Біорозкладний пластик

Біорозкладний пластик відноситься до типу пластику, який руйнується під дією мікроорганізмів у природі, таких як бактерії, цвілі (грибки) та водорості. Ідеальний біологічно розкладний пластик — це полімерний матеріал, який має чудові експлуатаційні характеристики, може бути повністю розкладений мікроорганізмами навколишнього середовища після викидання та, нарешті, неорганізований, щоб стати компонентом кругообігу вуглецю в природі."Папір" є типовим біологічно розкладним матеріалом, тоді як"синтетичний пластик" є типовим полімерним матеріалом. Таким чином, біологічно розкладні пластмаси є полімерними матеріалами з як"папір" і"синтетичні пластмаси" властивості.

Китайська наукова назва
Біорозкладний пластик

Класифікація
Повні істоти і руйнівні істоти

Основний склад
Натуральний полімер, аліфатичний поліестер тощо.

в основному включає
PBAT, PLA тощо.

Характеристики
Мають певну здатність до біологічного розкладання в певних умовах навколишнього середовища
зміст
1 визначення
2 класифікація
3 додатки
4 Історія розвитку
5 Стан ринку
6 пов'язаних питань
7 конкретних заходів

1 визначення
Біорозкладний пластик, також відомий як біологічно розкладний пластик, відноситься до дії мікроорганізмів, які існують у природі в природних умовах, таких як ґрунт та/або пісок, та/або специфічних умов, таких як умови компостування, умови анаеробного травлення або водні культуральні рідини. Він викликає деградацію і, нарешті, повністю розкладається на вуглекислий газ (CO₂) або/та метан (CH4), воду (H2O) і мінералізовані неорганічні солі елементів, що містяться в ньому, а також нові пластмаси з біомаси.

2 класифікація
За джерелом сировини біологічно розкладні пластмаси можна розділити на два типи: біологічно розкладні пластмаси та біологічно розкладні пластмаси на нафтохімічній основі.

Біорозкладні пластмаси на біологічній основі можна розділити на чотири категорії: перша категорія — пластмаси, безпосередньо оброблені з природних матеріалів; друга категорія — полімери, отримані за участю мікробного бродіння та хімічного синтезу; третя категорія - це полімери, безпосередньо синтезовані мікроорганізмами. Четверта категорія - це біологічно розкладні пластмаси, отримані шляхом змішування цих матеріалів або цих матеріалів та інших хімічно синтезованих біологічно розкладних пластмас.

Біорозкладні пластмаси на нафтохімічній основі відносяться до пластмас, отриманих полімеризацією нафтохімічних мономерів шляхом хімічного синтезу, таких як PBAT, полібутиленсукцинат (PBS), сополімер вуглекислого газу (PPC) тощо [1]

Повністю біорозкладний пластик на основі крохмалю
Повністю біорозкладний пластик на основі крохмалю
Відповідно до класифікації процесів біологічного розкладання, біологічно розкладні пластмаси можна розділити на повністю біологічно розкладні пластмаси і руйнівні біологічно розкладні пластмаси. Деструктивні біологічно розкладні пластмаси в даний час в основному включають модифікований (або наповнений) поліетилен PE, поліпропілен PP, полівінілхлорид ПВХ, полістирол PS і так далі.

Повністю біологічно розкладні пластмаси в основному виготовляються з природних макромолекул (таких як крохмаль, целюлоза, хітин) або сільськогосподарських та побічних продуктів шляхом мікробного бродіння або синтезу біологічно розкладних макромолекул, таких як термопластичні крохмальні пластмаси, аліфатичні поліефіри та полімолочна кислота/полімолочна кислота, спирт. і т. д. всі такі пластмаси.

Біорозкладні пластмаси на основі крохмалю та інших природних речовин в даний час в основному включають такі продукти: полімолочна кислота (PLA), полігідроксиалканоат (PHA), крохмальні пластмаси, біоінженерні пластмаси, біопластики (поліолефін і поліхлорид) етилен).

Відповідно до різної сировини, існує принаймні наступні типи поширених біологічно розкладних пластмас:

Полікапролактон (PCL)

Цей пластик має хорошу здатність до біологічного розкладання і його температура плавлення становить 62°C. Мікроорганізми, які його розкладають, широко поширені в оптимістичних або анаеробних умовах. Як матеріал, що біологічно розкладається, його можна змішувати з крохмалем і целюлозними матеріалами або полімеризувати з молочною кислотою.

Полібутиленсукцинат (PBS) та його сополімери

Технологія виготовлення різноманітних високомолекулярних поліефірів на основі PBS (температура плавлення 114°C) досягла рівня промислового виробництва. Японська&Mitsubishi Chemical Corporation і Showa Polymer Corporation розпочали промислове виробництво в масштабі близько 1000 тонн.

Інститут фізики та хімії Китайської академії наук також проводить дослідження з синтезу полібутиленсукцинатного сополіефіру. Інститут фізики та хімії Китайської академії наук співпрацює з компанією Shandong Huiying Company для будівництва виробничої лінії з річним випуском 25 000 тонн PBS та його полімерів, а компанія Guangdong Jinfa побудувала виробничу лінію з річним випуском 1000 тонн. Університет Цінхуа побудував виробничу лінію з річним випуском 10 000 тон PBS та його кополімерів в Anqing Hexing Chemical Co., Ltd.

Полімолочна кислота (PLA)

Natureworks Сполучених Штатів провела активну та ефективну роботу з удосконалення процесу виробництва полімолочної кислоти та розробила ферментацію глюкози в кукурудзі для отримання полімолочної кислоти з річною виробничою потужністю 14 000 тонн. Японська компанія UNITIKA' розробила та випустила багато видів продукції, серед яких полотно, підноси, посуд тощо широко використовуються на Всесвітній виставці Aichi в Японії.

У Китаї компанія Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (з виробничою лінією 5000 тис. т/рік) індустріалізована в Китаї, а Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group тощо.

Полігідроксиалканоат (PHA)

Країни, які реалізують промислово розвинене виробництво за кордоном, це переважно США та Бразилія. Внутрішні виробничі підрозділи включають Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (масштаб 10 000 тонн/рік), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (масштаб 2000 тон/рік) та Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., яка проходить пілотний етап випробування.

Використовуючи біологічно розкладні пластмаси, отримані з відновлюваних ресурсів, змішуючи аліфатичний поліестер і крохмаль разом, технологію виробництва пластмас, що розкладаються, також успішно вивчали. У країнах Європи та Америки суміші крохмалю та аліфатичного поліестеру широко використовуються для виробництва мішків для сміття та інших продуктів. Найбільшою і найбільш продаваною компанією в світі є італійська компанія Novamont, чия торгова назва Mater-bi. Продукція компанії&№39 широко використовується в Європі та США.

Є багато вітчизняних науково-виробничих підрозділів. Серед них промислово розвинені підрозділи включають Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (з масштабом 40 000 тонн на рік), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8 000 тонн на рік) і Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd. (5000 тонн/рік), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (масштаб 2000 тонн/рік), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (масштаб 5000 тон/рік) тощо.

Аліфатичний ароматичний сополіефір

Аліфатичний ароматичний випадковий сополіефір (Ecoflex) виробництва BASF в Німеччині містить мономери: адипінову кислоту, терефталеву кислоту та 1,4-бутандіол. Виробнича потужність становить 140 000 тонн на рік. У той же час розроблено біологічно розкладні пластикові вироби на основі поліестеру та крохмалю.

Біорозкладний пластик з полівінілового спирту (ПВА).

Наприклад, у 1990-х роках італійського продукту MaterBi NOVMANT' ПВА в основному додавали до крохмалю, який може видувати плівку, а також переробляти інші продукти. Матеріали з полівінілового спирту необхідно модифікувати, щоб мати хорошу здатність до біологічного розкладання. Інститут переробки та застосування пластмас легкої промисловості Пекінського університету технологій та бізнесу досяг певних результатів у цьому плані.

Сополімер вуглекислого газу

За кордоном першими країнами, які вивчали сополімери вуглекислого газу, в основному є Японія та США, але промислового виробництва не було. Корпорація Inner Mongolia Mengxi Group використовує технологію Чанчуньського інституту прикладної хімії та побудувала пристрій з річною продуктивністю 3000 тонн сополімерної смоли двоокису вуглецю/епоксидної сполуки. Продукція в основному використовується в упаковці та медичних матеріалах. Низькомолекулярна технологія сополімеру двоокису вуглецю, розроблена доктором Ченом Лібаном з Інституту хімії Гуанчжоу Китайської академії наук, була запущена у виробництво в Тайсіні, Цзянсу. Та інша упаковка. Henan Tianguan Group використовує технологію професора Мен Юечжуна з Університету Сунь Ятсена і побудувала пілотну лінію з виробництва сополімерів двоокису вуглецю.

Інші, такі як хітин, поліамід, поліаспарагінова кислота, полісахариди, целюлоза тощо, знаходяться в стадії розробки.

Полі-β-гідроксибутират (PHB)

3000 тонн повністю біологічно розкладного пластику
3000 тонн повністю біологічно розкладного пластику
З глобальної точки зору, PHB і PHBV визнані одними з найбільш перспективних біологічно розкладних пластмас, і вони також є новими продуктами, які розробляються. Вартість дослідного виробництва технічної сторони становить близько 40 юанів/кг. Після того, як індустріалізація буде запущена у виробництво, вартість продукту ще більше знизиться, а цінова перевага очевидна. Зокрема, простий виробничий процес з технічної сторони та просте обладнання легко просувати та здійснювати великомасштабне виробництво.

3 додатки
Завдяки своїй хорошій здатності до розкладу біологічно розкладні пластмаси в основному використовуються як м’які та тверді пакувальні матеріали для харчових продуктів, що також є найбільшою сферою застосування на цьому етапі.

Основними цільовими ринками для біорозкладних пластмас є пластикові пакувальні плівки, сільськогосподарські плівки, одноразові пластикові пакети та одноразовий пластиковий посуд. У порівнянні з традиційними пластиковими пакувальними матеріалами, вартість нових матеріалів, що розкладаються, дещо вища. Однак із зростанням обізнаності про захист навколишнього середовища люди готові використовувати нові матеріали, що розкладаються, з більш високими цінами для захисту навколишнього середовища. Підвищена обізнаність щодо захисту довкілля принесла величезні можливості розвитку промисловості нових біорозкладних матеріалів. З розвитком економіки Китаю, успішним проведенням Олімпіади, Всесвітньої Експо та інших масштабних подій, які шокували світ, потребою в охороні різноманітної світової культурної спадщини та національних мальовничих місць, забруднення навколишнього середовища, викликане пластиком, зросло. стають все більш важливими, і уряди всіх рівнів зарахували лікування білих забруднень як одне з ключових завдань.

Розвинені країни та регіони, такі як Європа, Сполучені Штати та Японія, послідовно формулювали та оприлюднювали відповідні закони та нормативні акти, щоб обмежити використання нерозкладного пластику за допомогою таких заходів, як часткова заборона, обмеження, обов’язковий збір та збір податків на забруднення, і активно розробляти нові біорозкладні матеріали для захисту навколишнього середовища, захисту ґрунту. Серед них у 2005 році Франція випустила політику, згідно з якою всі одноразові пластикові пакети, які можна перевозити, повинні бути біологічно розкладними після 2010 року.

У той же час Китай послідовно запровадив ряд політик, спрямованих на заохочення застосування та просування біологічно розкладних пластмас. У 2004 році Всекитайський збор народних представників прийняв"Закон про відновлювану енергетику (проект)" і"Закон про тверді відходи (перегляд)" заохочувати використання енергії з відновлюваної біомаси та просування та застосування пластмас, що розкладається; у 2005 р. документ Національної комісії розвитку та реформ № 40 чітко заохочував використання та просування біологічно розкладних пластмас; У 2006 році Національна комісія розвитку та реформ запустила проект спеціального фонду для сприяння розробці біорозкладних матеріалів з біомаси;"Визначення, класифікація, маркування та вимоги до деградаційної пластмаси" реалізовано 1 січня 2007 р. були отримані Взаємне визнання Європи, США, Японії та інших країн сприяло експорту продукції китайськими компаніями.

4 Історія розвитку
За даними Японської дослідницької асоціації біологічно розкладних пластмас, виробництво біорозкладних пластмас в Японії в 2002 році становило близько 10 000 тонн, у 2003 році — близько 20 000 тонн, у 2005 році — близько 40 000 тонн, і, як очікується, досягне близько 100,00 до 200 000 тонн у 2010 році.

За даними Європейської асоціації біопластиків, цифри 2001 року показали, що споживання біорозкладних продуктів в ЄС становило від 25 000 до 30 000 тонн, тоді як споживання традиційних полімерів досягало 35 мільйонів тонн. Європейська асоціація біопластиків прогнозує, що споживання традиційних полімерів сягне 55 мільйонів тонн у 2010 році, тоді як споживання біологічно розкладних пластмас до того часу досягне 500 000-1 мільйон тонн. Біорозкладні матеріали в кінцевому підсумку можуть зайняти 10% частки ринку. У біорозкладних матеріалах частка сировини, що використовує відновлювані ресурси, становитиме понад 90%.

Згідно зі статистичними даними Професійного комітету з пластмас, що розкладаються Китайської асоціації пластмас, споживання біорозкладних матеріалів у Китаї в 2003 році становило близько 15 000 тонн, з яких близько 1000 тонн біорозкладних полімерів без додавання крохмалю. У 2005 році налічувалося близько 30 компаній, які займалися біологічно розкладними пластмасами з виробничою потужністю 60 000 тонн на рік. Реальне виробництво становило близько 30 тис. тонн. Попит на внутрішньому ринку становив близько 50 тис. тонн, іноземний імпорт — 10 тис. тонн, експорт — 20 тис. тонн. Очікується, що виробнича потужність у 2010 році досягне близько 250 тис. тонн. Щоб отримати докладнішу інформацію, перегляньте звіт"Foresight China&№ 39; поглиблене розслідування та аналіз інвестиційного стратегічного планування промисловості біорозкладних пластмас".

Деякі розвинені країни також керуються ідеєю циркулярної економіки та використовують одноразовий посуд, що розкладається. Наприклад, Швеція намагалася виробляти одноразові коробки для швидкого харчування з картоплі та кукурудзи наприкінці 1980-х років, а закони Південної Кореї зобов’язували використовувати зубочистки з клейкого рису. Зачекайте. Європа сформулювала стандарт EN13432 для біорозкладного компостного пластику"Вимоги до тестування та остаточної оцінки пакувальних матеріалів, які сприяють компосту та біодеградації для переробки", та інший указ про сприяння переробці органічних відходів компостуванням активно формується і готується. Уряд США заснував президентську премію Green Chemistry Challenge Award з 1996 року, щоб заохочувати розвиток індустрії біологічно розкладного пластику. У 1989 році штат Нью-Йорк заборонив використання овочевих пакетів, які не підлягають біорозкладанню, субсидував виробників, які виробляють пластик, що розкладається, і вимагав від громадян розділяти відновлювані та невідновлювані відходи, інакше їх оштрафували на 500 доларів.

Деякі інші країни також вжили подібних заходів: Індія ухвалила закон про заборону використання пластикової упаковки в молочній промисловості; Південноафриканські закони повністю заборонили використання пластикових пакетів. Очікується, що з розвитком законодавства в різних країнах нові пакувальні матеріали, що піддаються біорозкладанню, стануть все більш популярними.

У Китаї, з поглибленням розуміння пластмас, що розкладаються, стратегічна роль цього матеріалу та його промисловості для сталого розвитку Китаю' була повністю усвідомлена. Очікувалося широке застосування біологічно розкладних пластмас. Китайська Народна&Китайська Республіка №39 прийняла"Закон про відновлювану енергетику (проект)" і"Закон про тверді відходи (переглянутий)" у 2004 році для заохочення використання енергії з відновлюваної біомаси та просування та застосування пластмас, що розкладаються. У документі Національної комісії розвитку та реформ № 40 від 2005 року також чітко заохочується використання та просування біологічно розкладних пластмас. У 2006 році Національна комісія розвитку та реформ запустила проект спеціального фонду для сприяння розробці біорозкладних матеріалів з біомаси.

5 Стан ринку
До 2019 року ринкова вартість індустрії біорозкладних пластмас зросте до 3,477 мільярда доларів США із середньорічним темпом зростання 13,01%. Очікується, що з 2014 по 2019 рік європейський ринок біорозкладних пластмас буде зростати з середньою річною швидкістю 12%.

Біорозкладний пластик відкриває період швидкого розвитку. Незважаючи на те, що концепція біорозкладного пластику була розкручена, програма не змогла збільшити обсяг.

Біорозкладні пластмаси в основному використовуються в упаковці, волокні, сільському господарстві, лиття під тиском та інших областях. Серед них він найбільш широко використовується в пакувальній промисловості. У 2013 році на нього припадало близько 60% всього ринку. Попит на харчову упаковку склав понад 70% ринку біорозкладної пластикової упаковки. ; Ринок застосування лиття під тиском є основною рушійною силою зростання попиту на біологічно розкладні пластмаси.

Станом на кінець 2013 року Європа та Сполучені Штати є основними ринками для біорозкладних пластмас. Згідно зі статистичними даними, у 2013 році на ринки Європи та Північної Америки припадало 54% та 28% світового біорозкладного пластику відповідно.

Екологічний комітет Європарламенту ухвалив проект про скорочення використання одноразових легких пластикових пакетів. У проекті пропонується, щоб 28 країн-членів ЄС дотримувалися двоетапного підходу для ефективного скорочення використання пластикових пакетів, щоб досягти мети скорочення використання ультратонких пластикових пакетів на 80% у 2019 році порівняно з 2010 роком. Очікується, що резолюція значно стимулюватиме ринковий попит на біологічно розкладні пластмаси та створить величезні можливості для зростання для пов’язаних виробників у наступні п’ять років.

6 пов'язаних питань
Однак, хоча є багато досліджень і звітів про пластик, що розкладається, багато конкретних проблем не можна вирішити, просування вкрай складне, а перспективи не оптимістичні. Причини такі: по-перше, оскільки пластиковий пакет, що розкладається, має низьку несучу здатність, він не може задовольнити вимоги клієнтів щодо більшої кількості речей і багаторазового використання; по-друге, пластиковий пакет, що розкладається, тьмяний і жовтий за кольором і низькою прозорістю, що створює відчуття, що він недостатньо чистий і непривабливий. Не турбуйтеся про його використання; по-третє, ціна занадто висока, тому що продавець віддає її безкоштовно, тому вартість неприйнятна.

Іншим прикладом є вирішення проблеми забруднення навколишнього середовища ланч-боксами для швидкого харчування EPS. Спробуйте замість них використовувати паперові ланч-бокси або біологічно розкладні пластикові ланч-бокси. Однак просувати його вкрай важко через наступні причини: По-перше, EPS