煤基PGA：莫问出身看表现

苏更林

治理“白色污染”并不是要消灭塑料，而是要推广能与生态环境和谐相处的可降解塑料。那么，可降解塑料一定来源于生物质吗？未必！国家能源集团榆林化工有限公司推出的煤基PGA就是一种绿色环保的新型可降解塑料产品，其降解性能和生物相容性一点都不亚于生物基塑料。那么，PGA都有哪些用途呢？

走进医学，缝合线的翘楚

PGA的中文名称叫作聚乙醇酸（Polyglycolic acid），是一种具有良好生物降解性能的合成高分子材料。所谓生物降解，说的是由于生物作用尤其是酶的作用而引起的聚合物材料的降解。

根据生物降解环境条件的不同，可以分为多个降解场景。在堆肥化以及海洋环境条件下，聚乙醇酸具有很好的降解性，降解速率与纤维素相当；在工业堆肥或家庭堆肥条件下，聚乙醇酸只需120天就可以完全降解为水和二氧化碳；在海水环境中，聚乙醇酸28天后的降解率可以达到75.3%；甚至在自然环境中，它也能快速降解，并使其分子量和力学强度逐渐降低。

聚乙醇酸早期被用作手术缝合线。缝合线的使用约有数千年的历史，但最初采用的几乎都是植物材料（如大麻、棉花等），后来也开始使用动物材料（如猫肠等）。至于将合成材料用作缝合线，则是20世纪初期的事情了。如聚乙醇酸、丝绸、尼龙、聚酯、聚丙烯等聚合物都属于合成材料。

基于缝合线的吸收性，可以分为可吸收缝合线和不可吸收缝合线两大类。所谓可吸收缝合线，说的是手术缝合线在人体内能够完全降解，因此不需要进行拆除。

聚乙醇酸诞生于20世纪30年代，20世纪70年代被用作可吸收缝合线并获得商业上的成功，因此翻开了手术可吸收缝合线的新篇章。这显然与聚乙醇酸出色的性能密切相关，它不仅具有很好的降解性能，而且具有很好的生物相容性。

所謂生物相容性，强调的是材料与宿主之间的相容性。据悉，聚乙醇酸缝合线在人体内能够完全降解，主要以水解为主。降解产物乙醇酸作为一种天然代谢物，被人体吸收代谢后最终可降解为对人体无害的水和二氧化碳，并通过泌尿系统和呼吸系统排出体外。同时，聚乙醇酸还具有无毒害、无刺激性、无致癌性、组织反应极小等特点。

聚乙醇酸在生物医学领域的应用，除了作为可吸收缝合线之外，还被应用于药物释放、组织支架、血管修复、组织再生以及骨科固定等多个方面。

分段压裂，桥塞功不可没

油气开采行业看好聚乙醇酸，是因为聚乙醇酸是制作可降解压裂桥塞的理想材料。那么，桥塞是干什么的？又与油气开采有着怎样的联系？

原来，桥塞是油气开采的一个核心部件，主要作用就是用于井筒压裂作业期间的分区隔离。就拿涪陵页岩气的商业化开采来说，由于页岩气的成藏机理极为复杂，自然开采难度也就极高。说起页岩气的开采，有这样一个形象的比喻—开采传统天然气好比在“静脉中抽血”，而开采页岩气则如同在“毛细血管中抽血”。

对于常规天然气来说，由于其主要分布在地下多孔隙岩层中，所以一般采用排水式、自喷式进行开采就可以了。而页岩气主要蕴藏在泥页岩及其夹层当中，由于其“居住”的储集层非常致密，空隙比例和渗透性都特别小，甚至小到纳米量级，并且都彼此隔离，在自然状态下很难流动，因此不能采用常规的方法进行开采。

涪陵页岩气的商业化开采，采用的核心技术为水平井分段压裂技术。所谓水平井，是指在开采时需要先打竖井到含气层，然后再沿着页岩气层打水平井。所谓压裂技术，是指利用水力作用把页岩气从岩层里“挤”出来。至于分段，指的就是用桥塞把水平井分成若干段，从而集中力量进行各个击破。

桥塞的作用不容小觑，因为分段压裂离不开桥塞的“分割”。据称，在涪陵页岩气开采中，曾一度使用从美国进口的桥塞，价格昂贵。经过多年的技术攻关，我国国产桥塞于2016年被广泛应用于涪陵页岩气田。国产桥塞不仅性能优于进口桥塞，而且成本仅为进口桥塞的十分之一。

可降解桥塞的应用是油气开采中的一大技术进步，具有强度高、耐高压和耐温性能稳定等优点，在压裂作业后无需钻磨即可降解，可以直接实现井筒全通径作业，从而更好地满足油气井的生产需要。聚乙醇酸具有高强度、耐高温、降解快等方面的优势，是制造可降解桥塞的理想材料。

绿色包装，PGA未来可期

在食品工业高度发达的今天，包装占有举足轻重的地位。塑料作为一种新型材料，因其优势突出而在食品包装中备受青睐。然而，一次性塑料造成的环境问题一直令人担忧。在这样的背景下，绿色包装成为一种潮流。

崇尚绿色包装，首先要选择对环境友好的可降解包装材料。聚乙醇酸作为一种绿色可降解塑料，其最大的优势就是不会产生“白色污染”。聚乙醇酸材料的综合阻隔性能在现有聚合物材料中是一流的，并且具有很好的机械强度，在食品包装领域拥有美好的未来。

聚乙醇酸具有很好的汽/氧阻隔性能，并且基本不受环境温度的影响。由于氧气和水蒸气是影响食品品质的重要因素，因此具有对氧气和水蒸气的高阻隔性能对于保护食品的品质是至关重要的。同时，聚乙醇酸材料具有很高的机械强度，能很好地满足食品包装自动化的要求。

当然，食品包装安全第一。评价一个包装材料的安全性，主要是看包装材料的成分迁移是否会对人体健康构成威胁，是否符合国家有关标准。由于食品包装材料与食品本身会有接触，包装材料中的某些成分（尤其是小分子物质）难免会迁移到食品中。这些成分是否会导致食品中的某些成分超标，是否会污染食品而致食品产生异味，是否会引起食品变质，是否会因相互作用而发生褐变作用，都是需要考虑的问题。聚乙醇酸具有很好的生物相容性，并且最终降解产物为水和二氧化碳，具有很高的安全性。

当然，聚乙醇酸也存在成本高、韧性低的不足，不过可以通过产业化以及改性设计来解决。同时，聚乙醇酸在复合包装材料中也有着特殊的用途。比如，聚乙醇酸与聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等传统材料共混，可以提升材料的阻隔性能和力学性能。聚乙醇酸还可用作调控共混材料降解速率的改性剂。如利用聚乙醇酸与聚乳酸共混材料制成的一次性餐具，可以提高其耐高温性，并改善聚乳酸降解慢的不足。

有意思的是，有人用聚乙醇酸制作了一种复合包装材料，据说可以在保质期到期时改变颜色。原来，该包装由两层聚乙醇酸制成，并在两层之间插入了一个反应性化学层。当一层PGA降解完成后，就会露出反应性化学层，该化学层与空气反应就会发生颜色改变。

拯救土壤，破解生态难题

土壤乃农业可持续发展之基，其重要性可想而知。然而，随着农膜覆盖技术的大规模应用，以农用薄膜残膜为主的“白色污染”引起了人们的关注。

由于大部分农用薄膜不能够完全降解，致使大量农膜残留在土壤中，对土壤和环境造成了严重污染。这些混杂在土壤之中的塑料残留，不仅会影响农田的机械化耕作水平，而且还会破坏土壤的结构，导致农作物减产。

治理农用薄膜污染，主要有减量、替代、回收三种形式。其中的“替代”，说的就是采用可降解薄膜来替代难以降解的塑料薄膜。

聚乙醇酸作为一种单元碳数最少、降解速度最快的聚合物，在自然环境条件下就可降解为水和二氧化碳，甚至在海水中也能得到有效分解。因此，聚乙醇酸在农用薄膜等方面具有广阔的应用前景。

目前，聚乙醇酸作为新一代绿色高分子材料，其应用领域还存在一定的局限性。不过，愈来愈严的“禁塑令”，将为聚乙醇酸的应用带来新的契机。随着聚乙醇酸基改性材料的进一步优化和成熟，以及“贵族”的日益平民化，聚乙醇酸一定会为构建环境友好型社会做出更大的贡献。