eSUN의 케빈 양: PLA 화학적 재활용의 기술적 경로, 장점 및 미래 시장

2006년 기술의 오픈소싱이 확산되면서 3D 프린팅(적층 제조)은 유럽과 미국에서 주목받기 시작했습니다. 하지만 당시 중국에서는 3D 프린팅이 항공기 제조와 같은 산업 분야에서 응용 사례를 찾기 시작한 매우 틈새 연구 분야였습니다.

폴리락트산(PLA)은 옥수수, 카사바, 사탕수수 또는 사탕무에서 추출한 발효 식물성 전분으로 만들어진 폴리에스테르의 일종입니다. 이러한 재생 가능한 원료에 함유된 당류는 발효 과정을 통해 젖산으로 전환되고, 이 젖산은 중합되어 폴리락트산(PLA)이 됩니다.

eSUN은 2002년에 설립되었으며, 초기에는 락테이트 에스테르, 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤(PCL) 등의 제품 연구 개발에 주력했습니다. 5년간의 경험을 축적한 후, eSUN은 3D 프린팅 소재를 주요 개발 방향 중 하나로 삼기로 결정했습니다. 2007년에는 세계 최초로 폴리락트산 3D 프린팅 소재를 상용화하여 "eSUN" 브랜드를 구축했고, 현재 이 브랜드는 3D 프린팅 소재 분야에서 세계적으로 인정받는 브랜드 중 하나로 성장했습니다. 또한, 2006년부터는 폴리락트산의 재활용 및 고부가가치 재사용 연구를 시작했습니다.

eSUN은 한편으로는 제품 적용 범위를 수평적으로 확장하는 동시에, 다른 한편으로는 폴리락트산의 친환경적인 폐쇄형 산업 사슬을 구축하기 위해 수직적인 노력도 심화하고 있습니다.

2013년, eSUN은 후베이성 ​​샤오간에 자체 개발한 "연간 5,000톤 규모의 화학적 재활용 락타이드 생산 라인"을 구축하여, 소재 합성 및 변형부터 응용, 부산물 처리, 고분자 화학적 재활용에 이르기까지 친환경적인 폐쇄형 기술 시스템을 최초로 구축했습니다.

2023년 12월, eSUN은 Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd.(이하 "Hengtian Changjiang")의 지분 51.265%를 인수하며 eSUN의 수평적 응용 개발 및 수직적 산업 체인 확장에 있어 또 하나의 중요한 이정표를 세웠습니다.

폴리락트산 섬유 및 관련 제품의 연구 개발과 생산을 주력으로 해온 헝톈 창장 바이오머티리얼즈 유한회사(Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd.)가 공식적으로 이선파이버(쑤저우) 유한회사(EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd., 이하 "eSunfiber")로 사명을 변경했습니다. 이번 인수를 통해 eSUN은 바이오의료, 3D 프린팅, 친환경 섬유, 지속가능한 포장 등 4대 주요 응용 분야에 걸쳐 전략적 사업 확장을 완료했으며, 폴리락트산을 락타이드로 화학적 재활용하는 것부터 폴리락트산 섬유를 직접 용융 방사하는 것에 이르기까지 친환경적인 순환 산업 사슬을 더욱 공고히 했습니다.

"산업 사슬의 최전선에서, 우리는 후베이성 ​​샤오간에 연간 5,000톤 규모의 락타이드 합성 시설을 건설했습니다. 젖산을 원료로 사용하는 것 외에도, 재활용 폴리락트산으로부터 락타이드를 생산할 수 있습니다. 산업 사슬의 후단에서, eSun New Materials는 락타이드를 원료로 사용하여 폴리락트산 섬유를 생산합니다. 이처럼 우리는 산업 사슬 내에서 상류와 하류의 연계를 구축하는 동시에 기술적 차원에서 상호 보완적인 이점을 확보했습니다."라고 케빈 양은 말했습니다.

유럽 ​​플라스틱 협회에 따르면 2021년 전 세계 생분해성 소재 생산 능력은 총 155만 3천 톤이었으며, 같은 기간 전 세계 플라스틱 제품 생산량은 3억 9천만 톤에 달했습니다.

이처럼 큰 격차는 엄청난 시장 잠재력을 의미합니다.

플라스틱 사용 제한 및 금지 조치가 전 세계적으로 점차 가속화되는 가운데, 가장 유망한 생분해성 소재 중 하나인 폴리락트산(PLA)은 최근 몇 년간 전 세계적으로 생산 능력 확대 사이클에 진입했습니다. 2020년 이후 토탈에너지 코비온(TotalEnergies Corbion)과 네이처웍스(NatureWorks) 같은 해외 기업뿐 아니라 펑위안 그룹(Fengyuan Group), 히순 바이오머티리얼즈(Hisun Biomaterials), 진리안 테크놀로지(Jindan Technology), 킹파 과학기술(Kingfa Sci. & Tech.), 완화화학(Wanhua Chemical) 등 국내 기업들도 이 신흥 분야의 성장 기회를 포착하기 위해 생산 능력 확장에 적극적으로 나서고 있습니다.

양이후는 원자재 생산 능력이 빠르게 확장되고 있지만, 하류 부문에서는 아직 새로운 공급량을 완전히 흡수할 준비가 되어 있지 않을 수 있다고 보고 있다.

양이후는 "PLA 생산 능력은 빠르게 증가하고 있지만, 하류 응용 분야가 제대로 개발되지 않으면 시장이 이러한 원자재 공급 급증을 수용하는 데 어려움을 겪을 수 있다고 판단했습니다."라고 말했습니다. "실제로 저희는 2006년부터 PLA 하류 응용 분야 개발과 사용 후 폐기물의 화학적 재활용 연구에 집중하여 업계 발전의 취약점을 보완하고자 했습니다. 3D 프린팅 외에도 생의학, 친환경 섬유, 생분해성 제품 등 전략적으로 사업을 확장하여 네 가지 주요 응용 분야를 구축했습니다."

"최근 몇 년 동안 전 세계적인 플라스틱 사용 금지 및 규제와 더불어 생체 소재, 특히 PLA 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 친환경 생분해성 소재 시장이 점차 확대되어 왔습니다. 저희는 이 분야의 응용 개발에 더욱 집중해 왔습니다. 현재 저희의 일회용 생분해성 제품과 친환경 섬유 제품은 3D 프린팅 소재에 이어 두 번째로 큰 성장 동력이 되었으며, 화학적 재활용을 통해 생산되는 젖산 에스테르 제품 또한 빠르게 성장하고 있습니다. 국내 주요 포토레지스트 제조업체들이 저희의 전자 등급 젖산 에스테르를 사용하고 있습니다. 아직 판매량은 많지 않지만, 향후 응용 전망은 매우 밝습니다."라고 케빈 양은 설명했다.

폐 PLA는 화학적 또는 기계적 공정을 통해 재활용될 수 있습니다. 폐 PLA에는 오염 물질이 포함될 수 있지만, 열 탈중합 또는 가수분해를 통해 단량체를 생성하여 화학적으로 재활용할 수 있으며, 이 단량체는 새로운 PLA를 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 또한, PLA는 에스테르 교환 반응을 통해 메틸 락테이트를 생성하는 화학적 재활용도 가능합니다.

케빈 양은 "당사의 독자적인 X-구성 공동 생산 혁신 모델은 원료 공급원과 최종 제품의 다양화를 가능하게 하여 생산 라인의 유연성을 높이고 시스템 효율성을 개선하며 에너지 소비와 비용을 절감합니다."라고 덧붙였습니다. "젖산이나 재활용 PLA로부터 락타이드를 생산할 수 있으며, 이를 중합하여 다양한 생체 재료를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 재활용 PLA를 원료로 사용할 경우, 고순도 락타이드를 추가로 중합하여 PLA, 폴리카프로락톤(PCL) 또는 폴리올을 만들 수 있고, 저순도 부산물은 에탄올과 반응하여 화학적으로 순수한 젖산 에스테르를 생산할 수 있습니다. 또는 광학적으로 순도가 높은 락타이드를 고순도 젖산 에스테르의 원료로 직접 사용할 수도 있습니다."

eSUN은 6년간의 집중적인 연구 개발 끝에 2012년에 공식적으로 특허 출원을 제출했습니다."재활용 폴리락트산으로부터 정제된 락타이드를 제조하는 방법"2014년에 성공적으로 특허를 획득한 이 획기적인 기술은 세계 최초로 개발된 것으로, 재활용 PLA에서 고순도 락타이드를 회수할 수 있을 뿐 아니라 부산물을 재활용하여 다양한 락테이트 에스테르를 생산할 수 있게 합니다. 이는 생분해성 소재의 재활용 및 재사용이라는 전 세계적인 과제를 해결하고 산업 사슬의 폐쇄 루프를 완성하며 지속 가능한 발전을 가능하게 합니다."녹색 원형"경제.

한편, 최근 몇 년 동안 생분해성 플라스틱의 부적절한 수명 주기 종료 후 처리 문제에 대한 인식이 높아지고 있습니다. 한 자료에 따르면,생분해성 플라스틱의 환경 영향 평가 및 정책 지원에 관한 연구 보고서칭화대학교와 시노펙이 공동으로 발표했습니다.중국에서 발생하는 생분해성 플라스틱의 96.77%는 소각되거나 매립됩니다.,3.1%가 환경으로 유출됩니다.그리고 오직0.007%가 특수 생분해 시설로 이송됩니다.완전 분해를 위해.

유럽 ​​위원회의2021년 일회용 플라스틱(SUP) 지침산화 분해성, 생분해성 및 퇴비화 가능한 플라스틱을 일회용 플라스틱 제품에 사용하는 것을 금지했습니다.2022년 포장 및 포장 폐기물(PPW) 규정의무 사항2030년까지 모든 포장재는 재활용 또는 재사용이 가능해야 합니다.. 에이2023년 폐차(ELV) 규정 제안또한 다음을 요구합니다.신형 차량에는 최소 25%의 재활용 플라스틱이 포함되어 있습니다.재료 사용의 순환성을 강조합니다.

이러한 정책들은 EU가 플라스틱 감축, 순환 경제, 재활용이라는 개념을 지지하고 있음을 보여줍니다. 그러나 이러한 규정의 시행은 생분해성 플라스틱 제조업체의 확장 계획을 제약할 수도 있어 다음과 같은 의문이 제기됩니다.생분해성 플라스틱은 여전히 ​​미래가 있을까요?

케빈 양은 탄소 중립이라는 배경 속에서 다음과 같이 믿습니다. PLA의 바이오 기반 기원은 여전히 ​​의미 있고 가치 있는 요소입니다.그러므로 이제는 중국 인민해방군의 강점을 활용하는 데 초점을 맞춰야 합니다.탄소 포집 및 환경 친화성.

한편으로는 다음과 같은 노력을 기울여야 합니다.내구성이 뛰어난 PLA 제품을 개발하고 홍보합니다.예를 들어 내구성이 뛰어난 PLA 문구류나 광택이 좋은 PLA 세라믹 컵 등이 있습니다. 반면에,사용 후 재활용 및 재사용을 우선시해야 합니다..

"기술적인 관점에서 볼 때, PLA의 화학적 재활용은 PET나 TPU와 같은 다른 플라스틱에 비해 여러 장점을 가지고 있습니다."양이후가 설명했다."PLA는 락타이드라는 단일 단량체로만 구성되어 있어 재활용 후 간단한 정제 과정을 통해 고순도 락타이드를 얻을 수 있습니다. 경제적으로 재활용 PLA는 전분이나 설탕 기반 원료를 부분적으로 대체하여 PLA 원료와 식량 자원 간의 미래 경쟁을 완화할 수 있습니다."