來源:中國合(hé)成樹脂網 2021-07-15 11:54:40
在國家對環境保護越發重視的趨勢下(xià),塑料製品行業尤其是一次性塑料製品的企業生存(cún)岌岌可(kě)危,是(shì)否能快速轉換生產“可生物降解材料”成為企業未來(lái)發展走向的關鍵。生物可降解塑料其產業鏈(liàn)跨越了農業和化學品草莓污视频領域。以玉米澱粉為原料的聚乳酸(PLA)為例(lì),整個產業鏈包括植物原材料(liào)獲取(qǔ)、原(yuán)材料製備、化學單體和(hé)中間(jiān)體製備、生(shēng)物可降解塑料顆粒草莓污视频、改性塑(sù)料配製到最(zuì)終(zhōng)塑料製品生產幾個(gè)環節,整個(gè)產業鏈通常是全(quán)球範圍(wéi)跨地區(qū)、多個上下遊企(qǐ)業一起完成的。
European Bioplastics(歐洲生物塑料協會)發布的(de)最新數據顯示,全球生物基塑料約占每年生產的塑(sù)料中的1%。2020年,全球生物基塑料產能達211.1萬噸,其中可生物降解塑料(liào)的產能(néng)為(wéi)122.7萬噸,不可生物降解產能為88.4萬噸。政(zhèng)策利(lì)好和預估的需求暴增正在(zài)推動著可降(jiàng)解塑料產業的快速發展。
一、生(shēng)物可降解塑料類別
生(shēng)物可降解(jiě)塑料超過20種,但目前隻有三種類型實現(xiàn)商業大規(guī)模(mó)製造,包括主(zhǔ)要以植物澱粉為原料的澱粉基塑(sù)料和聚乳酸(suān)(PLA),以及以石油副產品為主要原料的二(èr)元酸(suān)二元醇共聚酯(PBS,PBSA,PBAT,下稱PBS類塑料),這三(sān)類材料的產能總和達(dá)到全部生物可降解(jiě)塑料(liào)的95%。
1.澱粉基(jī)塑料(liào)
澱粉因為便宜、量大、製(zhì)造容易、且生物可降解,被看作是發展生(shēng)物可降解塑料的重要材料。早期的澱粉基塑料主要是在不(bú)可降解的塑料如聚乙烯(xī)(PE)、聚(jù)丙烯(PP)中添加澱粉,從而達到降低成本、增加(jiā)降解性的目的。這類材料隻有澱(diàn)粉部分可以在特定條件下降解。目前澱粉基塑料全球產能約(yuē)45萬噸(dūn),隨著市場對降解性要求(qiú)的提升,現階段的澱粉基塑料主要是熱塑性澱粉,與其他生(shēng)物可降解材料混合製備出新(xīn)的聚合(hé)物。
2.PLA
PLA是另外一種(zhǒng)主要(yào)發展的生物可降(jiàng)解塑料種(zhǒng)類,價格相對低廉且具有比較良好的物理特性,截至2020年,全球PLA產能約39萬噸。澱粉基塑料和PLA的生產依賴糧食作物,包括土豆、玉米、甘(gān)蔗或木薯等。雖然塑料產業在研究使用非糧(liáng)作物(wù)進行生產,如以玉米秸稈、甘蔗渣等木質纖維素,或以二氧化碳、甲烷作為原料,但在短期內糧食作物仍然會是主要原材(cái)料。
3.PBS類塑料
PBS類是以石油副產品為原材料聚合而成的生(shēng)物可降(jiàng)解塑料,目(mù)前全球產(chǎn)能約37萬噸。從技術層麵(miàn)來講,PBS可以100%使用生物基原材料(liào)製造,PBAT可以達到50%生物基。但由(yóu)於目(mù)前生物基原材料的(de)產業化還不成熟,石化來源的PBS類塑料仍然是市場(chǎng)主流。丁(dīng)二醇、丁二酸為生產PBS類聚酯生物降解塑料的主要生產原料。
4.PHA
聚羥(qiǎng)基脂肪酸酯(PHA)是另外一類重要的生物可降解塑(sù)料,目(mù)前(qián)產能尚少,全球僅25,000噸。PHA是微生物以糖類或油脂為原材料在發酵過程中自身代謝(xiè)草莓污视频的物質。現在的PHA草莓污视频主(zhǔ)要使用多糖,但科學家在研究是否可以將(jiāng)各種農業副產品、廚(chú)餘、生活廢水、沼氣等廢棄物用做高效的(de)PHA生產原料。PHA尚未大規模商品化的主(zhǔ)要瓶頸是居高不下的生產成(chéng)本,未來或(huò)也將是發(fā)展最快的生物可降解材料。
除這四大類商業(yè)主流種類之外,還有多種生物可降解塑料,比如可以在水中溶解的PVOH,用二氧化碳製造的PPC,能夠與多種(zhǒng)材料共混的PCL,聚乙烯醇PGA等等。雖然(rán)近年來關於新的(de)生物可(kě)降解塑(sù)料研究成果的報道層出不窮,但由於技術和成本的限製(zhì),這些材料仍然無法滿足商業需求,實現大規(guī)模生產化(huà)還有待時日。
二、全球生物可降解塑料(liào)的發展概況
歐洲、美國、日本有多家(jiā)公(gōng)司實現了(le)生物可(kě)降解塑料的規模化生產。由於原材料供應的便利和生產的價格優勢(shì),生產基地近年來逐步(bù)向亞洲(zhōu)集中。亞洲新(xīn)增了很(hěn)多本地製造商以及歐美公司投資的產(chǎn)能,其中國內和泰國的增長尤(yóu)為突出。
澱(diàn)粉基塑料:意大利的Novamont公司是全(quán)球最大的全(quán)澱粉基塑料生產企業,產能達到15萬噸/年。Novamont公司在意大利境內設有4個生產基(jī)地,使(shǐ)用的植物原材料主要包括穀物澱粉和菜籽油。
PLA:全球(qiú)過半PLA產能集中在美國的Nature Works公司,其15萬(wàn)噸/年的生產線均在美國境內(nèi)。全球第二(èr)大的PLA生產線由荷蘭的Total Corbion PLA公司於2019年(nián)在泰國建成,年產7.5萬噸,使用泰(tài)國本(běn)地甘蔗為原(yuán)材料。2020年初(chū),Total Corbion宣布將在法國再建一座年產10萬噸PLA的生產線。剩餘的主要PLA生產商都集中在中國。江蘇(sū)允友成生物環保材料有限公司擁有年產5萬(wàn)噸的PLA生(shēng)產線(xiàn),其(qí)他大多數企業(yè)生產線產能在(zài)1萬噸左右。最近,安徽豐原集團有限公司宣(xuān)布了“2025年達到PLA年產1500萬噸,2030年達到3500萬噸”的計劃。該公司計劃產能若建成,將是現有全球PLA產能的100倍。安徽豐原集團稱PLA生產的原材料將(jiāng)以巴西進(jìn)口玉米為主。最近中糧生(shēng)物(wù)在時隔18個月之後的PLA生產線也已重啟。
PBS類塑(sù)料:巴斯(sī)夫(BASF)現有PBAT產能7.4萬噸/年,並且在2020年宣布擬在中國新增6萬噸/年的PBAT產能。中國(guó)PBAT材料行業內企業集中度高,金發科技為首(shǒu)的多(duō)家(jiā)企業總(zǒng)產能達到20萬噸/年,超過全球50%。這些公司的(de)PBS類塑料都使用石油副(fù)產品作為原材(cái)料。目前日本三菱作為PBS產能最(zuì)大的日本公司,在泰國新建(jiàn)了產能為3萬噸/年(nián)的工廠,用來生產玉米基和石油基混合的PBS。PBS類聚酯生產可通過對PET、PBT聚酯設備進行改進生產。目前我國聚酯設備生產(chǎn)能力嚴重過剩(shèng),改造(zào)生產(chǎn)PBS為過剩的聚酯設備提供新的機遇。
PHA:PHA的產能(néng)曾經遠大於現有規模,但由於市場推廣沒有(yǒu)達到預期,產能利用率低於10%,多家(jiā)企業相繼停止生產。目前美國(guó)的Danmier Scientific擁有現在最大的PHA生產線,以油菜籽(zǐ)為原材料在美國進(jìn)行(háng)生(shēng)產,該公司稱未來幾年的目標是推動PHA生(shēng)產技術達到(dào)商業量產規模(mó),生產使用的(de)油菜籽(zǐ)有可能會來自美國東南部。在中國,天津國韻生物材料有限公司擁有全國最大的PHA生產線,年產能達(dá)1萬噸。
三、生物可降解塑料的(de)市場需求
歐洲和北美是現在生物可降解塑料的最(zuì)大市場,在一些亞洲(zhōu)國家,尤其是中國和印度,減塑政(zhèng)策也推動著生物可(kě)降解塑料的需求迅速增長。
一次(cì)性包裝是生物可降解塑料的最大使用領域,2019年(nián)59%生產的生物可降解塑料被做成了(le)可降解塑(sù)料袋、食品袋、食品盒、飲料和化妝品塑料包裝等等,其(qí)中各種軟性包裝用量最(zuì)大,使(shǐ)用了近50萬噸生物可降解塑(sù)料。多家國際消費品公司、全球連鎖的餐飲巨頭和連鎖超市(shì)在(zài)推廣和使用生物可降(jiàng)解塑(sù)料,其中生鮮和食品包裝、一次性餐(cān)具、以(yǐ)及可堆肥降解塑料袋需求量最大(dà)。生物可降解食品包裝和一次性餐具的需求(qiú)在2017年達到16.4萬噸,預計到2022年將超過18萬噸。
可堆肥降解(jiě)袋是(shì)生物可降解包裝的第二大應用,2017年達(dá)到7.2萬噸,預計到2022年將接近8萬噸。國際知名電商公司也在政策和環保的雙重壓力下開始(shǐ)使用生物可(kě)降解塑料包裝(zhuāng)。以中國為例,快遞和外賣兩個(gè)行業在政策推動(dòng)下,若達到20%外賣(mài)包裝可降解以及政策所期待(dài)的“50%快(kuài)遞(dì)包裝可降解”,將產生超過74萬噸的生物可降解塑料需求。2020年的新版限塑令要求到2025年底全國範圍郵政(zhèng)快遞網點禁止使(shǐ)用(yòng)不可降解的塑料包裝,若快遞業不著(zhe)力發展塑料減量(liàng)方案,隻是用可降解材料替代,以現在的快遞行(háng)業增長速度,2025年中國的快遞業預計會使用近500萬噸的可降解包裝。
2019年(nián)生(shēng)產的生(shēng)物可降解塑(sù)料中14%用於農業和園藝(yì)領域,包括生(shēng)物可降解農膜、育苗杯等產品。雖(suī)然生物可降解農膜的效果和降解性目前仍然在測試階段,但由(yóu)於傳統的聚乙烯農膜無法在土壤中降解,破(pò)碎後會造成(chéng)嚴重的土壤汙染,多個國家已嚐試推廣使(shǐ)用在土壤中生物可(kě)降解的塑料(liào)農(nóng)膜(mó)以代替傳統聚乙烯農(nóng)膜。目前發展生物可降解農膜的主要材料是非(fēi)生物(wù)基的PBAT。BASF預計全球的生物可降解農膜需求(qiú)可(kě)達到每年200萬噸,歐洲市(shì)場的需求(qiú)可達(dá)到每年10萬噸。中(zhōng)國是最大的覆膜種植國,每一年使用的農用地膜約250萬噸;若以10%的替換率計算,中(zhōng)國對(duì)生(shēng)物可降解農用地膜的年(nián)需求將(jiāng)超過20萬噸。
根據清華大學溫宗國教授的估算(suàn),若不改變消費增長,並使用生物(wù)可降解塑(sù)料替代限塑令(lìng)的禁限品項,中國在未來五年內累計需求量將達到(dào)2200萬噸,是目前全球(qiú)全部產能(néng)的10倍。
四、生物可降解材料未來發展
雖然發展前景看似(sì)可觀,生(shēng)物可降(jiàng)解(jiě)材料的生產和使用仍麵(miàn)臨著很(hěn)多未解決的挑戰。作為新(xīn)興材料,無論是產業發展、應(yīng)用或(huò)是(shì)相對應的後端處理,生物可降解塑料都麵臨著很多(duō)懸而未決的問題,目前推廣和使用麵臨諸多(duō)問題,包括:
一、可降解性的(de)測試標準仍(réng)需完(wán)善,可降解的認證體係無法反映真實環境中可降解產品的降解(jiě)情況;
二、可降解(jiě)產品沒有明確、統一(yī)的認證標識供消費者辨別(bié),命名也沒有法律(lǜ)規範,執法(fǎ)者也難(nán)以(yǐ)辨認;
三、可降解產品主要依賴生物原材料,原材料的供應鏈(liàn)缺乏規範,將會限製(zhì)其更大規模的生產(chǎn);
四、可降解產品的廢(fèi)棄物缺乏對(duì)應的處理係統,廢棄物無法處(chù)理,很難達到塑料(liào)汙染治理的目標;
五、可降解塑料作為新興材料,生產過程以及降解過程如何保證綠色無毒,仍需要(yào)更多(duō)研究和監督管理。
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