Kevin Yang d'eSUN : Voie technique, avantages et marché futur du recyclage chimique du PLA

En 2006, avec l'ouverture des technologies aux sources ouvertes, l'impression 3D (fabrication additive) a commencé à prendre de l'ampleur en Europe et en Amérique. À cette époque, cependant, l'impression 3D restait un domaine de recherche très confidentiel en Chine, commençant tout juste à trouver des applications dans des secteurs industriels comme la construction aéronautique.

L'acide polylactique (PLA) est un type de polyester fabriqué à partir d'amidon végétal fermenté issu du maïs, du manioc, de la canne à sucre ou de la betterave sucrière. Les sucres contenus dans ces matières premières renouvelables sont fermentés en acide lactique, qui est ensuite polymérisé en acide polylactique (PLA).

Fondée en 2002, eSUN s'est initialement spécialisée dans la recherche et le développement de produits tels que les esters de lactate, l'acide polylactique (PLA) et la polycaprolactone (PCL). Après cinq années d'expérience, eSUN a décidé de se concentrer sur les matériaux d'impression 3D comme axe de développement majeur. En 2007, elle est devenue la première entreprise au monde à commercialiser des matériaux d'impression 3D à base d'acide polylactique et a par la suite créé la marque « eSUN », aujourd'hui reconnue mondialement dans le domaine des matériaux d'impression 3D. Dès 2006, l'entreprise a entrepris des recherches sur le recyclage et la valorisation de l'acide polylactique.

D’une part, eSUN a étendu horizontalement les applications de ses produits ; d’autre part, elle a également approfondi ses efforts verticalement, s’efforçant de construire une chaîne industrielle verte en boucle fermée pour l’acide polylactique.

En 2013, eSUN a mis en place à Xiaogan, dans le Hubei, une « ligne de production de lactide par recyclage chimique de 5 000 tonnes par an » développée en interne, formant ainsi un système technique écologique en boucle fermée, allant de la synthèse et de la modification des matériaux à leur application, au traitement des sous-produits et au recyclage chimique des polymères.

En décembre 2023, eSUN a finalisé l'acquisition d'une participation de 51,265 % dans Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (ci-après dénommée « Hengtian Changjiang »), marquant ainsi une autre étape importante dans le développement des applications horizontales et l'expansion de la chaîne industrielle verticale d'eSUN.

La société Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., spécialisée dans la R&D et la production de fibres d'acide polylactique et de produits dérivés, a été officiellement renommée EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (ci-après dénommée « eSunfiber »). Grâce à cette acquisition, eSUN complète son positionnement stratégique dans quatre grands domaines d'application : le biomédical, l'impression 3D, les fibres écologiques et l'emballage durable. Elle renforce ainsi sa chaîne industrielle verte en circuit fermé, depuis le recyclage chimique de l'acide polylactique en lactide jusqu'au filage direct à l'état fondu des fibres d'acide polylactique.

« En amont de la chaîne industrielle, nous avons construit une usine de synthèse de lactide d'une capacité de 5 000 tonnes par an à Xiaogan, dans le Hubei. Outre l'utilisation de l'acide lactique comme matière première, nous pouvons également produire du lactide à partir d'acide polylactique recyclé. En aval de la chaîne, eSun New Materials utilise le lactide comme matière première pour produire des fibres d'acide polylactique. De cette manière, nous avons établi des liens en amont et en aval au sein de la chaîne industrielle, tout en bénéficiant d'avantages complémentaires sur le plan technique », a déclaré Kevin Yang.

Selon European Plastics, en 2021, la capacité de production mondiale totale de matériaux biodégradables était de 1,553 million de tonnes, tandis que la production mondiale de produits en plastique atteignait 390 millions de tonnes au cours de la même période.

Cet écart considérable témoigne d'un immense potentiel de marché.

Face à l'accélération constante des échéances mondiales concernant les restrictions et interdictions des plastiques, l'acide polylactique (PLA), l'un des matériaux biodégradables les plus prometteurs, a connu ces dernières années un essor mondial de sa production. Depuis 2020, des acteurs internationaux tels que TotalEnergies Corbion et NatureWorks, ainsi que des entreprises chinoises comme Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech. et Wanhua Chemical, ont activement développé leurs capacités de production afin de saisir les opportunités de croissance offertes par ce secteur émergent.

Yang Yihu estime que, même si la capacité de production de matières premières augmente rapidement, les applications en aval ne sont peut-être pas encore pleinement préparées à absorber cette nouvelle offre.

« Selon nous, si la capacité de production de PLA en amont croît rapidement, le marché pourrait avoir du mal à absorber une telle augmentation de l'offre de matières premières si les applications en aval restent sous-développées », a déclaré Yang Yihu. « Dès 2006, nous avons commencé à nous concentrer sur le développement d'applications du PLA en aval et à explorer le recyclage chimique des déchets post-consommation, afin de pallier les faiblesses du développement de l'industrie. Au-delà de l'impression 3D, nous nous sommes stratégiquement développés dans les domaines biomédical, des fibres écologiques et des produits biodégradables, formant ainsi quatre grands segments d'application. »

« Ces dernières années, avec les interdictions et restrictions mondiales sur le plastique, conjuguées à la maturité croissante des biomatériaux – notamment la technologie PLA –, le marché des matériaux biodégradables et respectueux de l'environnement s'est progressivement développé. Nous avons intensifié nos efforts de développement d'applications dans ce domaine. Aujourd'hui, nos produits biodégradables jetables et nos éco-fibres constituent le deuxième moteur de croissance après les matériaux d'impression 3D, et nos produits à base d'esters de lactate, issus du recyclage chimique, ont également connu une croissance rapide. Les principaux fabricants chinois de photorésine utilisent nos esters de lactate de qualité électronique. Bien que les volumes restent modestes, les perspectives d'application sont prometteuses », a expliqué Kevin Yang.

Les déchets de PLA peuvent être recyclés par des procédés chimiques ou mécaniques. Bien que ces déchets puissent contenir des contaminants, le PLA peut être recyclé chimiquement par dépolymérisation thermique ou hydrolyse pour produire des monomères, qui peuvent ensuite servir à fabriquer du nouveau PLA. De plus, le PLA peut être recyclé chimiquement par transestérification pour produire du lactate de méthyle.

« Notre modèle exclusif de coproduction en configuration X permet de diversifier les sources de matières premières et de produits finis, ce qui améliore la flexibilité des lignes de production, l'efficacité du système et réduit la consommation d'énergie et les coûts », a ajouté Kevin Yang. « Nous pouvons produire du lactide à partir d'acide lactique ou de PLA recyclé, qui peut ensuite être polymérisé en divers biomatériaux. Par exemple, en utilisant du PLA recyclé comme matière première, le lactide de haute pureté peut être polymérisé en PLA, en polycaprolactone (PCL) ou en polyols, tandis que les sous-produits de moindre pureté peuvent réagir avec l'éthanol pour produire des esters de lactate chimiquement purs. Par ailleurs, le lactide de haute pureté optique peut servir directement de matière première pour la production d'esters de lactate de haute pureté. »

En 2012, après six années de recherche et développement approfondies, eSUN a officiellement déposé une demande de brevet pour« Procédé de préparation de lactide raffiné à partir d'acide polylactique recyclé »Cette technologie révolutionnaire, qui a obtenu l'autorisation en 2014, permet de récupérer du lactide de haute pureté optique à partir de PLA recyclé, tandis que les sous-produits peuvent être valorisés pour produire divers esters de lactate. Elle a permis de relever le défi mondial du recyclage et de la réutilisation des matériaux biodégradables, bouclant ainsi la boucle de la chaîne industrielle et établissant un système durable.« circulaire vert »économie.

Parallèlement, le problème de l'élimination inadéquate des plastiques biodégradables en fin de vie a été de plus en plus reconnu ces dernières années. Selon une étude,Rapport de recherche sur l'évaluation de l'impact environnemental et le soutien politique aux plastiques dégradablescommuniqué conjoint de l'Université Tsinghua et de Sinopec,En Chine, 96,77 % des plastiques biodégradables finissent incinérés ou enfouis.,3,1 % se retrouvent dans l'environnement.et seulement0,007 % entrent dans des installations de biodégradation spécialiséespour une décomposition complète.

La Commission européenneDirective de 2021 sur les plastiques à usage unique (SUP)Interdiction des plastiques dégradables par oxydation, biodégradables et compostables dans les produits en plastique à usage unique.Règlement de 2022 sur les emballages et les déchets d'emballages (PPW)mandats queD'ici 2030, tous les emballages devront être recyclables ou réutilisables.. UNProposition de réglementation de 2023 relative aux véhicules hors d'usage (VHU).exige en outre queLes véhicules neufs contiennent au moins 25 % de plastique recyclé., en mettant l'accent sur la circularité dans l'utilisation des matériaux.

Ces politiques indiquent que l’UE promeut les concepts de réduction des plastiques, d’économie circulaire et de recyclage. Cependant, la mise en œuvre de ces réglementations pourrait également freiner les projets d’expansion des fabricants de plastiques biodégradables, ce qui soulève la question suivante :Le plastique biodégradable a-t-il encore un avenir ?

Kevin Yang estime que, dans le contexte de la neutralité carbone, L'origine biosourcée du PLA reste significative et précieuse.Par conséquent, l'attention devrait désormais se porter sur l'exploitation des avantages de l'APL dansséquestration du carbone et respect de l'environnement.

D'une part, des efforts devraient être déployés pourdévelopper et promouvoir des produits en PLA durables, comme par exemple la papeterie en PLA durable ou les tasses en PLA à l'aspect céramique brillant. D'autre part,Le recyclage et la réutilisation après usage doivent être prioritaires..

« D’un point de vue technique, le recyclage chimique du PLA présente des avantages par rapport à d’autres plastiques comme le PET ou le TPU. »Yang Yihu a expliqué.« Le PLA ne contient qu'un seul monomère, le lactide. Après recyclage, on peut donc obtenir du lactide de haute pureté grâce à un procédé de purification simple. Sur le plan économique, le PLA recyclé peut remplacer partiellement les matières premières à base d'amidon ou de sucre, atténuant ainsi la concurrence future entre les matières premières à base de PLA et les ressources alimentaires. »