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“禁塑令”下塑料行業如何自(zì)救?破解可降解塑料產業格局及應用發展(zhǎn)

來源:中國国产精品免费福利樹脂網(wǎng) 2021-07-15 11:54:40

在國家(jiā)對環境保護越發(fā)重視的趨勢下,塑料(liào)製品行業尤其(qí)是一次性塑料製品的企業生存岌岌可(kě)危,是否能快速轉換生產“可生物降(jiàng)解(jiě)材料”成為企業未來發展走(zǒu)向的關鍵。生物可降解塑料其產業鏈跨越了農業和化學品合(hé)成領域。以玉米(mǐ)澱粉為原料(liào)的聚乳酸(PLA)為例,整個產業(yè)鏈包括植物原材料獲(huò)取、原材料(liào)製備、化學單體和中間(jiān)體製備、生物(wù)可降解塑料顆粒(lì)国产精品免费福利、改性(xìng)塑料配製到最終塑(sù)料製品生產幾個環節,整個產業鏈通(tōng)常是全球範圍跨地區、多個上(shàng)下遊企業一起完成的。

European Bioplastics(歐洲(zhōu)生物塑料協會)發布的最新數據顯示,全球生物基塑料約占每年生產的塑料中的1%。2020年,全球生物基塑(sù)料產能達211.1萬噸,其中可生物降解塑料的產能為122.7萬噸,不(bú)可生物降解產能為88.4萬(wàn)噸。政策利好和預(yù)估的需求暴增正在推動(dòng)著(zhe)可降解塑料產業的快速發展。

一、生物可(kě)降解塑料類別(bié)

生(shēng)物可降(jiàng)解塑料超(chāo)過20種,但目前隻有三種類型實現商業大(dà)規模製造,包括主要以植物澱粉(fěn)為原料的澱粉基塑料和聚乳酸(PLA),以及以石油副產(chǎn)品為主要原料的二(èr)元酸二元醇共聚酯(PBS,PBSA,PBAT,下稱(chēng)PBS類塑料),這三類材料的產(chǎn)能總和達(dá)到全部生物可降解塑料(liào)的95%。

1.澱粉基塑料

澱粉因為便宜(yí)、量大(dà)、製造容易、且生物可降解(jiě),被看作是發展生物可降解塑料的重要材(cái)料。早期的澱粉基塑料主要是在不可(kě)降解的塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中添加(jiā)澱粉,從而達到降低(dī)成本、增加降解性的目的。這類材料隻有(yǒu)澱粉部分可(kě)以在(zài)特定條件下降(jiàng)解。目(mù)前澱粉基塑(sù)料全球產能(néng)約45萬噸,隨著市場對降解性要求的提升(shēng),現階段的澱粉基塑料主要是熱塑性(xìng)澱粉,與其他生物(wù)可降解(jiě)材料(liào)混合製備出新的聚合物。

2.PLA

PLA是另外一種主要發展的(de)生(shēng)物可降解塑料種類,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(fěn)基塑料和PLA的生產依賴糧食作物,包括土豆、玉米、甘蔗或木薯等。雖然塑(sù)料產業在研究使用非(fēi)糧作物進行生產,如(rú)以玉米(mǐ)秸稈、甘蔗渣等木質纖維素,或以(yǐ)二氧化碳、甲烷作(zuò)為原料,但在(zài)短期內糧食作物仍然會是主要原材料。

3.PBS類塑料

PBS類(lèi)是以石油副產品為原材(cái)料聚合而成的生(shēng)物可降解塑料,目前全球產(chǎn)能約37萬噸(dūn)。從技(jì)術層麵來講,PBS可以100%使用生物基(jī)原材料製造,PBAT可以達到50%生物基。但由於目前(qián)生物基原材料的產業化還不成熟,石化來(lái)源的PBS類塑料仍然是市場主流(liú)。丁二醇、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

聚羥基脂肪酸酯(zhǐ)(PHA)是另外一(yī)類重要的生物可降解塑料,目前產能尚少(shǎo),全(quán)球僅25,000噸。PHA是微生物以糖類或油脂為原材料(liào)在發酵過程中自身代謝国产精品免费福利的物質。現在的PHA国产精品免费福利主要使用多糖,但(dàn)科(kē)學家(jiā)在研究是否可以將各(gè)種農(nóng)業副產品(pǐn)、廚餘(yú)、生活廢水、沼氣等廢棄物用(yòng)做高效的PHA生產原料。PHA尚未大規(guī)模商品化(huà)的主要瓶頸(jǐng)是居高不下的生產成本,未來或也(yě)將是發展最快的生物可降解材料。

除這四大類商業主流(liú)種類之外,還有多(duō)種生物可降解塑料,比(bǐ)如可以在水中溶(róng)解的PVOH,用二(èr)氧化碳製造的PPC,能夠與多種材料共混的PCL,聚乙烯醇PGA等等。雖然近年來關於新的生物可降解塑料(liào)研究成果的報道層出不窮,但(dàn)由於技術和(hé)成本的限製,這些材料仍然無法滿足商業需求,實現大規模生產化還有待時日。

二、全球生物可降解(jiě)塑料的發展概(gài)況

歐洲、美國、日本有多家公司實現了生物可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,生產基地近年來逐步(bù)向亞洲集中(zhōng)。亞洲新增了很多本地製造商以及(jí)歐美公(gōng)司投資的產能,其中國內和泰國的(de)增長尤為突出。

澱粉基塑料:意大利的(de)Novamont公司是全球最大的(de)全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(jìng)內設有4個生產基地,使用的植物原材料主要包括(kuò)穀物澱粉和菜籽油(yóu)。

PLA:全(quán)球過半PLA產能集中在美國的(de)Nature Works公(gōng)司,其15萬噸/年的生產線均(jun1)在美國境內。全(quán)球(qiú)第二大的PLA生產線由荷蘭的Total Corbion PLA公司於2019年在泰國建成,年產7.5萬噸,使用泰國本地甘蔗為原材(cái)料。2020年初,Total Corbion宣布(bù)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。江蘇允(yǔn)友成生物環保材料有限公司擁有年產5萬(wàn)噸的PLA生產線,其他大多數企業生產線產能(néng)在1萬噸左右。最(zuì)近,安徽豐原集(jí)團有限公司宣布了“2025年達到PLA年產1500萬噸,2030年達到3500萬噸(dūn)”的(de)計劃。該公司計(jì)劃產能若建成,將是現有(yǒu)全球PLA產能的100倍。安徽(huī)豐原集團稱PLA生產的原材料將以巴西進口玉米為主。最近中糧生物在時隔18個月之後的PLA生(shēng)產線也已重(chóng)啟(qǐ)。

PBS類(lèi)塑料:巴(bā)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(zhōng)國PBAT材料行業內企業集中度(dù)高,金(jīn)發科技為(wéi)首的多家企業總產能達到20萬噸/年,超過全(quán)球50%。這些公司的PBS類塑料都使用石油副產(chǎn)品(pǐn)作為原材料。目前日本(běn)三菱作為PBS產能最大的日本公司,在泰國新建了產能為3萬噸/年(nián)的(de)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(jù)酯設備進行(háng)改進生產。目前我國聚酯設備生產能力嚴重(chóng)過剩,改造生產(chǎn)PBS為過剩的聚酯設備提供新的機遇。

PHA:PHA的產能曾經(jīng)遠大於現有規模(mó),但由於市場推廣沒有達(dá)到預期,產能利用(yòng)率低於10%,多家企業相繼停止生產。目前美國的Danmier Scientific擁有現在最大的PHA生產(chǎn)線,以油菜籽為原材料在美國進行生產,該(gāi)公(gōng)司稱未來幾年(nián)的目標是推動PHA生產技術(shù)達到商業量產規模,生產使用的(de)油菜籽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(guó)最大(dà)的PHA生產線,年產能達1萬噸。

三(sān)、生(shēng)物可(kě)降解塑(sù)料的市場需求

歐洲和北美是現在生物可(kě)降解塑料的最大市場(chǎng),在一些亞洲國家,尤其是中(zhōng)國和印度,減(jiǎn)塑政策也推動(dòng)著(zhe)生物可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59%生產的(de)生(shēng)物可降解塑(sù)料被做成了可降解塑(sù)料袋、食品袋、食品(pǐn)盒、飲料和化(huà)妝品塑料(liào)包裝等等,其中各種軟性包裝用量最大,使用了近50萬噸生物可降解塑料。多家國際消費品公司、全(quán)球(qiú)連鎖的餐飲巨頭和連鎖(suǒ)超市在推廣和使用生物可降解塑料,其中(zhōng)生鮮和食品包裝、一次性餐具、以及可堆肥降解塑料袋需求量最大。生物可降解食品包裝和一次(cì)性餐具的需求在(zài)2017年達到16.4萬噸,預計到2022年將超(chāo)過18萬噸。

可堆肥降解袋是生物可降解包裝的第二大(dà)應用,2017年達(dá)到7.2萬噸,預計到2022年將接近8萬噸(dūn)。國際知名電商公司也在政策和環保(bǎo)的雙重壓力下開始使用(yòng)生物(wù)可降解塑料包裝。以(yǐ)中國(guó)為例,快遞和外賣兩個行業在政策(cè)推動下,若達到(dào)20%外賣包(bāo)裝可(kě)降解以及政策所期待的“50%快遞包裝可降解”,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(quán)國範圍郵政快遞網點禁止使(shǐ)用不可降解的塑料包裝,若快遞(dì)業不著力發展塑料減量方案,隻是(shì)用可降解材料(liào)替代,以現在的快遞行業增(zēng)長速度,2025年中國的快遞業(yè)預(yù)計會使用近(jìn)500萬噸的可降解包(bāo)裝。

2019年生產的生物可降解塑(sù)料中14%用於農業和園藝領域,包括生物可降解農膜、育苗(miáo)杯等產品。雖然生物(wù)可降解農膜的效果和降(jiàng)解性目前仍然在測試階段,但由於傳統的聚乙(yǐ)烯農膜無法(fǎ)在土壤中(zhōng)降(jiàng)解,破碎後(hòu)會造成嚴重的土壤汙染,多個國家已嚐試(shì)推廣使用在土壤中生物可降解(jiě)的塑料農膜以代替傳統聚乙(yǐ)烯(xī)農膜。目前發展生物可降解農膜的主要材料是非生物基的PBAT。BASF預計全球的生物可降解農膜需求可達到每年200萬噸,歐洲市場的(de)需求可達到每年(nián)10萬噸。中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,中國對生物可降解農用地膜的年需(xū)求將(jiāng)超過20萬噸(dūn)。

根(gēn)據清(qīng)華大學溫(wēn)宗(zōng)國教授的估算,若不改變消費增長,並使用生(shēng)物可降解塑料替代限塑令的禁限品項,中(zhōng)國在未來五年內累計需求量將達到2200萬噸,是目前(qián)全(quán)球全部產(chǎn)能的10倍。

四、生物可降解材料未來發展

雖然發展前景看似可觀(guān),生物可降解材料的生產(chǎn)和使用仍麵臨著很多未解決的挑戰。作為新興材料,無論是產業(yè)發展、應用或是相對應的後端處(chù)理(lǐ),生物可降解塑料都(dōu)麵臨著很多懸(xuán)而未決的問題,目前(qián)推廣和(hé)使用麵臨(lín)諸多問題,包括:

一、可降解性的(de)測試標準(zhǔn)仍需完善,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、可降解產品沒有明確、統一的認證(zhèng)標識供(gòng)消費者辨別,命名也沒(méi)有法律(lǜ)規範,執法者也難以辨認;

三、可降解產品主要依賴生物原材料(liào),原材料的供應鏈缺乏規範,將會限製其更大規模的生產;

四、可降解產品的廢棄物(wù)缺乏對應的處理係統,廢棄(qì)物無法處理,很難達到塑料汙染治理的(de)目標;

五、可降解塑料(liào)作為新(xīn)興材(cái)料,生產過程以及降解過程如何保證綠色無毒,仍需要更多(duō)研究和監督管理。


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