Kevin Yang dari eSUN: Laluan Teknikal, Kelebihan dan Pasaran Masa Depan Kitar Semula Bahan Kimia PLA

Pada tahun 2006, dengan penggunaan sumber terbuka teknologi, percetakan 3D (pembuatan tambahan) mula mendapat momentum di Eropah dan Amerika. Walau bagaimanapun, pada masa itu, percetakan 3D masih merupakan bidang penyelidikan yang sangat khusus di China, baru mula menemui aplikasi dalam sektor perindustrian seperti pembuatan pesawat.

Asid polilaktik (PLA) ialah sejenis poliester yang diperbuat daripada kanji tumbuhan yang ditapai yang berasal daripada jagung, ubi kayu, tebu atau bit gula. Gula dalam bahan boleh diperbaharui ini ditapai menjadi asid laktik, yang kemudiannya dipolimerkan menjadi asid polilaktik (PLA).

eSUN ditubuhkan pada tahun 2002, pada mulanya mengkhusus dalam penyelidikan dan pembangunan produk seperti ester laktat, asid polilaktik (PLA), dan polikaprolakton (PCL). Selepas lima tahun pengumpulan, eSUN memutuskan untuk menumpukan pada bahan percetakan 3D sebagai salah satu hala tuju pembangunan utamanya. Pada tahun 2007, ia menjadi yang pertama di dunia yang melancarkan bahan percetakan 3D asid polilaktik komersial dan seterusnya menubuhkan jenama "eSUN", yang kini telah berkembang menjadi salah satu jenama terkenal di dunia untuk bahan percetakan 3D. Pada tahun 2006, syarikat itu memulakan penyelidikan mengenai kitar semula dan penggunaan semula asid polilaktik bernilai tinggi.

Di satu pihak, eSUN telah mengembangkan aplikasi produknya secara mendatar; di pihak yang lain, ia juga telah memperdalam usahanya secara vertikal, berusaha untuk membina rantaian perindustrian gelung tertutup hijau untuk asid polilaktik.

Pada tahun 2013, eSUN telah menubuhkan "barisan pengeluaran laktida kitar semula kimia 5,000 tan setahun" yang dibangunkan sendiri di Xiaogan, Hubei, pada mulanya membentuk sistem teknikal gelung tertutup hijau—daripada sintesis dan pengubahsuaian bahan kepada aplikasi, pemprosesan hasil sampingan dan kitar semula kimia polimer.

Pada Disember 2023, eSUN telah menyelesaikan pengambilalihan 51.265% pegangan ekuiti dalam Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (selepas ini dirujuk sebagai "Hengtian Changjiang"), menandakan satu lagi peristiwa penting dalam pembangunan aplikasi mendatar dan pengembangan rantaian perindustrian menegak eSUN.

Kini, Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., yang memberi tumpuan utama kepada R&D dan pengeluaran gentian asid polilaktik dan produk berkaitan, telah dinamakan semula secara rasmi sebagai EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (selepas ini dirujuk sebagai "eSunfiber"). Melalui pengambilalihan ini, eSUN telah menyelesaikan susun atur strategiknya merentasi empat bidang aplikasi utama—bioperubatan, percetakan 3D, gentian mesra alam dan pembungkusan lestari—sambil mengukuhkan lagi rantaian perindustrian gelung tertutup hijaunya, daripada kitar semula kimia asid polilaktik menjadi laktida kepada pemintalan leburan langsung gentian asid polilaktik.

"Di bahagian hadapan rantaian perindustrian, kami telah membina kemudahan sintesis laktida 5,000 tan/tahun di Xiaogan, Hubei. Selain menggunakan asid laktik sebagai bahan mentah, kami juga boleh menghasilkan laktida daripada asid polilaktik kitar semula. Di bahagian belakang rantaian perindustrian, eSun New Materials menggunakan laktida sebagai bahan mentah untuk menghasilkan gentian asid polilaktik. Dengan cara ini, kami telah mewujudkan hubungan huluan dan hiliran dalam rantaian perindustrian sambil mencapai kelebihan pelengkap pada peringkat teknikal," kata Kevin Yang.

Menurut European Plastics, pada tahun 2021, jumlah kapasiti pengeluaran global bagi bahan terbiodegradasi ialah 1.553 juta tan, manakala output global produk plastik mencecah 390 juta tan dalam tempoh yang sama.

Jurang yang luas ini menandakan potensi pasaran yang sangat besar.

Berlatarbelakangkan garis masa global yang semakin maju untuk sekatan dan larangan plastik, asid polilaktik (PLA), sebagai salah satu bahan terbiodegradasi yang paling menjanjikan, telah memasuki kitaran pengembangan kapasiti global dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Sejak tahun 2020, pemain antarabangsa seperti TotalEnergies Corbion dan NatureWorks, serta syarikat domestik seperti Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech., dan Wanhua Chemical, telah giat mengembangkan kapasiti pengeluaran untuk merebut peluang pertumbuhan dalam sektor baru muncul ini.

Yang Yihu percaya bahawa walaupun kapasiti pengeluaran bahan mentah berkembang pesat, aplikasi hiliran mungkin belum bersedia sepenuhnya untuk menyerap bekalan baharu.

"Penilaian kami ialah walaupun kapasiti pengeluaran PLA huluan berkembang pesat, jika aplikasi hiliran masih belum berkembang, pasaran mungkin menghadapi kesukaran untuk menampung lonjakan bekalan bahan mentah sedemikian," kata Yang Yihu. "Malah, seawal tahun 2006, kami mula menumpukan pada pembangunan aplikasi PLA hiliran dan meneroka kitar semula kimia sisa pasca pengguna, bertujuan untuk melengkapi kelemahan dalam pembangunan industri. Selain percetakan 3D, kami telah berkembang secara strategik ke dalam bioperubatan, gentian mesra alam dan produk terbiodegradasi, membentuk empat segmen aplikasi utama."

"Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan larangan dan sekatan plastik global, ditambah pula dengan peningkatan kematangan biobahan—terutamanya teknologi PLA—pasaran untuk bahan terbiodegradasi mesra alam telah berkembang secara beransur-ansur. Kami telah menumpukan lebih banyak usaha kepada pembangunan aplikasi dalam bidang ini. Hari ini, produk terbiodegradasi pakai buang dan produk eko-gentian kami telah menjadi pemacu pertumbuhan kedua terbesar selepas bahan percetakan 3D, dan produk ester laktat kami, yang dihasilkan melalui kitar semula kimia, juga telah mencapai pertumbuhan yang pesat. Pengeluar fotoresis domestik utama menggunakan ester laktat gred elektronik kami. Walaupun jumlahnya masih sederhana, prospek aplikasinya adalah memberangsangkan," jelas Kevin Yang.

Sisa PLA boleh dikitar semula melalui proses kimia atau mekanikal. Walaupun sisa tersebut mungkin mengandungi bahan cemar, PLA boleh menjalani kitar semula kimia melalui penyahpolimeran terma atau hidrolisis untuk menghasilkan monomer, yang kemudiannya boleh digunakan untuk mengeluarkan PLA baharu. Selain itu, PLA boleh dikitar semula secara kimia melalui transesterifikasi untuk menghasilkan metil laktat.

"Model inovasi pengeluaran bersama konfigurasi-X proprietari kami membolehkan sumber bahan mentah dan produk akhir yang pelbagai, sekali gus meningkatkan fleksibiliti barisan pengeluaran, meningkatkan kecekapan sistem dan mengurangkan penggunaan tenaga serta kos," tambah Kevin Yang. "Kami boleh menghasilkan laktida daripada asid laktik atau PLA kitar semula, yang kemudiannya boleh dipolimerkan menjadi pelbagai biobahan. Contohnya, apabila menggunakan PLA kitar semula sebagai bahan suapan, laktida berketulenan tinggi boleh dipolimerkan lagi menjadi PLA, polikaprolakton (PCL) atau poliol, manakala hasil sampingan berketulenan rendah boleh bertindak balas dengan etanol untuk menghasilkan ester laktat tulen secara kimia. Secara alternatif, laktida berketulenan optik tinggi boleh berfungsi secara langsung sebagai bahan mentah untuk ester laktat berketulenan tinggi."

Pada tahun 2012, selepas enam tahun R&D yang berdedikasi, eSUN secara rasmi memfailkan permohonan paten untuk"Kaedah untuk Menyediakan Laktida Bertapis daripada Asid Polilaktik Kitar Semula", yang berjaya diberikan pada tahun 2014. Teknologi inovatif ini—yang pertama seumpamanya di seluruh dunia—membolehkan pemulihan laktida berketulenan optik tinggi daripada PLA kitar semula, manakala hasil sampingan boleh digunakan semula untuk menghasilkan pelbagai ester laktat. Ia menyelesaikan cabaran seluruh dunia untuk mengitar semula dan menggunakan semula bahan terbio berasaskan bio, melengkapkan gelung tertutup rantaian perindustrian dan mewujudkan"bulat hijau"ekonomi.

Sementara itu, isu pelupusan plastik mudah terbiar pada akhir hayat yang tidak mencukupi telah mendapat perhatian yang semakin meningkat sejak kebelakangan ini. Menurut aLaporan Penyelidikan mengenai Penilaian Impak Alam Sekitar dan Sokongan Dasar untuk Plastik Boleh Teruraidikeluarkan bersama oleh Universiti Tsinghua dan Sinopec,96.77% plastik terbiodegradasi China akhirnya dibakar atau dibuang tapak pelupusan sampah,3.1% kebocoran ke alam sekitar, dan hanya0.007% memasuki kemudahan biodegradasi khususuntuk penguraian lengkap.

Suruhanjaya EropahArahan Plastik Sekali Guna (SUP) 2021mengharamkan plastik yang boleh terbiodegradasi secara oksidatif, terbiodegradasi dan boleh dikompos dalam produk plastik guna sekali.Peraturan Pembungkusan dan Sisa Pembungkusan (PPW) 2022mandat yangsemua pembungkusan mesti boleh dikitar semula atau boleh digunakan semula menjelang 2030A. SatuCadangan 2023 untuk peraturan Kenderaan Akhir Hayat (ELV)selanjutnya memerlukan bahawakenderaan baharu mengandungi sekurang-kurangnya 25% plastik kitar semula, menekankan kebutaran dalam penggunaan bahan.

Dasar-dasar ini menunjukkan bahawa EU menyokong konsep pengurangan plastik, kesirkularan dan kitar semula. Walau bagaimanapun, pelaksanaan peraturan ini juga mungkin mengekang rancangan pengembangan pengeluar plastik terbiodegradasi, menimbulkan persoalan:Adakah plastik terbiodegradasi masih mempunyai masa depan?

Kevin Yang percaya bahawa, dengan latar belakang peneutralan karbon, Asal usul berasaskan bio PLA kekal bermakna dan berhargaOleh itu, tumpuan kini harus beralih ke arah memanfaatkan kelebihan PLA dalampenyerapan karbon dan keramahan alam sekitar.

Di satu pihak, usaha perlu dilakukan untukmembangunkan dan mempromosikan produk PLA yang tahan lama, seperti alat tulis PLA yang tahan lama atau cawan seperti seramik PLA berkilat tinggi. Sebaliknya,kitar semula dan penggunaan semula selepas penggunaan mesti diutamakan.

"Dari perspektif teknikal, kitar semula kimia PLA mempunyai kelebihan berbanding plastik lain seperti PET atau TPU,"Yang Yihu menjelaskan."PLA hanya mempunyai satu monomer—laktida—jadi selepas dikitar semula, laktida berketulenan tinggi boleh diperoleh melalui proses penulenan yang mudah. ​​Secara ekonomi, PLA kitar semula boleh menggantikan sebahagian bahan mentah berasaskan kanji atau gula, sekali gus mengurangkan persaingan masa hadapan antara bahan mentah PLA dan sumber makanan."