eSUNのケビン・ヤン氏：PLAケミカルリサイクルの技術的道筋、利点、そして将来の市場

2006年、技術のオープンソース化に伴い、3Dプリンティング（積層造形）は欧米で勢いを増し始めました。しかし当時、中国では3Dプリンティングはまだニッチな研究分野であり、航空機製造などの産業分野での応用が始まったばかりでした。

ポリ乳酸（PLA）は、トウモロコシ、キャッサバ、サトウキビ、テンサイ由来の発酵植物性デンプンから作られるポリエステルの一種です。これらの再生可能な原料に含まれる糖は乳酸へと発酵され、その後重合されてポリ乳酸（PLA）となります。

eSUNは2002年に設立され、当初は乳酸エステル、ポリ乳酸（PLA）、ポリカプロラクトン（PCL）などの製品の研究開発に特化していました。5年間の蓄積を経て、eSUNは3Dプリント材料を主要な開発分野の一つに据えることを決定しました。2007年には、世界で初めてポリ乳酸3Dプリント材料の商用化に成功し、「eSUN」ブランドを確立しました。eSUNは現在、3Dプリント材料の世界的ブランドの一つに成長しています。2006年には、ポリ乳酸のリサイクルと高付加価値再利用に関する研究を開始しました。

eSUNは、一方では製品の応用範囲を水平方向に拡大し、他方では垂直方向の取り組みも深め、ポリ乳酸のグリーン閉ループ産業チェーンの構築に努めています。

2013年、eSUNは湖北省孝感市に自社開発の「年間5,000トンの化学リサイクルラクチド生産ライン」を設立し、材料の合成と改質から応用、副産物の処理、ポリマーの化学リサイクルまで、グリーン閉ループ技術システムを最初に構築しました。

2023年12月、eSUNは衡田長江バイオマテリアル株式会社（以下、「衡田長江」という）の株式51.265%の取得を完了し、eSUNの水平アプリケーション開発と垂直産業チェーンの拡大における新たな重要なマイルストーンとなりました。

ポリ乳酸繊維および関連製品の研究開発・生産を主力とする衡天長江生物材料有限公司は、正式にEsunFiber（蘇州）有限公司（以下、「eSunfiber」）に社名変更しました。今回の買収により、eSUNはバイオメディカル、3Dプリンティング、エコファイバー、サステナブルパッケージングという4つの主要応用分野における戦略的展開を完了し、ポリ乳酸からラクチドへのケミカルリサイクルからポリ乳酸繊維の直接溶融紡糸に至るまで、グリーンクローズドループ産業チェーンをさらに強化しました。

「産業チェーンのフロントエンドでは、湖北省孝感市に年間5,000トンのラクチド合成施設を建設しました。乳酸を原料とするだけでなく、リサイクルされたポリ乳酸からラクチドを生産することも可能です。産業チェーンのバックエンドでは、eSun New Materialsがラクチドを原料としてポリ乳酸繊維を製造しています。このようにして、技術レベルで相互補完的な優位性を実現しながら、産業チェーンの上流と下流の連携を確立しています」とケビン・ヤン氏は述べています。

ヨーロッパプラスチック協会によると、2021年の世界全体の生分解性材料の総生産量は155万3000トンで、同時期のプラスチック製品の世界全体の生産量は3億9000万トンに達した。

この大きなギャップは、巨大な市場の可能性を意味します。

プラスチック規制や禁止に向けた世界的な取り組みが着実に進展する中、最も有望な生分解性素材の一つであるポリ乳酸（PLA）は、近年、世界的な生産能力拡大サイクルに突入しています。2020年以降、TotalEnergies、Corbion、NatureWorksといった国際企業に加え、豊源集団、海星生物材料、金丹科技、金発科技、万華化学といった国内企業も、この新興分野における成長機会を捉えるため、積極的に生産能力を拡大しています。

ヤン・イーフーは、原材料の生産能力は急速に拡大しているものの、下流のアプリケーションはまだ新しい供給を吸収する準備が完全に整っていない可能性があると考えています。

「上流のPLA生産能力は急速に成長しているものの、下流の用途が未開発のままであれば、市場は原材料供給の急増に対応しきれない可能性があると私たちは考えています」とヤン・イーフーは述べています。「実際、私たちは2006年という早い時期から、PLAの下流用途の開発と、使用済み廃棄物のケミカルリサイクルに注力し、業界の発展における弱点を補うことを目指してきました。3Dプリンティングに加え、バイオメディカル、環境に優しい繊維、生分解性製品へと戦略的に事業を拡大し、4つの主要用途分野を形成しています。」

「近年、世界的なプラスチックの禁止・規制に加え、バイオマテリアル、特にPLA技術の成熟化に伴い、環境に優しい生分解性材料の市場は徐々に拡大しています。当社はこの分野の応用開発に注力してきました。現在、当社の使い捨て生分解性製品とエコファイバー製品は、3Dプリント材料に次ぐ成長の原動力となっており、ケミカルリサイクルによる乳酸エステル製品も急成長を遂げています。中国の大手フォトレジストメーカーは、当社の電子グレード乳酸エステルを採用しています。数量はまだ少ないものの、今後の応用展開は有望です」とケビン・ヤンは説明した。

廃棄されたPLAは、化学的または機械的なプロセスによってリサイクルできます。廃棄物には汚染物質が含まれている可能性がありますが、PLAは熱分解または加水分解によってモノマーを生成するケミカルリサイクルが可能で、このモノマーは新しいPLAの製造に使用できます。さらに、PLAはエステル交換反応によって乳酸メチルを生成するケミカルリサイクルも可能です。

「当社独自のX構成共同生産イノベーションモデルは、原材料と最終製品の多様化を可能にし、生産ラインの柔軟性、システム効率の向上、エネルギー消費とコストの削減を実現します」とケビン・ヤン氏は付け加えた。「乳酸またはリサイクルPLAからラクチドを生産し、それを重合して様々なバイオマテリアルにすることができます。例えば、リサイクルPLAを原料として使用する場合、高純度ラクチドはさらにPLA、ポリカプロラクトン（PCL）、またはポリオールへと重合することができ、一方、低純度の副産物はエタノールと反応させて化学的に純粋な乳酸エステルを生成することができます。あるいは、高光学純度ラクチドは、高純度乳酸エステルの原料として直接利用することも可能です。」

2012年、6年間の研究開発を経て、eSUNは正式に特許出願を行いました。「リサイクルポリ乳酸から精製ラクチドを製造する方法」2014年に特許を取得しました。この画期的な技術は、世界初となるもので、再生PLAから高光学純度のラクチドを回収することを可能にし、副産物は様々な乳酸エステルの製造に再利用できます。これにより、バイオベースの分解性材料のリサイクルと再利用という世界的な課題が解決され、産業チェーンの閉ループが完成し、「緑の円形」経済。

一方、近年、生分解性プラスチックの不適切な廃棄の問題がますます認識されるようになってきている。生分解性プラスチックの環境影響評価と政策支援に関する調査報告書清華大学とシノペックが共同で発表した。中国の生分解性プラスチックの96.77%は焼却または埋め立て処分されている。、3.1%が環境に漏出、そしてのみ0.007%が専門の生分解施設に入る完全に分解するため。

欧州委員会の2021年使い捨てプラスチック（SUP）指令使い捨てプラスチック製品における酸化分解性、生分解性、堆肥化可能なプラスチックの使用を禁止した。2022年包装および包装廃棄物（PPW）規制義務づけている2030年までにすべての包装をリサイクルまたは再利用可能にする必要がある. A2023年廃車（ELV）規制案さらに、新車には少なくとも25％の再生プラスチックが含まれている材料使用の循環性を重視しています。

これらの政策は、EUがプラスチックの削減、循環性、リサイクルという概念を推進していることを示しています。しかしながら、これらの規制の実施は、生分解性プラスチックメーカーの事業拡大計画に制約を及ぼす可能性があり、次のような疑問が生じます。生分解性プラスチックにはまだ未来があるのでしょうか?

ケビン・ヤンは、カーボンニュートラルを背景に、 PLAのバイオベースの起源は依然として意義深く価値があるしたがって、今後はPLAの優位性を活用することに焦点を移すべきである。炭素隔離と環境への配慮。

一方で、耐久性のあるPLA製品の開発と普及耐久性のあるPLA文具や、高光沢のPLAセラミックのようなカップなど。一方、使用後のリサイクルと再利用を優先する必要がある。

「技術的な観点から見ると、PLAの化学リサイクルはPETやTPUなどの他のプラスチックに比べて利点がある。」楊一湖が説明した。PLAはモノマーであるラクチドのみで構成されているため、リサイクル後、簡単な精製プロセスで高純度のラクチドを得ることができます。経済的には、リサイクルされたPLAはデンプンや砂糖ベースの原料の一部を代替することができ、将来的にPLA原料と食料資源との競争を緩和することができます。