Кевин Янг из eSUN: Технический путь, преимущества и перспективы рынка химической переработки PLA.

В 2006 году, с открытием исходного кода технологий, 3D-печать (аддитивное производство) начала набирать обороты в Европе и Америке. Однако в то время 3D-печать в Китае все еще оставалась очень узкоспециализированной областью исследований, только начинающей находить применение в таких промышленных секторах, как авиастроение.

Полимолочная кислота (ПЛК) — это тип полиэстера, получаемый из ферментированного растительного крахмала, выделенного из кукурузы, маниоки, сахарного тростника или сахарной свеклы. Сахара в этих возобновляемых материалах ферментируются в молочную кислоту, которая затем полимеризуется в полимолочную кислоту (ПЛК).

Компания eSUN была основана в 2002 году, первоначально специализируясь на исследованиях и разработке таких продуктов, как лактатные эфиры, полимолочная кислота (PLA) и поликапролактон (PCL). После пяти лет работы eSUN решила сосредоточиться на материалах для 3D-печати как на одном из основных направлений развития. В 2007 году она первой в мире запустила в коммерческое производство материалы для 3D-печати на основе полимолочной кислоты и впоследствии создала бренд «eSUN», который сейчас превратился в один из всемирно известных брендов материалов для 3D-печати. ​​В 2006 году компания начала исследования по переработке и высокоэффективному повторному использованию полимолочной кислоты.

С одной стороны, компания eSUN расширила сферу применения своей продукции в горизонтальном направлении; с другой стороны, она также активизировала свои усилия в вертикальном направлении, стремясь создать экологически чистую замкнутую производственную цепочку для полимолочной кислоты.

В 2013 году компания eSUN создала в городе Сяогань, провинция Хубэй, собственную производственную линию по переработке лактида с химической эффективностью 5000 тонн в год, первоначально сформировав экологически чистую замкнутую техническую систему — от синтеза и модификации материалов до их применения, переработки побочных продуктов и химической переработки полимеров.

В декабре 2023 года компания eSUN завершила приобретение 51,265% акций компании Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (далее именуемой «Hengtian Changjiang»), что стало еще одной важной вехой в горизонтальном развитии приложений eSUN и расширении вертикальной производственной цепочки.

Компания Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., специализирующаяся в основном на исследованиях, разработках и производстве полимолочных волокон и сопутствующих товаров, официально переименована в EsunFiber (Suzhou) Co., Ltd. (далее именуемая «eSunfiber»). Благодаря этому приобретению eSUN завершила стратегическое планирование в четырех основных областях применения — биомедицина, 3D-печать, экологически чистые волокна и устойчивая упаковка — и еще больше укрепила свою замкнутую цепочку поставок, от химической переработки полимолочной кислоты в лактид до прямого экструзионного формования полимолочных волокон.

«На начальном этапе производственной цепочки мы построили завод по синтезу лактида мощностью 5000 тонн в год в городе Сяогань, провинция Хубэй. Помимо использования молочной кислоты в качестве сырья, мы также можем производить лактид из переработанной полимолочной кислоты. На заключительном этапе производственной цепочки компания eSun New Materials использует лактид в качестве сырья для производства волокон полимолочной кислоты. Таким образом, мы установили связи между поставщиками и потребителями в рамках производственной цепочки, одновременно получая взаимодополняющие преимущества на техническом уровне», — сказал Кевин Янг.

Согласно данным Европейской ассоциации производителей пластмасс, в 2021 году совокупная мировая производственная мощность биоразлагаемых материалов составила 1,553 миллиона тонн, а мировой объем производства пластмассовых изделий за тот же период достиг 390 миллионов тонн.

Этот огромный разрыв свидетельствует об огромном рыночном потенциале.

На фоне неуклонного приближения глобальных сроков введения ограничений и запретов на использование пластика, полимолочная кислота (PLA), как один из наиболее перспективных биоразлагаемых материалов, в последние годы вступила в глобальный цикл расширения производственных мощностей. С 2020 года международные игроки, такие как TotalEnergies Corbion и NatureWorks, а также отечественные компании, такие как Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Sci. & Tech. и Wanhua Chemical, активно расширяют производственные мощности, чтобы воспользоваться возможностями роста в этом развивающемся секторе.

Ян Иху считает, что, хотя производственные мощности по выпуску сырья быстро расширяются, конечные потребители могут быть еще не в полной мере готовы к поглощению новых объемов поставок.

«По нашей оценке, хотя производственные мощности по выпуску PLA-пластика быстро растут, если области его применения останутся недостаточно развитыми, рынок может столкнуться с трудностями в удовлетворении такого резкого увеличения поставок сырья», — сказал Ян Иху. «Фактически, еще в 2006 году мы начали фокусироваться на разработке областей применения PLA-пластика и изучении химической переработки отходов потребления, стремясь восполнить слабые звенья в развитии отрасли. Помимо 3D-печати, мы стратегически расширили свою деятельность в области биомедицины, экологически чистых волокон и биоразлагаемых продуктов, сформировав четыре основных сегмента применения».

«В последние годы, в связи с глобальными запретами и ограничениями на использование пластика, а также с развитием биоматериалов, особенно технологии PLA, рынок экологически чистых биоразлагаемых материалов постепенно расширяется. Мы уделяем больше внимания разработке приложений в этой области. Сегодня наши одноразовые биоразлагаемые изделия и изделия из эко-волокон стали вторым по величине драйвером роста после материалов для 3D-печати, а наши продукты на основе лактатных эфиров, производимые путем химической переработки, также демонстрируют быстрый рост. Крупнейшие отечественные производители фоторезистов используют наши лактатные эфиры электронного класса. Хотя объемы пока скромные, перспективы применения многообещающие», — пояснил Кевин Янг.

Отходы полимолочной кислоты (PLA) можно перерабатывать химическим или механическим способом. Хотя отходы могут содержать примеси, PLA может подвергаться химической переработке путем термической деполимеризации или гидролиза с образованием мономеров, которые затем можно использовать для производства новой PLA. Кроме того, PLA может быть химически переработан путем переэтерификации с образованием метил лактата.

«Наша запатентованная инновационная модель совместного производства с X-конфигурацией позволяет диверсифицировать источники сырья и конечные продукты, тем самым повышая гибкость производственной линии, улучшая эффективность системы и снижая энергопотребление и затраты», — добавил Кевин Янг. «Мы можем производить лактид как из молочной кислоты, так и из переработанного полимолочной кислоты (PLA), который затем может быть полимеризован в различные биоматериалы. Например, при использовании переработанного PLA в качестве сырья высокочистый лактид может быть дополнительно полимеризован в PLA, поликапролактон (PCL) или полиолы, в то время как побочные продукты более низкой чистоты могут реагировать с этанолом для получения химически чистых лактатных эфиров. В качестве альтернативы, лактид с высокой оптической чистотой может непосредственно служить сырьем для получения высокочистых лактатных эфиров».

В 2012 году, после шести лет целенаправленных исследований и разработок, компания eSUN официально подала заявку на патент.«Способ получения очищенного лактида из переработанной полимолочной кислоты»Заявка на патент была успешно одобрена в 2014 году. Эта новаторская технология — первая в своем роде в мире — позволяет извлекать лактид высокой оптической чистоты из переработанного полимолочной кислоты (PLA), а побочные продукты могут быть использованы для производства различных лактатных эфиров. Она решила глобальную проблему переработки и повторного использования биоразлагаемых материалов, замкнув цикл промышленной цепочки и создав«зеленый круг»экономика.

Между тем, в последние годы все большее внимание уделяется проблеме ненадлежащей утилизации разлагаемых пластмасс после окончания срока их службы. Согласно одному из исследований,Исследовательский отчет по оценке воздействия на окружающую среду и политической поддержке биоразлагаемых пластмасс.Совместный доклад Университета Цинхуа и компании Sinopec.96,77% биоразлагаемого пластика в Китае в конечном итоге сжигается или отправляется на свалки.,3,1% утечек в окружающую средуи только0,007% поступают на специализированные установки для биоразложения.для полного разложения.

Европейская комиссияДиректива 2021 года об одноразовых пластиковых изделиях (SUP)Запрещено использование окислительно разлагаемых, биоразлагаемых и компостируемых пластмасс в одноразовых пластиковых изделиях.Положение об упаковке и упаковочных отходах 2022 годапредписывает, чтоК 2030 году вся упаковка должна быть пригодна для вторичной переработки или повторного использования.. АПредложение 2023 года по регулированию утилизации транспортных средств, вышедших из эксплуатации (ELV).дополнительно требует, чтобыВ новых автомобилях содержится не менее 25% переработанного пластика.с акцентом на принципах цикличности в использовании материалов.

Эти меры свидетельствуют о том, что ЕС выступает за концепции сокращения использования пластика, цикличности и переработки. Однако внедрение этих правил может также ограничить планы расширения производителей биоразлагаемого пластика, что поднимает вопрос:Есть ли у биоразлагаемого пластика будущее?

Кевин Янг считает, что на фоне стремления к углеродной нейтральности, Биологическое происхождение PLA по-прежнему имеет важное значение и ценность.Поэтому теперь следует сосредоточиться на использовании преимуществ НОАК вулавливание углерода и экологичность.

С одной стороны, следует приложить усилия для того, чтобыразработка и продвижение долговечных изделий из PLA-пластика.например, долговечные канцелярские товары из PLA-пластика или глянцевые чашки из PLA-пластика, похожие на керамику. С другой стороны,Приоритетное внимание следует уделять переработке и повторному использованию отходов после их использования..

«С технической точки зрения, химическая переработка PLA имеет преимущества перед другими пластмассами, такими как PET или TPU».Ян Иху объяснил.«PLA состоит всего из одного мономера — лактида, — поэтому после переработки можно получить высокочистый лактид с помощью простого процесса очистки. С экономической точки зрения, переработанный PLA может частично заменить сырье на основе крахмала или сахара, смягчая будущую конкуренцию между сырьем PLA и пищевыми ресурсами».