Kevin Yang de eSUN: La vía técnica, las ventajas y el mercado futuro del reciclaje químico de PLA

En 2006, con la apertura de la tecnología, la impresión 3D (fabricación aditiva) empezó a cobrar impulso en Europa y América. Sin embargo, en aquel entonces, la impresión 3D aún era un campo de investigación muy especializado en China, y apenas comenzaba a encontrar aplicaciones en sectores industriales como la fabricación de aeronaves.

El ácido poliláctico (PLA) es un tipo de poliéster elaborado a partir de almidón vegetal fermentado derivado del maíz, la yuca, la caña de azúcar o la remolacha azucarera. Los azúcares presentes en estos materiales renovables se fermentan para formar ácido láctico, que posteriormente se polimeriza en ácido poliláctico (PLA).

eSUN se fundó en 2002, especializándose inicialmente en la investigación y el desarrollo de productos como ésteres de lactato, ácido poliláctico (PLA) y policaprolactona (PCL). Tras cinco años de desarrollo, eSUN decidió centrarse en los materiales de impresión 3D como una de sus principales líneas de desarrollo. En 2007, se convirtió en la primera empresa del mundo en lanzar materiales comerciales de impresión 3D con ácido poliláctico y, posteriormente, fundó la marca "eSUN", que se ha convertido en una de las marcas de materiales de impresión 3D de renombre mundial. En 2006, la empresa inició investigaciones sobre el reciclaje y la reutilización de alto valor del ácido poliláctico.

Por un lado, eSUN ha ampliado las aplicaciones de sus productos horizontalmente; por otro lado, también ha profundizado sus esfuerzos verticalmente, esforzándose por construir una cadena industrial verde de circuito cerrado para el ácido poliláctico.

En 2013, eSUN estableció una "línea de producción de lactida de reciclaje químico de 5.000 toneladas por año" de desarrollo propio en Xiaogan, Hubei, formando inicialmente un sistema técnico de circuito cerrado ecológico, desde la síntesis y modificación del material hasta la aplicación, el procesamiento de subproductos y el reciclaje químico de polímeros.

En diciembre de 2023, eSUN completó la adquisición de una participación accionaria del 51,265 % en Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (en adelante, "Hengtian Changjiang"), lo que marca otro hito importante en el desarrollo de aplicaciones horizontales y la expansión de la cadena industrial vertical de eSUN.

Ahora, Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., dedicada principalmente a la I+D y la producción de fibras de ácido poliláctico y productos relacionados, ha cambiado su nombre oficialmente a EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (en adelante, "eSunfiber"). Con esta adquisición, eSUN ha completado su estrategia en cuatro áreas de aplicación principales: biomedicina, impresión 3D, fibras ecológicas y embalajes sostenibles, a la vez que consolida su cadena industrial ecológica de circuito cerrado, desde el reciclaje químico de ácido poliláctico en lactida hasta la hilatura directa por fusión de fibras de ácido poliláctico.

En la etapa inicial de la cadena industrial, hemos construido una planta de síntesis de lactida de 5000 toneladas anuales en Xiaogan, Hubei. Además de utilizar ácido láctico como materia prima, también podemos producir lactida a partir de ácido poliláctico reciclado. En la etapa final de la cadena industrial, eSun New Materials utiliza lactida como materia prima para producir fibras de ácido poliláctico. De esta manera, hemos establecido vínculos ascendentes y descendentes dentro de la cadena industrial, a la vez que logramos ventajas complementarias a nivel técnico, afirmó Kevin Yang.

Según European Plastics, en 2021, la capacidad de producción total mundial de materiales biodegradables fue de 1,553 millones de toneladas, mientras que la producción mundial de productos plásticos alcanzó los 390 millones de toneladas en el mismo período.

Esta enorme brecha significa un inmenso potencial de mercado.

Ante el constante avance de los plazos globales para las restricciones y prohibiciones de plásticos, el ácido poliláctico (PLA), uno de los materiales biodegradables más prometedores, ha entrado en un ciclo de expansión de capacidad global en los últimos años. Desde 2020, empresas internacionales como TotalEnergies Corbion y NatureWorks, así como nacionales como Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech. y Wanhua Chemical, han estado expandiendo activamente su capacidad de producción para aprovechar las oportunidades de crecimiento en este sector emergente.

Yang Yihu cree que, si bien la capacidad de producción de materia prima se está expandiendo rápidamente, es posible que las aplicaciones posteriores aún no estén completamente preparadas para absorber el nuevo suministro.

"Nuestra evaluación es que, si bien la capacidad de producción de PLA en las fases iniciales está creciendo rápidamente, si las aplicaciones posteriores siguen subdesarrolladas, el mercado podría tener dificultades para adaptarse a tal aumento en el suministro de materia prima", afirmó Yang Yihu. "De hecho, ya en 2006, comenzamos a centrarnos en el desarrollo de aplicaciones de PLA en las fases finales y a explorar el reciclaje químico de residuos posconsumo, con el objetivo de complementar los puntos débiles del desarrollo de la industria. Más allá de la impresión 3D, nos hemos expandido estratégicamente hacia productos biomédicos, fibras ecológicas y productos biodegradables, conformando cuatro segmentos de aplicación principales".

En los últimos años, con las prohibiciones y restricciones globales del plástico, junto con la creciente madurez de los biomateriales, especialmente la tecnología PLA, el mercado de materiales biodegradables respetuosos con el medio ambiente se ha expandido gradualmente. Hemos dedicado más esfuerzos al desarrollo de aplicaciones en este campo. Hoy en día, nuestros productos biodegradables desechables y de fibra ecológica se han convertido en el segundo mayor impulsor de crecimiento después de los materiales de impresión 3D, y nuestros productos de éster de lactato, producidos mediante reciclaje químico, también han experimentado un rápido crecimiento. Los principales fabricantes nacionales de fotorresinas utilizan nuestros ésteres de lactato de grado electrónico. Si bien los volúmenes aún son modestos, las perspectivas de aplicación son prometedoras, explicó Kevin Yang.

El PLA residual puede reciclarse mediante procesos químicos o mecánicos. Aunque los residuos pueden contener contaminantes, el PLA puede reciclarse químicamente mediante despolimerización térmica o hidrólisis para producir monómeros, que posteriormente pueden utilizarse para fabricar nuevo PLA. Además, el PLA puede reciclarse químicamente mediante transesterificación para producir lactato de metilo.

"Nuestro modelo patentado de innovación en coproducción con configuración X permite diversificar las fuentes de materias primas y los productos finales, lo que mejora la flexibilidad de la línea de producción, optimiza la eficiencia del sistema y reduce el consumo de energía y los costos", añadió Kevin Yang. "Podemos producir lactida a partir de ácido láctico o PLA reciclado, que posteriormente se puede polimerizar en diversos biomateriales. Por ejemplo, al utilizar PLA reciclado como materia prima, la lactida de alta pureza puede polimerizarse aún más en PLA, policaprolactona (PCL) o polioles, mientras que los subproductos de menor pureza pueden reaccionar con etanol para producir ésteres de lactato químicamente puros. Como alternativa, la lactida de alta pureza óptica puede servir directamente como materia prima para ésteres de lactato de alta pureza".

En 2012, después de seis años de investigación y desarrollo dedicados, eSUN presentó oficialmente una solicitud de patente para"Un método para preparar lactida refinada a partir de ácido poliláctico reciclado", que se concedió con éxito en 2014. Esta tecnología pionera, pionera a nivel mundial, permite la recuperación de lactida de alta pureza óptica a partir de PLA reciclado, mientras que los subproductos pueden reutilizarse para producir diversos ésteres de lactato. Resolvió el desafío mundial del reciclaje y la reutilización de materiales biodegradables de origen biológico, completando el ciclo cerrado de la cadena industrial y estableciendo un..."circular verde"economía.

Mientras tanto, el problema de la eliminación inadecuada de los plásticos degradables al final de su vida útil ha ganado cada vez más reconocimiento en los últimos años. Según unInforme de investigación sobre la evaluación del impacto ambiental y el apoyo a las políticas para los plásticos degradablespublicado conjuntamente por la Universidad de Tsinghua y Sinopec,El 96,77% de los plásticos biodegradables de China terminan incinerados o en vertederos.,3,1% se filtra al medio ambiente, y sóloEl 0,007% ingresa a instalaciones especializadas de biodegradaciónpara su completa descomposición.

La Comisión EuropeaDirectiva sobre plásticos de un solo uso (SUP) de 2021Prohibió el uso de plásticos degradables por oxidación, biodegradables y compostables en productos plásticos de un solo uso.Reglamento de 2022 sobre envases y residuos de envases (PPW)mandatos queTodos los envases deben ser reciclables o reutilizables para 2030. APropuesta de 2023 para la normativa sobre vehículos al final de su vida útil (VFU)requiere además queLos vehículos nuevos contienen al menos un 25% de plásticos reciclados, enfatizando la circularidad en el uso del material.

Estas políticas indican que la UE promueve los conceptos de reducción de plástico, circularidad y reciclaje. Sin embargo, la implementación de estas regulaciones también podría limitar los planes de expansión de los fabricantes de plásticos biodegradables, lo que plantea la siguiente pregunta:¿Tiene todavía futuro el plástico biodegradable?

Kevin Yang cree que, en el contexto de la neutralidad de carbono, El origen biológico del PLA sigue siendo significativo y valiosoPor lo tanto, ahora el enfoque debería centrarse en aprovechar las ventajas del EPL ensecuestro de carbono y respeto al medio ambiente.

Por una parte, se deben realizar esfuerzos paraDesarrollar y promover productos PLA duraderos, como papelería de PLA de larga duración o tazas de PLA de alto brillo similares a cerámica. Por otro lado,Se debe priorizar el reciclaje y la reutilización post-uso.

"Desde una perspectiva técnica, el reciclaje químico del PLA tiene ventajas sobre otros plásticos como el PET o el TPU",Yang Yihu explicó.El PLA tiene un solo monómero (lactida), por lo que, tras el reciclaje, se puede obtener lactida de alta pureza mediante un proceso de purificación sencillo. Económicamente, el PLA reciclado puede sustituir parcialmente las materias primas a base de almidón o azúcar, mitigando la futura competencia entre las materias primas de PLA y los recursos alimentarios.