Био-основный ПЭ, ПЭТ: Переход к экологичному пластику
Вдохновленные двойными целями глобального контроля загрязнения пластиком и цели "двойного углерода", биопластики становятся важным направлением замены традиционных пластиков на основе ископаемого топлива. Традиционные пластики используют ископаемые ресурсы, такие как нефть и природный газ, в качестве сырья, что не только усугубляет потребление ископаемой энергии, но и вызывает серьезную экологическую нагрузку из-за их трудной разлагаемости.
Биопластики используют биомассу в качестве сырья и преобразуются в полимерные материалы с помощью биотехнологий, демонстрируя большой потенциал в снижении углеродного следа и воздействия на окружающую среду. Среди них биополиэтилен (PE) и биополиэтилентерефталат (PET), как экологически чистые усовершенствованные версии традиционных пластиков, достигли крупномасштабного производства и широкого применения, став эталонными продуктами в области биоматериалов.
Биополиэтилен (PE) является одним из наиболее технологически зрелых и коммерчески доступных биопластиков. В отличие от традиционного полиэтилена на основе ископаемого топлива, сырьем для биополиэтилена служат возобновляемые ресурсы биомассы, такие как сахарный тростник, кукуруза и маниока.
Процесс его производства сначала преобразует сахар в биомассе в этанол с помощью микробной ферментации, затем генерирует мономер этилена через реакцию дегидратации, и, наконец, формирует полиэтиленовую смолу через реакцию полимеризации. В качестве примера можно привести "зеленый PE" бразильской компании Braskem.
Он использует этанол из сахарного тростника в качестве сырья. Каждая тонна произведенного биополиэтилена позволяет сократить выбросы углекислого газа на 2,1 тонны, что эквивалентно фиксации углерода при посадке 3 деревьев.
С точки зрения характеристик, биополиэтилен практически идентичен традиционному полиэтилену. Он обладает отличной гибкостью, химической стойкостью и технологичностью. Его можно изготавливать в виде пленок, упаковочных пакетов, сельскохозяйственных пленок, труб и других изделий с использованием традиционных процессов, таких как выдувное формование, литье под давлением и экструзия. В области упаковки биополиэтиленовые пленки уже используются для упаковки продуктов питания, экспресс-пакетов и других сценариев.
Они не только удовлетворяют функциональные требования к герметичности и влагозащите, но и снижают зависимость от ископаемых ресурсов благодаря инновациям в сырье; в сельскохозяйственной сфере биополиэтиленовые сельскохозяйственные пленки могут уменьшить загрязнение остаточными пленками в поле и обеспечить их переработку с помощью соответствующих систем утилизации.
Биополиэтилентерефталат (PET) является еще одним видом биопластика с широкими коммерческими перспективами. Традиционный PET полимеризуется из терефталевой кислоты (PTA) и этиленгликоля (EG), причем этиленгликоль составляет около 30% от общего объема сырья. Биополиэтилентерефталат частично или полностью производится на основе биомассы, заменяя этиленгликоль сырьем, полученным из биомассы.
Современные основные технологии используют биомассу, такую как сахарный тростник и кукуруза, в качестве исходной точки, генерируют этанол через ферментацию, а затем преобразуют его в биополиэтиленгликоль через окисление, гидрирование и другие процессы, и полимеризуют с традиционным PTA для формирования биополиэтилентерефталата.
Этот "частично биопластиковый" PET практически идентичен традиционному PET по характеристикам, сохраняя отличную механическую прочность, прозрачность и химическую стойкость, поэтому он может быть непосредственно совместим с существующим оборудованием для производства PET и системами переработки.
В области упаковки напитков такие компании, как Coca-Cola и Danone, выпустили бутылки для напитков из PET, содержащие 30% биопластикового сырья, которые не только соответствуют стандартам безопасности для контакта с пищевыми продуктами, но и сокращают выбросы углерода примерно на 1/3; в текстильной отрасли биополиэтилентерефталатные волокна используются для изготовления одежды и текстильной продукции для дома. Они не только ощущаются так же, как традиционный полиэстер, но и могут повысить экологическую добавленную стоимость продукции благодаря отслеживанию происхождения сырья.
Основная ценность биополиэтилена и биополиэтилентерефталата заключается в "зеленом углеродном цикле". Углеродный след традиционных пластиков на основе ископаемого топлива проходит через весь жизненный цикл: добыча ископаемого сырья выделяет парниковые газы, процесс переработки потребляет много энергии, а сжигание после утилизации выделяет углекислый газ. Сырье для биопластиков поступает из биомассы, фиксированной фотосинтезом, которая поглощает углекислый газ в процессе своего роста.
Выбросы углерода в процессе производства сокращаются на 30%-80% по сравнению с традиционными процессами, формируя добродетельный цикл "биомасса поглощает углерод - материалы хранят углерод - разложение/переработка после утилизации", значительно снижая негативное воздействие изменения климата.
В настоящее время биополиэтилен и биополиэтилентерефталат вступили в стадию крупномасштабного развития. Глобальные производственные мощности биополиэтилена в основном сосредоточены в странах с богатыми сельскохозяйственными ресурсами, таких как Бразилия и США, с годовой производственной мощностью более одного миллиона тонн; биополиэтилентерефталат быстро расширяется в Азии и Европе. Китайские компании достигли индустриализации биополиэтиленгликоля благодаря технологическим прорывам, способствуя применению биополиэтилентерефталата в упаковке и текстильной промышленности.
Однако эта область все еще сталкивается с множеством вызовов: с точки зрения поставок сырья, сырье из биомассы сильно зависит от климата и региона, а для масштабных поставок требуется создание стабильной системы сельскохозяйственного выращивания и хранения; с точки зрения стоимости, процесс производства биопластиковых мономеров сложен, и текущая цена все еще выше, чем у сырья на основе ископаемого топлива, что требует субсидий и технологических инноваций для снижения затрат; с точки зрения системы переработки, биопластики имеют схожую химическую структуру с традиционными пластиками, и технология "химической переработки" нуждается в улучшении, чтобы избежать смешивания с традиционной системой переработки и влияния на качество переработанных продуктов.
Стоит отметить, что биопластики ≠ биоразлагаемые пластики. Биопластиковые свойства биополиэтилена и биополиэтилентерефталата отражаются только в источнике сырья. Их химическая структура совпадает с традиционными полиэтиленом и полиэтилентерефталатом. Они также трудно разлагаются в природной среде и должны поступать в систему переработки через механическую переработку, химическую переработку и другие методы.
Это "разделение свойств" требует от потребителей и отрасли четкого понимания того, что экологическая ценность биопластиков заключается в снижении зависимости от ископаемого топлива и выбросов углерода, а не в решении проблемы разложения пластиковых отходов, и требует продвижения в координации с созданием систем сортировки и переработки отходов.
С развитием биотехнологий и увеличением числа низкоуглеродных политик биополиэтилен и биополиэтилентерефталат переходят от "зеленых концепций" к "индустриальным жестким потребностям".
В будущем, благодаря редактированию генов для оптимизации урожайности сырья из биомассы, разработке эффективных каталитических технологий для снижения энергопотребления при преобразовании и созданию координированной модели полной цепочки отрасли "выращивание биомассы - производство материалов - переработка и регенерация", биопластики традиционного типа достигнут крупномасштабной замены пластиков на основе ископаемого топлива в упаковке, текстиле, сельском хозяйстве и других областях, внося ключевой вклад в устойчивое развитие мировой пластиковой промышленности.
Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химической продукции с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы массовые товары, специализированные химикаты или индивидуальные услуги по закупкам, TDD-Global заслуживает доверия как ваш первый выбор.
