Kevin Yang von eSUN: Der technische Weg, die Vorteile und der zukünftige Markt für das chemische Recycling von PLA

Mit der Veröffentlichung von Open-Source-Technologien im Jahr 2006 gewann der 3D-Druck (additive Fertigung) in Europa und Amerika zunehmend an Bedeutung. In China hingegen war der 3D-Druck zu dieser Zeit noch ein Nischengebiet der Forschung und fand erst allmählich Anwendung in Industriezweigen wie dem Flugzeugbau.

Polymilchsäure (PLA) ist ein Polyester, der aus fermentierter Pflanzenstärke aus Mais, Maniok, Zuckerrohr oder Zuckerrüben hergestellt wird. Die Zucker in diesen nachwachsenden Rohstoffen werden zu Milchsäure fermentiert, die anschließend zu Polymilchsäure (PLA) polymerisiert wird.

eSUN wurde 2002 gegründet und spezialisierte sich zunächst auf die Forschung und Entwicklung von Produkten wie Laktatestern, Polymilchsäure (PLA) und Polycaprolacton (PCL). Nach fünf Jahren entschied sich eSUN, 3D-Druckmaterialien als einen seiner Hauptentwicklungsschwerpunkte zu etablieren. 2007 brachte das Unternehmen als weltweit erstes kommerzielles Polymilchsäure-3D-Druckmaterial auf den Markt und etablierte die Marke „eSUN“, die sich mittlerweile zu einer der weltweit renommiertesten Marken für 3D-Druckmaterialien entwickelt hat. Bereits 2006 begann das Unternehmen mit der Forschung zum Recycling und zur hochwertigen Wiederverwendung von Polymilchsäure.

Einerseits hat eSUN die Anwendung seiner Produkte horizontal erweitert; andererseits hat das Unternehmen auch seine Anstrengungen vertikal verstärkt und strebt danach, eine grüne, geschlossene industrielle Wertschöpfungskette für Polymilchsäure aufzubauen.

Im Jahr 2013 errichtete eSUN in Xiaogan, Hubei, eine selbstentwickelte „Produktionslinie für das chemische Recycling von Lactid mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen pro Jahr“ und schuf damit zunächst ein grünes, geschlossenes technisches Kreislaufsystem – von der Materialherstellung und -modifizierung über die Anwendung und die Verarbeitung von Nebenprodukten bis hin zum chemischen Recycling von Polymeren.

Im Dezember 2023 schloss eSUN den Erwerb einer 51,265%igen Beteiligung an Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (nachfolgend „Hengtian Changjiang“ genannt) ab und erreichte damit einen weiteren wichtigen Meilenstein in der horizontalen Anwendungsentwicklung und der vertikalen Expansion der industriellen Wertschöpfungskette von eSUN.

Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., ein Unternehmen mit Schwerpunkt auf Forschung, Entwicklung und Produktion von Polymilchsäurefasern und verwandten Produkten, firmiert nun offiziell unter dem Namen EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (im Folgenden „eSunfiber“). Mit dieser Akquisition hat eSUN seine strategische Ausrichtung auf vier wichtige Anwendungsbereiche – Biomedizin, 3D-Druck, umweltfreundliche Fasern und nachhaltige Verpackungen – vervollständigt und gleichzeitig seine geschlossene, umweltfreundliche Wertschöpfungskette weiter gestärkt. Diese reicht vom chemischen Recycling von Polymilchsäure zu Lactid bis zum direkten Schmelzspinnen von Polymilchsäurefasern.

„Am Anfang der Wertschöpfungskette haben wir in Xiaogan, Provinz Hubei, eine Anlage zur Lactidsynthese mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen pro Jahr errichtet. Neben der Verwendung von Milchsäure als Rohstoff können wir Lactid auch aus recycelter Polymilchsäure herstellen. Am Ende der Wertschöpfungskette nutzt eSun New Materials Lactid als Rohstoff zur Produktion von Polymilchsäurefasern. Dadurch haben wir Verbindungen zwischen vorgelagerten und nachgelagerten Bereichen der Wertschöpfungskette geschaffen und gleichzeitig komplementäre technische Vorteile erzielt“, sagte Kevin Yang.

Laut European Plastics betrug die weltweite Produktionskapazität für biologisch abbaubare Materialien im Jahr 2021 1,553 Millionen Tonnen, während die weltweite Produktion von Kunststoffprodukten im gleichen Zeitraum 390 Millionen Tonnen erreichte.

Diese enorme Lücke zeugt von einem immensen Marktpotenzial.

Angesichts der weltweit stetig fortschreitenden Einführung von Plastikbeschränkungen und -verboten hat Polymilchsäure (PLA), eines der vielversprechendsten biologisch abbaubaren Materialien, in den letzten Jahren einen globalen Kapazitätsausbau erfahren. Seit 2020 erweitern internationale Unternehmen wie TotalEnergies Corbion und NatureWorks sowie chinesische Firmen wie die Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech. und Wanhua Chemical aktiv ihre Produktionskapazitäten, um die Wachstumschancen in diesem aufstrebenden Sektor zu nutzen.

Yang Yihu ist der Ansicht, dass die Produktionskapazitäten für Rohstoffe zwar rasant wachsen, die nachgelagerten Anwendungen jedoch möglicherweise noch nicht vollständig darauf vorbereitet sind, das neue Angebot aufzunehmen.

„Unsere Einschätzung ist, dass der Markt, obwohl die Produktionskapazitäten für PLA rasant wachsen, Schwierigkeiten haben könnte, den Anstieg des Rohstoffangebots zu bewältigen, wenn die nachgelagerten Anwendungen unterentwickelt bleiben“, sagte Yang Yihu. „Tatsächlich haben wir bereits 2006 begonnen, uns auf die Entwicklung nachgelagerter PLA-Anwendungen und die Erforschung des chemischen Recyclings von Post-Consumer-Abfällen zu konzentrieren, um die Schwächen in der Branchenentwicklung auszugleichen. Neben dem 3D-Druck haben wir unser Angebot strategisch auf biomedizinische Anwendungen, umweltfreundliche Fasern und biologisch abbaubare Produkte ausgeweitet und damit vier wichtige Anwendungsbereiche geschaffen.“

„In den letzten Jahren hat sich der Markt für umweltfreundliche, biologisch abbaubare Materialien aufgrund weltweiter Plastikverbote und -beschränkungen sowie der zunehmenden Reife von Biomaterialien – insbesondere der PLA-Technologie – stetig erweitert. Wir haben unsere Anstrengungen zur Anwendungsentwicklung in diesem Bereich verstärkt. Heute sind unsere biologisch abbaubaren Einwegprodukte und Ökofaserprodukte nach 3D-Druckmaterialien der zweitgrößte Wachstumstreiber, und auch unsere durch chemisches Recycling hergestellten Lactatester-Produkte verzeichnen ein rasantes Wachstum. Führende inländische Fotolackhersteller verwenden unsere Lactatester in Elektronikqualität. Obwohl die Mengen noch gering sind, sind die Anwendungsperspektiven vielversprechend“, erklärte Kevin Yang.

PLA-Abfälle können chemisch oder mechanisch recycelt werden. Obwohl die Abfälle Verunreinigungen enthalten können, lässt sich PLA durch thermische Depolymerisation oder Hydrolyse chemisch recyceln, wobei Monomere entstehen, aus denen neues PLA hergestellt werden kann. Alternativ kann PLA auch durch Umesterung zu Methyllactat recycelt werden.

„Unser firmeneigenes X-Konfigurations-Koproduktionsmodell ermöglicht die Nutzung diversifizierter Rohstoffquellen und Endprodukte. Dadurch erhöhen wir die Flexibilität der Produktionslinie, verbessern die Systemeffizienz und senken Energieverbrauch und Kosten“, ergänzte Kevin Yang. „Wir können Lactid entweder aus Milchsäure oder aus recyceltem PLA herstellen, welches anschließend zu verschiedenen Biomaterialien polymerisiert werden kann. Beispielsweise kann bei Verwendung von recyceltem PLA als Ausgangsmaterial hochreines Lactid weiter zu PLA, Polycaprolacton (PCL) oder Polyolen polymerisiert werden, während weniger reine Nebenprodukte mit Ethanol zu chemisch reinen Lactat-Estern reagieren können. Alternativ kann hochreines Lactid direkt als Rohstoff für hochreine Lactat-Ester dienen.“

Im Jahr 2012, nach sechs Jahren intensiver Forschung und Entwicklung, reichte eSUN offiziell eine Patentanmeldung ein für„Ein Verfahren zur Herstellung von raffiniertem Lactid aus recycelter Polymilchsäure“Diese bahnbrechende Technologie, die 2014 erfolgreich erteilt wurde und weltweit die erste ihrer Art ist, ermöglicht die Gewinnung von hochreinem Lactid aus recyceltem PLA. Die Nebenprodukte können zur Herstellung verschiedener Lactat-Ester wiederverwendet werden. Sie löste die weltweite Herausforderung des Recyclings und der Wiederverwendung biobasierter, abbaubarer Materialien, schloss den Kreislauf der industriellen Wertschöpfungskette und etablierte eine"grüner Kreis"Wirtschaft.

Inzwischen hat das Problem der unzureichenden Entsorgung von biologisch abbaubaren Kunststoffen am Ende ihrer Lebensdauer in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Laut einer Studie…Forschungsbericht zur Umweltverträglichkeitsprüfung und politischen Unterstützung für abbaubare KunststoffeGemeinsam veröffentlicht von der Tsinghua-Universität und Sinopec,96,77 % der biologisch abbaubaren Kunststoffe Chinas landen in der Verbrennung oder auf Deponien.,3,1 % gelangen in die Umweltund nur0,007 % gelangen in spezialisierte Anlagen zur biologischen Abbaubarkeit.zur vollständigen Zersetzung.

Die Europäische KommissionRichtlinie 2021 über Einwegkunststoffe (SUP-Richtlinie)Verbot von oxidativ abbaubaren, biologisch abbaubaren und kompostierbaren Kunststoffen in Einwegplastikprodukten.Verordnung 2022 über Verpackungen und Verpackungsabfälle (PPW)schreibt vor, dassBis 2030 müssen alle Verpackungen recycelbar oder wiederverwendbar sein.. AVorschlag für die Altfahrzeugverordnung 2023ferner erfordert, dassNeufahrzeuge enthalten mindestens 25 % recycelte Kunststoffe., wobei der Schwerpunkt auf der Kreislaufwirtschaft bei der Materialverwendung liegt.

Diese Maßnahmen deuten darauf hin, dass die EU die Konzepte der Plastikreduzierung, der Kreislaufwirtschaft und des Recyclings befürwortet. Die Umsetzung dieser Vorschriften könnte jedoch auch die Expansionspläne von Herstellern biologisch abbaubarer Kunststoffe einschränken, was die Frage aufwirft:Hat biologisch abbaubarer Kunststoff noch eine Zukunft?

Kevin Yang ist der Ansicht, dass vor dem Hintergrund der Klimaneutralität Der biobasierte Ursprung von PLA bleibt bedeutsam und wertvoll.Daher sollte der Fokus nun darauf gerichtet werden, die Vorteile der PLA zu nutzen.Kohlenstoffbindung und UmweltfreundlichkeitDie

Einerseits sollten Anstrengungen unternommen werden,Entwicklung und Vermarktung langlebiger PLA-ProdukteBeispiele hierfür sind langlebige PLA-Schreibwaren oder hochglänzende PLA-Tassen in Keramikoptik. Andererseits…Recycling und Wiederverwendung nach dem Gebrauch müssen Priorität haben.Die

„Aus technischer Sicht bietet das chemische Recycling von PLA Vorteile gegenüber anderen Kunststoffen wie PET oder TPU.“Yang Yihu erklärte.„PLA besteht nur aus einem Monomer – Lactid – daher kann nach dem Recycling hochreines Lactid durch ein einfaches Reinigungsverfahren gewonnen werden. Wirtschaftlich gesehen kann recyceltes PLA Stärke- oder zuckerbasierte Rohstoffe teilweise ersetzen und so die zukünftige Konkurrenz zwischen PLA-Rohstoffen und Nahrungsmittelressourcen verringern.“