Kevin Yang, da eSUN: O Caminho Técnico, as Vantagens e o Futuro do Mercado da Reciclagem Química de PLA

Em 2006, com a abertura do código-fonte da tecnologia, a impressão 3D (manufatura aditiva) começou a ganhar impulso na Europa e na América. Naquela época, porém, a impressão 3D ainda era um campo de pesquisa muito nichado na China, apenas começando a encontrar aplicações em setores industriais como a fabricação de aeronaves.

O ácido polilático (PLA) é um tipo de poliéster feito a partir do amido vegetal fermentado derivado do milho, da mandioca, da cana-de-açúcar ou da beterraba sacarina. Os açúcares presentes nesses materiais renováveis ​​são fermentados em ácido lático, que é então polimerizado para formar o ácido polilático (PLA).

A eSUN foi fundada em 2002, inicialmente especializada em pesquisa e desenvolvimento de produtos como ésteres de lactato, ácido polilático (PLA) e policaprolactona (PCL). Após cinco anos de experiência, a eSUN decidiu concentrar-se em materiais para impressão 3D como uma de suas principais linhas de desenvolvimento. Em 2007, tornou-se a primeira no mundo a lançar materiais comerciais de ácido polilático para impressão 3D e, posteriormente, estabeleceu a marca "eSUN", que hoje é uma das marcas mais reconhecidas globalmente em materiais para impressão 3D. Em 2006, a empresa iniciou pesquisas sobre a reciclagem e a reutilização de alto valor agregado do ácido polilático.

Por um lado, a eSUN expandiu horizontalmente as aplicações de seus produtos; por outro, intensificou seus esforços verticalmente, buscando construir uma cadeia industrial verde de ciclo fechado para o ácido polilático.

Em 2013, a eSUN estabeleceu uma "linha de produção de lactídeo para reciclagem química com capacidade de 5.000 toneladas por ano", desenvolvida internamente em Xiaogan, Hubei, formando inicialmente um sistema técnico verde de ciclo fechado — desde a síntese e modificação de materiais até a aplicação, o processamento de subprodutos e a reciclagem química de polímeros.

Em dezembro de 2023, a eSUN concluiu a aquisição de uma participação acionária de 51,265% na Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (doravante denominada "Hengtian Changjiang"), marcando mais um importante marco no desenvolvimento de aplicações horizontais e na expansão da cadeia industrial vertical da eSUN.

A Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., que se concentra principalmente na pesquisa e desenvolvimento e na produção de fibras de ácido polilático e produtos relacionados, foi oficialmente renomeada para EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (doravante denominada "eSunfiber"). Com essa aquisição, a eSUN completou seu planejamento estratégico em quatro grandes áreas de aplicação — biomédica, impressão 3D, fibras ecológicas e embalagens sustentáveis ​​— ao mesmo tempo em que consolidou ainda mais sua cadeia industrial verde de ciclo fechado, desde a reciclagem química do ácido polilático em lactídeo até a fiação direta por fusão de fibras de ácido polilático.

"Na ponta inicial da cadeia industrial, construímos uma unidade de síntese de lactídeo com capacidade de 5.000 toneladas/ano em Xiaogan, Hubei. Além de utilizarmos ácido lático como matéria-prima, também podemos produzir lactídeo a partir de ácido polilático reciclado. Na ponta final da cadeia industrial, a eSun New Materials utiliza lactídeo como matéria-prima para produzir fibras de ácido polilático. Dessa forma, estabelecemos conexões a montante e a jusante dentro da cadeia industrial, ao mesmo tempo que alcançamos vantagens complementares no nível técnico", disse Kevin Yang.

Segundo a European Plastics, em 2021, a capacidade total de produção global de materiais biodegradáveis ​​foi de 1,553 milhão de toneladas, enquanto a produção global de produtos plásticos atingiu 390 milhões de toneladas no mesmo período.

Essa enorme lacuna representa um imenso potencial de mercado.

Em um contexto de prazos globais cada vez mais rigorosos para restrições e proibições de plásticos, o ácido polilático (PLA), um dos materiais biodegradáveis ​​mais promissores, entrou em um ciclo global de expansão de capacidade nos últimos anos. Desde 2020, empresas internacionais como TotalEnergies Corbion e NatureWorks, bem como empresas nacionais como Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech. e Wanhua Chemical, têm expandido ativamente suas capacidades de produção para aproveitar as oportunidades de crescimento neste setor emergente.

Yang Yihu acredita que, embora a capacidade de produção de matéria-prima esteja se expandindo rapidamente, as aplicações subsequentes podem ainda não estar totalmente preparadas para absorver a nova oferta.

"Nossa avaliação é que, embora a capacidade de produção de PLA esteja crescendo rapidamente, se as aplicações a jusante permanecerem pouco desenvolvidas, o mercado poderá ter dificuldades para absorver esse aumento repentino na oferta de matéria-prima", disse Yang Yihu. "Na verdade, já em 2006, começamos a nos concentrar no desenvolvimento de aplicações de PLA a jusante e na exploração da reciclagem química de resíduos pós-consumo, visando complementar os pontos fracos no desenvolvimento do setor. Além da impressão 3D, expandimos estrategicamente para os setores biomédico, de fibras ecológicas e de produtos biodegradáveis, formando quatro grandes segmentos de aplicação."

"Nos últimos anos, com as proibições e restrições globais ao plástico, juntamente com a crescente maturidade dos biomateriais — especialmente a tecnologia PLA — o mercado de materiais biodegradáveis ​​e ecologicamente corretos expandiu-se gradualmente. Dedicamos mais esforços ao desenvolvimento de aplicações nessa área. Hoje, nossos produtos biodegradáveis ​​descartáveis ​​e produtos de ecofibra tornaram-se o segundo maior motor de crescimento, depois dos materiais para impressão 3D, e nossos produtos de éster de lactato, produzidos por meio de reciclagem química, também apresentaram rápido crescimento. Os principais fabricantes nacionais de fotorresistentes estão utilizando nossos ésteres de lactato de grau eletrônico. Embora os volumes ainda sejam modestos, as perspectivas de aplicação são promissoras", explicou Kevin Yang.

O PLA residual pode ser reciclado por meio de processos químicos ou mecânicos. Embora o resíduo possa conter contaminantes, o PLA pode ser submetido à reciclagem química via despolimerização térmica ou hidrólise para produzir monômeros, que podem então ser usados ​​para fabricar novo PLA. Além disso, o PLA pode ser reciclado quimicamente por meio de transesterificação para produzir lactato de metila.

"Nosso modelo inovador de coprodução com configuração X, de propriedade exclusiva, permite a diversificação das fontes de matéria-prima e dos produtos finais, aumentando assim a flexibilidade da linha de produção, melhorando a eficiência do sistema e reduzindo o consumo de energia e os custos", acrescentou Kevin Yang. "Podemos produzir lactídeo a partir de ácido lático ou PLA reciclado, que pode então ser polimerizado em diversos biomateriais. Por exemplo, ao usar PLA reciclado como matéria-prima, o lactídeo de alta pureza pode ser polimerizado em PLA, policaprolactona (PCL) ou polióis, enquanto os subprodutos de menor pureza podem reagir com etanol para produzir ésteres de lactato quimicamente puros. Alternativamente, o lactídeo de alta pureza óptica pode servir diretamente como matéria-prima para ésteres de lactato de alta pureza."

Em 2012, após seis anos de pesquisa e desenvolvimento dedicados, a eSUN apresentou oficialmente um pedido de patente para"Um método para preparar lactídeo refinado a partir de ácido polilático reciclado", que foi concedida com sucesso em 2014. Essa tecnologia inovadora — a primeira do gênero no mundo — permite a recuperação de lactídeo de alta pureza óptica a partir de PLA reciclado, enquanto os subprodutos podem ser reaproveitados para produzir diversos ésteres de lactato. Ela resolveu o desafio global da reciclagem e reutilização de materiais biodegradáveis ​​de base biológica, completando o ciclo fechado da cadeia industrial e estabelecendo um"circular verde"economia.

Entretanto, a questão do descarte inadequado de plásticos degradáveis ​​no fim de sua vida útil tem ganhado cada vez mais destaque nos últimos anos. De acordo com umRelatório de pesquisa sobre avaliação de impacto ambiental e apoio político para plásticos degradáveisdivulgado em conjunto pela Universidade de Tsinghua e pela Sinopec,96,77% dos plásticos biodegradáveis ​​da China acabam incinerados ou em aterros sanitários.,3,1% vazam para o meio ambiente.e somente0,007% entram em instalações especializadas de biodegradação.para decomposição completa.

A Comissão EuropeiaDiretiva de Plásticos de Uso Único (SUP) de 2021proibiu o uso de plásticos degradáveis ​​por oxidação, biodegradáveis ​​e compostáveis ​​em produtos plásticos de uso único.Regulamento de Embalagens e Resíduos de Embalagens (PPW) de 2022exige queTodas as embalagens devem ser recicláveis ​​ou reutilizáveis ​​até 2030.. UmProposta de 2023 para regulamentação de veículos em fim de vida útil (ELV, na sigla em inglês).exige ainda queOs veículos novos contêm pelo menos 25% de plástico reciclado., enfatizando a circularidade no uso de materiais.

Essas políticas indicam que a UE está defendendo os conceitos de redução do plástico, circularidade e reciclagem. No entanto, a implementação dessas regulamentações também pode restringir os planos de expansão dos fabricantes de plástico biodegradável, levantando a seguinte questão:O plástico biodegradável ainda tem futuro?

Kevin Yang acredita que, tendo como pano de fundo a neutralidade de carbono, A origem biológica do PLA continua sendo significativa e valiosa.Portanto, o foco agora deve mudar para o aproveitamento das vantagens do PLA emsequestro de carbono e respeito ao meio ambiente.

Por um lado, devem ser envidados esforços paraDesenvolver e promover produtos de PLA duráveis., como artigos de papelaria de PLA duráveis ​​ou copos de PLA com acabamento brilhante semelhante à cerâmica. Por outro lado,A reciclagem e a reutilização pós-uso devem ser priorizadas..

"Do ponto de vista técnico, a reciclagem química do PLA apresenta vantagens em relação a outros plásticos, como o PET ou o TPU."Yang Yihu explicou."O PLA possui apenas um monômero — o lactídeo — portanto, após a reciclagem, o lactídeo de alta pureza pode ser obtido por meio de um processo de purificação simples. Economicamente, o PLA reciclado pode substituir parcialmente matérias-primas à base de amido ou açúcar, mitigando a futura competição entre as matérias-primas de PLA e os recursos alimentares."