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          可降解塑料產業前景

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          可降解塑料產業前景

          可降解塑料產業前景范文第1篇

          【關鍵詞】 生物塑料 降解塑料 發展

          石油資源的匱乏、生態環境的惡化是擺在人類面前的急需解決的兩大問題。近年來,歐美日等發達國家和地區紛紛制定相關法規,采用禁止、限用、強制回收等措施限制不可降解塑料的使用,我國在2008年也出臺了限塑令,同時鼓勵生物塑料的應用和推廣。生物塑料是治理塑料廢棄物對環境污染及緩解石油資源矛盾的有效途徑之一,是塑料產業未來的發展方向,市場前景十分廣闊。

          一、生物塑料的概念

          生物塑料是生物基塑料和生物降解塑料的統稱。生物基塑料的原料來源于可再生資源的碳,但不是所有的生物基塑料都是可降解和可堆肥的。生物降解塑料和可堆肥塑料是從產品功能角度,達到了科學公認的關于塑料和塑料產品的生物降解性能和可堆肥性能規范標準的生物降解聚合物。這些標準主要是歐洲的EN13432標準,美國的ASTM D6400標準,以及ISO 17088標準。也有部分生物降解塑料和可堆肥塑料是來源于石油基。

          二、全球生物塑料產業發展特點

          1、政策驅動生物塑料產業快速發展

          據歐洲生物塑料協會統計,2011年全球生物塑料產量超過100萬噸,預計到2015年將達到170萬噸。越來越多的企業將生物塑料納入到企業可持續發展計劃中。該產業在發展初期,驅動力主要來自于政府政策推動,以歐美發達國家為主。1989年紐約市開始對生產廠家給予補貼,1996年美國設置了總統綠色化學挑戰獎,2002年要求每一個聯邦機構都必須制定生物塑料使用計劃;德國禁止將含有大于5%有機物含量的固體廢棄物掩埋地下,強制生產傳統塑料袋的企業承擔回收塑料袋的義務;日本給予購買環保產品消費者70%的政府補助,確定了到2020年20%的塑料袋來自可再生資源的目標。

          2、原材料生產裝置的制造逐漸轉向亞洲和美洲

          目前生物塑料的消費市場主要集中在歐美等經濟發達地區,但近幾年,在對原材料生產裝置的投資集中于亞洲和美洲地區。2011年萘琪沃克公司與泰國PTT公司合作建設年產14萬噸PLA生產裝置;法國阿科瑪和韓國CJCheilJedang公司合作在東南亞建設產能8萬噸/年的生物蛋氨酸和硫代化學品工廠;荷蘭Purac公司在泰國建設7.5萬噸/年乳酸廠;巴西Braskem投資建設20萬噸/年的綠色聚乙烯項目和年產能為40萬噸的新工廠;美國Myriant公司在路易斯安娜州建設全球最大的生物基琥珀酸工廠,產能超過1萬噸;法國BioAmber公司在北美建設生物琥珀酸和改性聚丁烯琥珀酸酯工廠。

          3、應用領域逐漸高端化

          隨著性能增強,生物塑料向汽車、消費品電子、食品等高端耐用品領域延伸。日本本田、三菱、馬自達、豐田等汽車制造中,從車底板墊、座墊、車門防擦板等多個零部件都有應用,豐田的一款車80%的內部部件由生物塑料制造,在筆記本電腦、手機、復印機等的外殼和零部件也廣泛采用了生物塑料。2012年,英國以激光燒結生物塑料為原料采用3D打印技術建造了纖維尼龍結構房屋模型。

          4、原材料種類趨于多樣化

          目前市場上的生物塑料多以玉米、小麥、甘蔗、植物秸稈等為原料,其中以玉米最多,但是這難以替代數量大、品種多的石油系列材料,因此眾多研究機構及企業積極開發新的生物塑料。日本研發了木質生物系列塑料,提高了環境性能和材料特性。英國科學家利用地溝油作為原材料,合成了適于醫療應用的可降解生物塑料。巴西以發酵菌在甘蔗渣中發酵制造的PHA具有生物相容性,可用來生產藥用膠囊。悉尼利用二氧化碳廢氣開發了PPC,可解決當前PPC生物塑料生產上的問題。新西蘭正在研究基于肉類的Novatein生物塑料產品。

          三、我國生物塑料產業現狀

          21世紀初,國內企業開始涉足生物塑料領域,現已初步建成了涵蓋研究開發、生產加工、應用開發、市場推廣、技術服務的全產業鏈,生物塑料正朝著以綠色資源化利用為特征的高效、高附加值、定向轉化、功能化、綜合利用、環境友好化、標準化等方向發展(生物基材料產業科技發展“十二五”專項規劃)。

          1、生物塑料產業出具規模

          據統計,2012年我國僅生物降解塑料產業總產量約30萬噸,三年復合增長率為27.3%,年產值3000萬元以上企業超過40家,產值超過3億元企業在5家以上。國內知名企業主要有:金發科技、齊翔騰達、鑫富藥業、彩虹精化、揚農化工、大東南、浙江海正生物、武漢華麗環保、寧波天安生物等。

          2、部分原材料生產技術處于國際領先

          我國生物塑料的發展與其他制造業不同,不是在承接國際產能轉移的基礎上發展起來的,該領域的研發和工業化水平處于世界先進水平,多家高校和科研機構都進行了大量研究,如清華大學、上海同濟大學、四川大學、南開大學、天津大學、天津工業生物研究所、中科院理化所和長春應化所等,研究成果為產業發展提供了技術保障。現已實現產業化的品種有聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯等,部分產品的生產工藝和技術還處于國際領先水平。

          3、終端產品研發制造有待于進一步提高

          目前國內從事降解塑料制品加工研究的力量尚顯薄弱,大部分企業將關注的重點集中在材料合成上,而忽略了制品加工開發,一些制品在耐熱、耐水及機械強度方面與傳統塑料制品相差較遠,而這一點恰恰是生物塑料能否大規模市場化的關鍵。

          4、高端應用領域有待于開發

          我國的生物降解塑料制品主要目標市場為:食物軟硬包裝、包裝膜(袋)、垃圾袋、臺布、餐具、地膜、育苗缽、發泡網等,電子、醫療、汽車等高端消費領域產品還不多。

          5、國內市場普及率較低

          與國外市場相比,生物塑料在國內市場還遠未普及,主要原因在于成本高,是石油基塑料制品的2―10倍,國內消費者雖在環保意識上有所提高,但仍不愿意為此支付較高的費用。其次是產品性能,目前還無法完全滿足消費者需求,石油基降解塑料性能比較穩定,而生物基降解塑料在性能上還存在不足。

          6、政策對產業發展推動力不足,產品以出口為主

          我國在新材料產業“十二五”發展規劃、生物產業規劃、可再生能源法、863計劃中均有涉及,主要包括:基礎研究、產業化示范工程、產品認證、市場激勵等。但在具體實施上,政策的針對性和可操作性不強,使得國內生物塑料市場推廣緩慢,企業想通過政策打開市場很難。國內大部分產品以出口為主,市場在外不利于行業的持續健康發展。

          四、天津(生物)塑料產業發展現狀

          1、塑料企業集中度較高

          天津市塑料產業,2012年規模以上企業302家,從業人員60867人。塑料產業主要集中在寶坻區、西青區、靜海縣,其中以寶坻區塑料產業規模最大,寶坻塑料制品工業區規劃面積10.8平方公里,重點發展塑料原材料加工、農用塑料、工程塑料、塑料建材生產及塑料加工機械制造。

          2、中小民營企業占主體地位

          天津市塑料產業規模以上企業有302家,其中國有企業只有5家,國有企業工業總產值占地區工業總產值的4.6%,并呈逐年下降趨勢(2011年為5.46%);規模以上民營企業236家,工業總產值占地區工業總產值的94.54%。民營企業以小微企業為主,共255家。

          3、環保、功能性是產業發展的主題

          天津塑料產業在技術創新、產品創新方面取得了一定的成就,企業在產品研發中把握世界塑料發展趨勢,在環保、提高性能方面投入了大量資金,開發了一批暢銷國內外的塑料制品。比如:久大塑料制品公司的可回收環保購物袋、旭輝恒遠公司的阻燃塑料包裝袋、華慶百盛利用回收的廢舊塑料再生制造的包裝袋。

          4、生物塑料是產業轉型的重要方向

          自上世紀90年代以來,天津傳統塑料制品行業相對于我國華南、東南沿海的廣東、浙江、江蘇和上海等省市地區發展速度慢了一些,企業經營模式陳舊、規模偏小。同時,部分企業開始轉至生物塑料領域,2008年國韻生物獲得帝斯曼風險基金、崇德投資、中國環境基金、KPCB、北極光創投等七家共計2000萬美元的投資,成立國內最大的PHA的生產基地。天津市塑料產業逐漸向生物塑料方向發展。

          5、在生物塑料方面具備一定的研發基礎

          天津在生物塑料研究方面做了大量工作,取得了一系列的成果。天津工業生物技術研究所開發了以木薯為原料煉制丁二酸的生物合成技術,并與山東蘭典生物科技股份有限公司合作實施“非糧原料生物煉制琥珀酸及生物基產品PBS產業化”項目,實現我國PBS下游產品規模化生產。天津大學理學院、南開大學生物活性材料研究教育部重點實驗室等研究機構也在生物塑料領域各有建樹。

          五、天津市發展生物塑料產業的建議

          1、加強生物塑料新產品開發研究

          天津是較早開展生物塑料研究的地區之一,在生物材料研究方面取得了豐碩的成果,但主要研發方向是高分子材料,而先進成型工藝、高性能的結構設計和產品設計方面總體研發力量薄弱。加強新產品的開發是擴大生物塑料產業化的重要手段。一是要加強新產品應用研發,開發具有自主知識產權的創新型產品,圍繞天津市塑料研究所開發醫用生物塑料系列制品,引領生物塑料向高端化發展;二是要加大生物塑料制品加工研究,提高產品性能,促進產品的大規模市場化,降低成本以替代石油基塑料制品。

          2、加大政策支持力度,推動塑料加工企業轉型升級,

          給予以生物塑料產品生產企業稅收優惠、價格補貼、設立專項資金等政策,鼓勵傳統塑料制品企業向生物塑料制品轉型,一是解決塑料產業的低迷,二是利用天津在塑料加工方面良好的產業基礎,加強生物塑料制品加工能力。適當限制甚至分期分批禁止某些傳統塑料制作的一次性非降解包裝產品。

          3、建立生物塑料研發平臺,促進科研成果轉化

          加快突破生物基材料制造過程的生物合成、化學合成改性及樹脂化、復合成型等關鍵技術,促進重要生物基材料低成本規模化生產與示范。依托天津大學、南開大學、天津工業大學等研究機構,構建生物基材料研發轉化平臺,促進研究機構科研成果向企業轉化,提升企業科技創新能力,為生物塑料產業培育提供科技支撐。

          4、市場推廣先國外后國內,提高環保消費理念

          生物塑料制品市場主要在歐美地區,采取先立足國外市場,逐漸培育國內市場的策略。價格高是影響我國市場推廣的重要因素,我國消費者對價格的承受能力較差,國內市場尚未打開。提高消費者環保消費的理念對于打開國內市場至關重要。

          【參考文獻】

          [1] 于浩強、張艷梅等:生物降解塑料的研究現狀與發展前景[J].上海塑料,2012(1).

          可降解塑料產業前景范文第2篇

          關鍵詞:植物纖維;粘結劑;育苗缽

          中圖分類號:TS721 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2010)-11-0039-1

          0 概述

          專家分析,隨著中國加入WTO,對一次性塑料的淘汰步伐將大大加快,由此促進塑料替代品研究開發的興起。植物纖維制品從研制思想上完全突破了用降解法解決“白色污染”的框框,從根本做起,采用全天然的麥秸、稻草、稻谷殼、玉米桿等多種植物纖維型無污染廢棄物為原料,將全天然材料配制成可食用的粘結劑,將上述全天然廢棄物原料壓制粘結而成。其產品具有無毒、無味、強度高、可在-26℃至100℃條件下正常使用、成本低(與紙漿模塑容器相比)、拋到野外后3月內可全部被土壤吸收、粉碎后可用做家畜飼料、生產過程不產生任何污染等特點。由此可見,開發研制秸稈育苗缽是社會的需要,是解決塑料對環境污染的一個重要途徑和手段。

          1 國內研究現狀

          目前國內育苗缽的原料主要以普通塑料為主,可降解塑料次之,秸稈為主體原料的育苗缽生產相對很少。目前市場上銷售的以秸稈為原料的育苗缽主要有:紙制育苗缽、新型無菌營養育苗缽、秸稈貯水育苗缽、多元營養育苗缽等。主要制取方法有以下幾種:

          1.1 滕翠青等采用稻草纖維為增強材料,以淀粉為基體,研制出一次性秸稈纖維增強復合材料

          采用土埋法研究了該復合材料的可降解性能。將該復合材料模壓成花盆,結果發現該復合材料具有優良的可降解性能。陳海榮等對用稻草、木屑制成的育苗缽進行了甜瓜育苗研究,結果表明,采用該育苗缽進行甜瓜育苗是可行的,其中以口徑7cm的最為合適,能培養出壯苗;在濕度較高的情況下,缽體能在15-25天的時間內被甜瓜根系穿透,埋土30天后缽體開始被降解。

          1.2 彭祚登等對以小麥秸稈為主要原料制成的秸稈容器進行了育苗試驗

          研究表明:該容器易分解和腐爛,分解的快慢與基質中的水分狀況有密切的關系;容器的透氣、透水性好,但保水性能較差;容器易破碎;容器可以促進苗木側根形成根團,但苗木的主根很容易穿透容器的底部。試驗的秸稈容器適合培育幼苗期側根發達、主根細弱的植物.對于主根發達且生長迅速的植物不適宜。

          1.3 沈明衛、郝飛麟等對水葫蘆制作溫室栽培育苗缽的可行性作了研究

          試驗雖然取得初步的成功,但是發現的問題也很多,例如:干燥所需要的消耗的功率較大;耐水性不令人滿意等。

          1.4 彭祚登、劉彥明、楊會英等對秸稈育苗缽的技術特性作了部分研究

          其研究結果為:秸稈育苗缽可以促進苗木側根形成根團,但是苗木的主根卻很容易穿透容器底部;秸稈育苗缽透氣、透水性好,但保水性能較差,溫度越高,缽內基質水分散失速度越快,溫度大于35℃時,缽內水分急劇散失;秸稈育苗缽就有可分解性;濕度是影響秸稈育苗缽分解的重要因子;秸稈育苗缽的容易分解性對于培育1年生以上、生長速度較快的苗木以及育苗時間較長的苗木不利。

          1.5 楊青、沈新原等選用廢紙、廢棉等為原料制取育苗缽

          該試驗采用真空吸附網模成型法制取育苗缽。成型原理為:以不銹鋼網模作為過濾介質,在其一側造成一定程度的負壓(真空),而使廢紙漿中的水排出,實現纖維和水的固液分離,從而使纖維附著在網模表面,形成與網模形狀一致的缽體,經脫模、烘干,即得育苗缽。

          2 國外研究現狀

          我國育苗缽以塑料為主,而國外則以降解塑料和紙質育苗缽為主。利用秸稈制取育苗缽的研究很少。

          國外使用的紙制苗缽,主要由中國等發展中國家生產和提供。紙制苗缽由于前期造漿過程中多采用化學處理法,不僅會排放出含有腐蝕性的強堿黑液,而且還排放有害的廢渣、廢氣,“三廢”的污染嚴重。目前,紙制苗缽的價格過高,在國內很少使用。從德國的一些用戶信息反饋,這種苗缽還有一個致命的弱點,即容易受潮變形,難以在育苗自動生產線上使用。

          據資料顯示,北美地區幾年內有8家生產農作物秸稈育苗缽的廠家倒閉。通過這些失敗的例子,我們可以吸取農作物秸稈制取育苗缽的失敗的原因和經驗教訓。首先對原料的收購、收集、貯存、利用率和實際成本等缺乏了解。一般遺棄在農田的秸稈是其強度最好的部分,在運到工廠的過程中帶回大量塵土、臟物和垃圾,在貯存中必須控制蟲害和含水率。其次,工廠的規模小,難以達到盈利的目的。秸稈制取的育苗缽的價格高于傳統的塑料育苗缽。小型秸稈育苗缽廠由于原料成本一般較高,加之小廠在承受技術、安全和銷售等管理費用方面的能力處于劣勢,它們初期投資小的優勢很快會被生產現實所抵消。

          3 結語

          按照可持續發展戰略的要求,以循環經濟行為原則構建環保產業體系,以發展環保科技促進生態環境的改善,以對環境改善的要求促進環保科技的發展。這是環保產業的發展目標。而新興的植物纖維材料,是對廢棄物的循環利用,順應了時代的發展潮流,只要將植物纖維工程材料替代塑料發泡容器技術全面地轉化為生產技術,以此為起點,面對市場的強烈需求,不斷擴大植物纖維材料在各個領域的應用范圍,我們完全可以相信,植物纖維材料必將像塑料的使用范疇一樣具有廣闊的市場前景。

          參考文獻

          [1] 范學鳳.秸稈新用途[J].農村實用科技,1998,(9),25.

          [2] 郭康權,趙東,等.植物材料壓縮成型時粒子的變形及結合形式[J].農業工程學報,1995,11,(1):138-143.

          [3] 郭佩玉.秸稈綜合利用的重大發展[J].飼料工業, 1992,13,(12):20-24.

          [4] 金耀光.淺析“白色污染”和治理方法[J].中國包裝, 1996,16,(1):24-34.

          可降解塑料產業前景范文第3篇

          如何在眾多企業中找到與自己理念一致并且具有發展前景的企業,對風投而言是一個比較難的過程。

          “KPCB做任何一個項目,都把行業知識、專業視野、過去的工作經驗、全球資源全面利用整合,然后對項目做判斷。”汝林琪說出KPCB看項目的秘訣,“團隊如何互補、合作,對項目在質量上做正確的判斷是非常關鍵的。”

          李立偉最近正在積極洽談國內的CIGS技術。“我們認為它代表了薄膜領域的重要發展方向。它的轉換效率很高,可以達到12%-13%,未來可以達到19%。”

          第一代太陽能產業的生態環境已經比較完善,從研發到生產、系統安裝、并網發電,已經有了很好的系統和模式。下一代的太陽能技術目前在美國已有了大規模的安裝,正慢慢進入主流。

          與李立偉相似,KPCB China合伙人鐘曉林也在接觸一個具有革命性變化的產業――能量存儲技術。“如果做出來,它的影響堪比當年互聯網的流行,對人類生活會有巨大的改變。”鐘曉林表示。

          鐘曉林看來,能量存儲技術100多年來沒有什么變化,都是用電化學的方法,比如說鋰電池、鉛酸電池。但是各個學科在每一個單獨的技術領域都有長足的發展,比如材料領域的納米技術、半導體技術,單一的生物科技方面也是很多創新,現在KPCB關注的是怎樣把這些技術組合起來,形成一個新的創新。例如KPCB美國就投資了用超級病菌提高油井產量的GloriOil公司。

          “這項新的能量存儲技術目前還處于實驗室階段。我們和美國團隊一起在幫助它。因為我們有這方面的經驗,指導一個技術從實驗室走向市場。一旦成功,這將是跨時代的爆發式成就。”

          對比起之前中國的綠色科技技術大都來源于國外,再成功的大規模商業化后應用于國際市場的模式,現在已有中國公司開始有創新的技術和應用出現,而且開始在世界范圍內廣泛應用。這是一個很激動人心的跡象。

          可降解塑料產業前景范文第4篇

          Editor’s note:Bio-based polyester is an important kind of eco-friendly polyester products, and it has attracted more and more attention in some developed regions including EU, US and Japan. Some enduse brands also join the team to drive the development of bio-based polyester, such as the top soft drink brands Coca-Cola and Pepsi. However, there is a consensus that bio-based polyester can hardly totally replace the petroleum-based polyester in a long time, due to its economy and technology bottlenecks.

          全球生物基聚合物材料的市場發展

          Market Development of Global Bio-based Polymers

          資源與環境是人類在21世紀實現可持續發展所面臨的重大問題,生物技術和生物質資源將成為解決這一問題的關鍵之一。

          生物基高分子材料是傳統化學聚合技術和工業生物技術的完美結合。目前世界上合成的高分子材料主要是石油化工材料,與之相比,生物基高分子材料具有原料可再生等特點,開發前景廣闊。據統計,2011年全球生物基原料生產的可降解和非降解的高分子聚合物達到116.1萬t,預計2016年可達578萬t,從2011年后的 5 年內,主要的增長將源自生物能源的技術突破,從實驗室走向規模化的步伐加快,其副產物用于合成和轉化聚合物的原料來源相對充足,為已經具備在現有聚合物生產裝置上替代部分礦物資源的連續化批量生產提供可能,且具備相當的市場競爭力。

          據樂觀預計,到2050年,生物基聚合物產量可達1.13億t,約占有機材料市場的38%;即便保守估計,到2050年,其產量也可達2 600萬t。到2015年,生物基聚合物市場將達到68億美元,2010 — 2015年的年增長率約為22.8%,而其中,市場增長最快的將是聚羥基脂肪酸酯(PHA)、PLA和生物乙烯等用于生產生物塑料的材料。表 1 是2015年生物基聚合物的預測產能。

          歐洲生物基塑料協會(European Bio-plastics Organization)將生物基塑料分為四大類,一是采用生物基原料生產非自然降解的材料,例如全部采用生物基原料的PE、PP、PVC、PTT、PET、PEF等;二是部分生物基原料MEG、丁二醇、丁二酸、1,3-丙二醇(PDO)等生產的PBT、PET、PTT、PU等;三是全部采用生物基原料生產并在完全自然條件下可生物降解的聚合物,例如PLA、PHA等;四是部分采用生物基原料(單體),合成達到可生物降解國際標準的聚合物,例如聚丁二酸丁二醇(PBS)、PBST、PCL等。

          據統計,2011年,世界范圍內生物基塑料的區域分布發生了一些變化,發展中地區的亞洲和南美占總產量的2/3,其中亞洲地區占34.6%,南美地區占32.8%,歐洲占18.5%,北美和澳洲分別占13.7%和0.4%。從合成材料的種類來看,非降解領域用部分采用生物基單體的聚合物PET占據38.9%,其次是PE,占17.2%,采用生物基單體和可降解應用領域的聚乳酸(PLA)、脂肪族可降解聚酯占26.1%。生物基聚酯類合成材料接近50%。

          據歐洲生物基塑料協會介紹,生物塑料正呈現快速增長的態勢,到2016年其產能將增加近70%。引領這種增長的將是PLA和PHA,分別為29.8萬t(增長50%)和14.2萬t(增長550%)。而由HelmutKaiser顧問公司完成的一份有關生物塑料市場的報告則指出,全球生物塑料市場將快速增長,預計年均增速可達8% ~ 10%,將由2007年的10億美元增至2020年的100億美元。與之匹配的是,到2015年,全球生物塑料的需求量據稱將由2010年的57.2萬t增至300萬t以上。

          隨著生物基塑料的不斷發展,大到電視機的支架、電腦框體,小到小擺件、廚房垃圾袋,這些材料將越來越多地走進人們的日常生活中。據了解,目前在北美市場已有約 2 萬余種產品由生物基原料制成。

          日益增長的低碳經濟發展訴求和波動的原油價格都在一定程度上推動了這一領域的發展,同時,技術的不斷進步改善了生物基塑料的性能,也為其開辟了更多的市場機會。美國Freedonia Group公司最新的報告稱,從2012 —2016年,美國對生物塑料的需求將以每年20%的速度增長,達到25萬t的規模。到2016年其生物塑料銷售額將達6.8億美元,這主要得益于該領域的技術創新,在提高生物塑料性能的同時也降低了成本。該報告稱,在2011年的生物塑料銷量中,生物可降解樹脂雖然占據了絕大多數的份額,但生物基樹脂的不斷發展將使整個市場改頭換面。到2021年,這類材料占總需求量的比例將從2011年的13%增至40%以上,其背后的推動因素包括生物基聚乙烯的大批量生產和生物基 PET、聚丙烯及PVC的最終商用化。與此同時,PLA仍有望成為生物塑料市場上應用最廣泛的樹脂,但生物基聚乙烯預計到2016年將顯現出巨大的增長機會。

          生物基聚合物領域主要生產企業(部分)的發展動態

          Development Trend of Some Leading Producers in Bio-based Polymers

          生物基材料產業巨大的發展前景自然吸引了各國政府和企業,Bayer(拜耳)、BASF(巴斯夫)、DOW(陶氏)、DuPont(杜邦)、ExxonMobil(埃克森美孚)等國際化學品巨頭紛紛進入這一領域。全球主要生物基材料和化學品生產企業及其開發現狀如表 2 所示。

          在生物基材料和化學品領域,世界范圍內技術突破不斷,早期存在的生產成本較高、產品性能欠佳等問題已有明顯改觀。領頭羊們你追我趕,紛紛加快了相關項目的商業化步伐。

          據統計,2011年脂肪族原料己二酸、丁二酸的產量為300萬t,部分用于合成脂肪族可降解聚酯,如PBS等。由于生物基來源的脂肪族聚酯還未完全改善使用性能,尤其是耐熱性問題,因此部分生物基PBST依然占據相當部分的市場,以歐洲巴斯夫為代表的幾家企業已在生物可降解聚酯的吹膜、注塑應用加工等方面形成商業化格局,產能超過10萬t/a。中國的上海石化也成功開發了PBST,目前正在實施合成工藝的進一步優化和應用領域的市場開發。

          據分析,未來幾年內市場對丁二酸的需求可能會有大幅增長,主要驅動領域包括生物塑料、化學中間體、溶劑、聚氨酯和增塑劑等。自2009年起,巴斯夫和CSM便已簽署了共同發展協議并開始對丁二酸進行研究。雙方在發酵和下游處理方面的互補優勢形成了可持續的高效生產過程。生產過程中使用的細菌為產丁二酸厭氧螺菌,可以通過自然過程生產丁二酸。這一過程可以生成很多可再生的原材料,結合了高效和可再生原材料使用的優點,同時還具有很好的固碳效果。因此其生物基丁二酸的生產既經濟又環保。

          目前巴斯夫和CSM正在改建普拉克巴塞羅那附近的工廠,準備用于生產丁二酸。該工廠計劃在2013年底正式投產,年產能為 1 萬t/a。為滿足日益增長的丁二酸需求,第二個丁二酸工廠的建設也在籌劃之中,據介紹年產能可達5 萬t。

          BioAmber和日本三井將攜手在加拿大的薩尼亞建立生產線生產生物基丁二酸,據稱2013年產能可達1.7萬t。其后,還計劃將丁二酸產能擴至3.5萬t/a,將1,4 -丁二醇(BDO)產能擴至2.3萬t。兩家公司另外還計劃再共同建立兩條生產線,加上薩尼亞的產能,丁二酸總產能將達到16.5萬t/a,BDO則為12.3萬t/a。

          美國Genomatica公司于2012年1月25日宣布已獲得意大利Beta可再生能源公司(Beta Renewables SpA)全球獨家專利使用權,將采用Proesa工藝通過任何發酵基工藝從生物質生產BDO。據介紹,將Proesa工藝與Genomatica公司的直接生物工藝集成在一個完整、專有的過程中,可采用非食品、纖維素生物質作為原料,用于第二代技術生產BDO。其中,Proesa工藝可用于將木質纖維素轉化為可發酵的糖類,而Genomatica公司的生產工藝可提供更好的經濟性,與石油基BDO生產相比具有較低的碳排放。

          以生物原料生產的PC和PHA等塑料產品也受到市場關注,但要實現全面的商業化推廣,還有很長的路要走。以生物質生產的異山梨醇為原料生產PC 的工藝與傳統的化學法相比,無需使用有毒的光氣和安全性廣受爭議的雙酚A,日本三菱和法國羅蓋特公司都有計劃開發此產品,但均表示其經濟性和質量有待提高。

          其他生物化學產品的產業化推進計劃還包括:陶氏化學和諾維信的相關生物丙烯酸項目,以糖類或水煤氣為原材料,預計2015年將達4.5萬t;巴西Braskem產能為 3 萬t/a的乙醇-丙烷工程,計劃于2013年第四季度開工建設;巴斯夫、Cargill(嘉吉)公司與諾維信公司已簽署一項協議,將共同開發由可再生原料生產丙烯酸的新技術。

          我國生物基聚合物領域的發展現狀

          Status-quo of Chinese Bio-based Polymer Field

          在杜邦公司于近期公布的一項名為“杜邦中國綠色生活調查:消費者對于生物基產品的認識及使用”的調查中,超過75%的受訪者表示他們一定或極有可能購買各類生物基產品。調查結果顯示,中國消費者比北美消費者更加相信綠色產品有助于環保,絕大多數的中國消費者極有可能購買由對環境有益的生物基原料制作的服裝、個人護理產品、個人衛生產品及家用產品。當被問及是否相信綠色產品對環境有益時,70%參與調查的中國消費者表示非常或比較相信綠色產品有助環保。這項調查還發現,中國消費者相信生物基原料的使用會提高產品質量。超過60%的消費者認為用生物基原料制造的個人護理產品、個人衛生產品及清潔用品質量更好。

          相較于一些發達國家和地區如火如荼的生物基材料開發,中國的生物基材料市場也正在不斷發展壯大。隨著國內一些大型企業,如安徽豐原集團、華源生命、吉林燃料乙醇、江蘇南天集團、浙江海正集團等先后進入生物基材料研發行列,我國生物基新材料產業的發展將提速。

          如浙江海正集團與中國科學院長春應用化學研究所長期合作推進聚乳酸的產業化。2008年,該公司完成5 000 t/a聚乳酸示范生產線的建設、運行和技術優化,成為我國第一家實現千噸以上規模化生產的廠家,預計將于2013年開建年產 3 萬t生產線。另據報道,國內另外兩大聚乳酸生產企業上海同杰良和深圳光華偉業也都有擴大產能的項目。這兩家企業的萬噸級廠都已建成并在試生產中。另外,常熟長江化纖年產4 000 t的聚乳酸熔體直紡纖維工廠也已順利生產,南通九鼎及云南富集也有千噸級生產線在建廠測試中,中糧也已宣布要在吉林榆樹建萬噸級聚乳酸工廠。

          雖然現階段我國生物基新材料已取得了一定的發展,尤其是淀粉基生物降解塑料、PLA、PHA、PBS等,但受到市場、成本等因素的制約,在產業化過程中也面臨著各種各樣的問題,例如目前國內市場對聚乳酸等生物基材料的需求滯后于其產能擴張。有分析認為,成本較高以及國家環保塑料的配套政策不足是限制我國相關生物基塑料產業發展的兩大瓶頸。

          根據國家發改委的《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》,生物制造是我國“十二五”期間重點發展的生物產業之一,該產業涉及生物基新材料、生物基化學品等領域。

          而國務院于2013年1月下發的《生物產業發展規劃》(以下簡稱《規劃》)則明確,到2020年,把生物產業發展成為國民經濟支柱產業等目標。根據《規劃》,到2015年,我國生物產業增加值占國內生產總值的比重將比2010年翻一番,工業增加值率顯著提升(表 3)。

          在支持生物制造產業規模化發展方面,《規劃》表示將推動生物基產品,特別是非糧生物醇、有機酸、生物烯烴等的規模化發展應用。未來將建立生物基產品的認證制度,制定生物基產品消費的市場鼓勵政策和農業原料對工業領域的配給制度。此外,綠色工藝產品也將獲補貼,預計到2015年生物制造產業規模將達7 500億元。

          生物基合成纖維的發展趨勢

          Development Trend of Bio-based Synthetic Fiber

          近年來,化學纖維從植物/農作物途徑取得原料的趨勢在全球日益明顯。美國能源部和美國農業部贊助的“2020年植物/農作物可再生性資源技術發展計劃”就提出2020年從可再生的植物衍生物中獲得10%的基本化學原材料。而一向以功能性纖維見長的日本企業正逐漸將目光聚焦在個人健康、衛生與舒適性的纖維與紡織品領域的開發,而且很多原料取自于天然的植物。

          繼生物法合成多元醇取代部分化學法乙二醇生產聚對苯二甲酸多組分二元醇酯共聚物(PDT)纖維成功后,研發可再生資源成為聚酯產業鏈可持續發展的潮流。但PTT 纖維、聚丁二酸丁二醇-共-對苯二甲酸丁二醇酯(PBST)纖維、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)纖維的產業化進程相對較緩,在很大程度上是受制于這些纖維原料稀缺,尤其是丙二醇、丁二醇等的價格一直居高不下,影響了產業鏈的整體效益和推進。近年來,美國、歐洲的一些研究機構和生產企業對這些原料的生物轉換合成表現出極高的商業投入積極性。

          在全球倡導低碳經濟和可持續發展的大背景下,積極發展生物質纖維及生化原料,不僅可有效解決石化資源的不足,對化纖行業實現可持續發展、促進行業轉型升級具有現實意義,而且有利于促進農副產品的深加工進而提高農產品的附加值。我國的《化纖工業“十二五”發展規劃》中也提出了關于推進生物質纖維及其原料產業化的相關內容。根據中國化纖工業協會對生物質纖維及生化原料的發展規劃,生物質纖維在未來將實現“資源有效利用”、“技術環境友好”和“產品靈活多樣”,其中涉及生物質合成纖維的內容主要如下。

          PLA纖維:借鑒國內外最新聚合、紡絲及多領域應用技術,實現產業化突破,形成萬噸級產業化規模。大力推進非糧作物原料的開發利用。

          PTT纖維:突破生化法PTT及其纖維產業化成套裝備、工程化技術及其制品的生產技術,形成年產12萬 ~ 15萬t的產業化產能。

          生物法多元醇:以生物法PDO、乙二醇、BDO等為重點,實現產業化突破,形成多元醇的規模化、產業化生產和應用。

          具體如表 4 所示。

          國內外生物基聚酯的開發及應用

          Development and Application of Bio-based Polyester

          對更具可持續性發展消費品日益增長的需求是生物基材料增長的重要驅動力。品牌商和原始設備生產商致力于減少自身的環境足跡,并用可再生的生物基解決方案來取代有限的石化基材料。因此,有越來越多的企業開始把生物材料納入企業可持續發展戰略中。

          10年前美國杜邦公司開發了生物基PDO用以合成PTT,近幾年法國METabolic Explorer公司也開發了利用粗甘油生物法制取PDO,用于合成PTT,盡管與馬來西亞的合資工廠工程項目(產能 9 萬t/a)推遲,但其技術已經從實驗室走向產業化應用。上海石化也已采用生物化工技術成功研發了PDO,預期在2015年前該公司可向市場提供部分生物基的紡絲級PTT和工程塑料級PTT切片。

          據國際能源署生物基化工產品分會報告(I E A

          Bioenergy Bio-based Chemical Value Added Products From Bio-refineries Task 42),從2010 — 2014年,世界生物基聚酯會大幅實現技術突破,除了研究領域的成果可實現產業化外,傳統的聚酯生產企業已從技術和如何降低成本角度做好準備,并積極尋找合適的最終用戶形成最終商品推向市場。在日本、歐洲和北美政府的支持和鼓勵下,終端產品生產企業也加入到生物基聚酯材料的市場開發中,踐行綠色環保和可持續發展的理念。

          在眾多食品公司的強勢推動下,采用甘蔗乙烯生產的生物基乙二醇已經被廣泛用于PET 的生產。2009年,可口可樂公司推出了生物基聚酯瓶 —— PlantBottle,用于旗下飲品Coke、Sprite、Fresca、iLOHAS、Sokenbicha以及Dasani的包裝。該聚酯瓶中30%源于由甘蔗中提取轉化而來的MEG,其他則來自石油基PTA。此外,百事可樂也宣布研究從柳枝稷、松樹皮和玉米殼中提取原料生產生物基聚酯,并期待擴大植物原料的范圍,如柑橘皮、土豆皮、燕麥殼等其他農業副產品也有望成為制瓶的原料。

          不過若想將植物材料的比例提升到100%,還需要進行更多的研究工作。生物基PET之前一直采用生物基MEG,而另一主要原料PTA仍采用石油資源。目前,Virent、Gevo、Avantium等生物基化工企業已經成功研發從植物、農作物的廢棄物等資源中采用生物技術進行分子重組轉化為PX,進而可以用現有的成熟氧化技術生產出PTA,實現PET的100%生物基產品。

          可口可樂公司已承諾,2020 年該公司所有的PET容器將完全采用生物材料。為實現這一目標,2011年12月,該公司與美國生物技術公司Gevo和Virent簽署協議,共同開發商業化規模的生物合成PX工藝,以實現PTA原料的綠色化。如今這些企業正在積極探索,采用生物質生產PET的另一種合成原料精對苯二甲酸(PTA),進而推出完全由可再生材料合成的生物基PET。

          美國Virent公司采用“生物成型”(BioForming)技術,將玉米、甘蔗等含糖源物,與糠醛生物轉化為PX,其中試技術已經成功,正在與具有專利的化工設備企業合作進行批量化生產。

          Gevo公司采用異丁醇(Isobutanol)生物技術得到PX,日本東麗公司于2011年宣布已經采用此技術生產出100%生物基PET纖維,并與Gevo簽訂合同,優先購買其制造的生物基對二甲苯,用于小規模生產生物基PET。東麗將通過此次合作開發生物基PET量產技術,并計劃在2013年推出商業化產品。

          Avantium生物化工制品公司聯合美國某大學研究開發了極具革命性的“YXY”技術,其技術核心是將植物資源得到的呋喃糖通過生物轉化為2,5-呋喃羧酸(2,5-Furan dicarboxylic,FDCA),取代傳統意義上的PTA,與MEG酯化聚合生成PEF(Polyethylene-furanoate),目前已經實現了PEF聚酯瓶的批量生產。美國杜邦、塞拉尼斯,荷蘭的DSM(帝斯曼)等都有意成為該技術的積極推進者。

          據統計,世界范圍內生物基聚酯原料MEG和多元醇產能最大的是中國長春大成,目前該公司據稱已具備100萬t/a的生物基MEG產能。日本豐田通商株式會社與中國臺灣的中國人造纖維公司以50/50合資成立的Greencal Kaohsiung Taiwan公司,將巴西甘蔗來源得到的乙醇轉化為MEG,年產能為10萬,最終產品用于汽車紡織品和車用工程塑料。

          目前,全球PTA的實際產能據稱已超過5 000萬t,如此龐大的用量和發展潛質,為生物基新產品打開了巨大的研發空間,而新產品對比石油基物料是否有成本競爭優勢,將成為決定其市場成敗的關鍵。PX的未來發展也面臨相似的情況。據預測,未來一段時間內PX的產能增長會落后于需求,這為生物基PX的研發帶來了一定的動力。在PX供不應求的情況下,現時研發生物基替代品是最好時機。

          從應用趨勢來看,聚酯相對其它高分子合成材料的總體加工成本較低,環保、安全壓力相對較輕,回收再生產業鏈發展基本形成良性循環,后加工技術不斷發展,使聚酯在傳統的民用紡織品、產業用紡織品、液體包裝、薄膜、片材、工程塑料等領域得到很大的發展,因此非降解生物基聚酯最容易推廣,預期在液體包裝領域將會得到長足的發展。

          除了包裝行業,纖維領域也是生物基聚酯的重要領地。近日,帝人宣布其生物基聚酯纖維Eco Circle Plantfiber被用于純電動車Nissan LEAF的內飾中,包括座椅面料,以及門飾板、頭枕、座位中間扶手等內飾面材料等,這是Eco Circle Plantfiber首次被用于大批量生產的汽車內飾中。據介紹,Eco Circle Plantfiber纖維中有30%以上為源自甘蔗的生物基原料,不僅可以降低碳排放,而且可保持與石油基PET相媲美的性能和品質。

          近年來,鑒于生物基滌綸應用領域的不斷拓展,涉及服裝、汽車內飾以及個人衛生用產品等,帝人持續擴充其全球產能,據報道,2012年該公司采用生物基MEG生產了 3 萬t 滌綸和紡織品,并計劃在2015年增至 7 萬t產能。該公司還計劃進一步擴大生物基聚酯在汽車內飾領域的應用,爭取在2015年使這一領域的應用占據其總產量的半壁江山。

          隨著BCF技術的發展,PDT、PET、PTT等聚酯BCF的本體著色地毯紗和地毯領域將會逐步取代性價比相對較差的PA和PP,在產業用紡織品領域具備滿足市場、開拓市場的良好需求趨勢。

          生物基聚酯發展的障礙

          Bottleneck of Bio-based Polyester

          生物基高分子材料與傳統高聚物生產商在開拓市場中遇到的障礙有相同之處,都需要經濟的原料、高效的工藝流程以及成熟的客戶。雖然在一些發達國家和地區,以生物基聚酯為代表的生物基材料正成為開發熱點,但其市場推廣阻礙力也不容小覷,比如不良的產品性能、價格因素導致的消費意愿下降等。

          生物基聚酯的市場應用難點最主要還是產品價格。從本質上來說,生物基PET與石油基PET是同一種產品,不同之處在于其原料來源,未來一段時期內,成本將是生物基PET的軟肋。目前來看,要使生物基MEG的價格大幅低于石油資源尚需較長時間。

          二是市場對所謂的“多元醇”的認識。作為纖維用,多元醇的加工成本相對99.9%純度的MEG會有30%左右的成本降低和能耗的節省,但紡織和染整行業還需相應的技術配套,如何充分發揮其纖維產品的特點,進而讓上下游的利益進一步得到提升仍需要上下游積極合作。

          生物基BDO和PDO分別是合成PBT、PTT的主要原料,其開發的基本目標除了綠色、環保和可持續發展的全球社會效益外,更重要的是其生物基醇的合成成本低于石油資源。目前的主要瓶頸是通過生物基醇的規模化生產以降低生產成本,二是進一步考察和優化提高生物轉化率,同時關注不同菌種的安全性能。

          完全生物基PET目前還需解決生物基PTA的來源問題。現階段,生物基PET中的生物基成分主要為EG,目前美國的Gevo、Draths和Anellotech等公司正在進行生物基PTA的產業化研究。如Gevo正在研究如何將生物基異丁醇轉化成對位二甲苯,然后再轉化成PTA。據介紹,該公司日前又獲得一項利用二羥酸脫水酶(DHADs)提高酵母中生物基異丁醇生產效率的專利,這也有利于使其比其他技術更具有商業化生產的可能。而其他一些公司也正研究如何通過生物基正丁醇或異丁烯生成PTA。Draths目前正在研究如何通過反式,反式-粘康酸鹽將葡萄糖轉變成PTA,而Anellotech宣稱已掌握了將生物質轉變成BTX(苯、甲苯、二甲苯)的技術。

          此外,以生物基聚酯為代表的生物高分子材料同樣會引發有關土地過度消耗的爭論,目前全球范圍內對這種由于大規模生產原材料而進行密集種植的“破壞性”模式充滿爭議。一些研究機構表示,同生物燃料一樣,從更大范圍來說,生物塑料和其他生物基產品會與糧食爭奪土地,造成間接土地利用變化,導致更嚴重的森林砍伐和更多野生區域轉換成耕地,因此生物塑料相比傳統樹脂的環保優勢并不很明顯。

          在這個問題上,美國生物科技企業Verdezyne于2011年11月宣布的消息值得注意。該企業宣布第一家試點工廠已開始采用非食品原料生產生物基乙二酸,且制造成本比采用石油基原料低廉。

          專家視點:

          YXY技術近期的發展很可能引起聚酯鏈的深層次創新,對傳統的石油基聚酯原料帶來革命性的“沖擊”,尤其是PEF材料的出現,將會在很大程度上占據原石油基PET的瓶用和BOPET市場,即使傳統PET的價格低至加工成本,仍很難抵御如此迅猛的發展形勢。目前中國大陸的總體聚酯鏈市場還是以各自為陣為主,生物基基礎單體的研發由于受到專利保護、研發單位的成果推廣和聚合物生產企業的成本壓力等諸多因素,很難得到突破性增長;聚合物生產企業即使已經開發了生物基聚合物,也由于缺少為下游提供積極有效的技術支撐而舉步維艱;部分終端市場對生物基聚酯材料缺少應有的準確信息,部分企業的生物基材料在產品質量和關鍵特征指標尚不具備商業化的條件,加上生物基材料很難在外觀上明顯區別于非生物基材料,如何推動生物基材料的應用成為目前該領域的主要瓶頸。

          可降解塑料產業前景范文第5篇

          綠色化工技術是通過改進改良現有的化學技術及方法,對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學廢物或化工產品等能夠污染環境的物質,實現廢物零排放,減少其對人類健康和生態環境的危害,建立友好環境。用“資源-產品-再生資源”這種全新的循環物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。利用先進的綠色化工技術,研究出新型環保產品,及綠色工藝技術的運用實現清潔生產,從而大幅度降低三廢排放量【1】。21世紀,綠色化工技術已經被國際發達國家在化學有機合成、生物化學、分析化學、催化等領域列為主要的研究發展方向之一。在我國制定的“九五”發展規劃中,綠色化學與技術在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業作為應逐漸補充及開發應用的重大研究項目。

          2綠色化工技術的開發

          2.1原料的選用

          綠色化工科技的發展,如果不從化工污染、化學反應的源頭著手,那么始終是治標不治本而且十分被動的措施。那么化工科技及工藝發展過程中,選擇無毒害溶劑、原料、催化劑等化學原料來進行化工生產、制作化工產品可實現零排放、零污染的清潔生產和加工原則,有效防止和控制化學污染的產生。近年較為常見的無害化學原料為:野生植物、農作物等生產物質。將蘆葦、樹木等天然野生植物纖維,以及稻草、麥秸和蔗渣等農副產品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質氣化產生氫氣等,都是綠色化工技術中原料選擇應用的非常好的例子。

          2.2無毒害催化劑的選用

          在百分之九十的化工生產中催化劑是提高反應速率的必需品。然而在綠色化工科技的開發過程中,無毒害的烷基化固相催化劑是國內外研發工作的重點。南京大學徐國際【2】利用環境友好性綠色化合成過程對烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑,在無溶劑的條件下對1,3-二羰基化合物進行直接烷基化反應,反應后處理步驟簡單,且催化體系可以循環使用,四次催化循環后收率仍然能大于84%。

          3綠色化工技術在化學工業中的應用

          3.1清潔生產技術

          清潔生產技術是無毒、無害、無污染、無廢物排放的綠色化工技術,包括輻射熱加工技術,綠色催化技術,臨界流體技術等。在冶金工業、印染工業、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業都得到了很好的運用。此外先進的脫硝脫硫技術、垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能太陽能等自然能發電技術等等這些都利用了清潔生產技術。例如,海水淡化技術的應用不僅解決了我國淡水資源匱乏的現狀,還利用有效的化學方法將海水中的鹽水分離,在海水淡化的預處理過程中不會產生任何對環境狀況的不良影響,也沒有對生態環境造成傷害。而且,在海水淡化預處理過程中所產生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡單、不產生二次污染的清潔化工產品,具有非常廣闊的發展前景。

          3.2生物技術

          生物技術領域包含細胞、基因、微生物和酶等技術范疇,其主要應用在化學仿生學和生物化工兩個方面。生物酶在作為一種在生物體內的催化劑,具有高效、轉移性,可以參與到各個生物化工的合成過程中。另外,化學仿生學中的膜化學技術也是這一領域中廣泛應用的生物技術。在綠色化工技術中采用生物技術,可以利用再生資源合成化學品。從早期來源于動植物中的有機化合物原料,到后來以石油和煤炭作為原料。例如,在綠色化學工程與工藝中,制備丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且沒有污染環境副產物產生。由此可見,利用廣泛存在于自然界中的酶當做催化劑,與工業酶及一般的化學催化劑相比,自然界中的酶具有無污染、反應條件溫和、產物性質優良的特點。

          3.3生產環境友好型產品

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