分的原料组合，通过平衡营养生态位来提高厌氧消化的工艺稳定性和效益，特别是尝试富含氮元素的养殖场废弃物和餐厨垃圾，基于该领域的研究再进一步拓宽厌氧消化过程中 BBPs 消解的特征。
方案2：尝试不同的底料比例，一是基于挥发性固体为基础确定共基质比 (比如餐厨垃圾：塑料=1：1、2：1或4：1)，以实现最佳的产沼气效率；二是共基质比要符合实际情况 (餐厨垃圾中大约含有2~5%的塑料含量)，偏向于塑料降解目标。
方案3：针对不同厌氧消化工艺，缩短餐厨垃圾与 BBPs 厌氧共消化过程中的水力停留时间。
方案4：研究可行的聚合物预处理方式，比如厌氧消化前碱处理促进聚合物溶解或者尝试不同的厌氧消化温度，但同时需要考虑到成本和环境污染等负面问题。
方案5：针对聚合物本身的特性 (固有的物理、化学和生化特性，以及产品的形状、厚度、层数等)，设计适合目标 BBPs 的厌氧共消化试验。
方案6：微生物强化技术促进 BBPs 的在厌氧消化过程中的分解，结合微生物组学方法揭示 BBPs 分解与微生物群落代谢之间的相互联系和干扰。
结论与展望
生物塑料虽然有助于建设一个可持续发展的未来，但同样须要干预未来可能的生物塑料污染问题。本文虽然强调研究食物垃圾厌氧消化中 BBPs 降解工艺，但实现生物塑料的可持续发展需要一种系统思维方法，在有效和广泛地容纳 BBPs 之前，仍有许多业务、后勤、立法和经济问题有待解决。应对生物塑料污染问题，应从其产生到降解的整个生命周期过程着手，综合考虑当地的法律、经济和消费者行为等影响因素，加强制造商、零售商、地方当局、工厂经营者、农民、消费者和决策者之间的沟通，建立更有弹性和可持续的供应链。
