我国塑料污染治理的总体目标的最后期限——2025年即将到来,在政策的利好驱动下,可降解材料产业迎来发展新机遇。
01
什么是可降解材料?
光降解材料:由于阳光作用而分解的材料。 生物降解材料:由于生物界分解者(真菌、细菌等)的作用,它们通过呼吸作用和化能反应来降解,最终分解成二氧化碳和水。 环境降解材料:在光、热、水等自然环境条件的作用下降解。
02
可降解材料主要的品种
一般可降解聚合物主要分为以下几种——
①生物基可降解塑料:聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA);
②石油基生物降解塑料:聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA);
③二氧化碳基可降解塑料:聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)。
可降解材料的应用广泛,从包装和消费品到电子产品、汽车和纺织品,2023年包装仍然是生物塑料最大的细分市场,占生物塑料总市场的43%。相关的可降解材料在农业、生物医药等其他行业也有应用。
详细的介绍请看下表:
03
可降解材料的制作工艺流程
(一)聚乳酸的生产流程
聚乳酸的合成的工艺包括直接缩聚(DPC)、开环聚合(ROP),直接共沸脱水和生物酶聚合。
乳酸聚合度或丙交酯纯度是制备优质、高分子量(Mw)聚乳酸的关键因素。最为常见的方法是丙交酯开环聚合法,是生产高分子聚合物最常见的方法。
图下为聚乳酸的合成路径。
丙交酯开环聚合法(ROP):该方法以乳酸或乳酸酯为原料,在一定温度(约130℃)和真空条件下,乳酸分子在缩聚催化剂作用下经脱水生成低聚乳酸,然后低聚乳酸在较高的温度下(150-180℃)解聚得到单体丙交酯;最后,丙交酯在催化剂作用下,分子中的酰氧基键断裂开环聚合得到聚乳酸。
(二)PBAT的制备流程
PBAT的制作有三种酯化方式分别为共酯化、分酯化以及串联酯化。
制备流程图以及工艺参数如下图所示:
(三)PHA制造流程
PHA利用秸秆等农副产品出糖,然后利用高分子合成功能微生物得到高分子材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)利用提取分离技术将PHA从微生物体中分离,所有过程不涉及化工合成过程。
04
可降解材料的性能和价格对比
在国家的政策的大力推进限塑的大环境之下,当前市面上的PLA、PBS、PBAT的产能占据了市场的头部位置,大规模的投产也显示出了这几类材料在市场上的认同度,另外的PHA、PPC、PGA、PCL等其他的可降解类材料产能较小的原因主要是由于这几类产业任然属于产业的初级阶段,生产技术仍然不成熟。
下表将可的几种可降解材料性能、价格等方面做出对比:
05
有关可降解材料政策支持
在现实生活中可降解材料的应用范围也非常的宽泛,主要是在运用在商超塑料袋以及汽车座椅内饰、家电、现代农业、现代物流等多方面都有涉及。
随着人民的丰富的生活需求日益增长,快递和外卖行业日益兴起,网上购物和点外卖已成为人们日常生活中的必需品,快递包装、外卖餐具、超市购物袋、农用地膜等的用量也逐年增长。使用量进一步增大的同时,带来的环境问题也日益显著,这将对我们的身心健康以及生态环境带来极大的危害。
2020年年初,国家发改委和生态环境部联合印发了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,主要目标明确2020年、2022年、2025年三个节点实施,确保大量减少塑料制品的使用。
2022年《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》、《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》相继出台,强调建立完善生物基材料、生物可降解塑料、再生塑料材料评价标识管理体系、绿色用能监测与评价体系。
2023年1月,工业和信息化部、发展改革委、生态环境部等多个部门联合《关于印发加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案的通知》,针对生物基降解塑料创新方面提出多项举措,促进工农业协调发展,助力乡村振兴和美丽中国建设。
除此之外,广东、青海、甘肃、内蒙古等地相继出台了使用可降解材料替代塑料用品的相关政策。
在国家格外重视的环境之下,可降解材料的相关企业很多都认为这是一个很好的发展契机,预测未来我国的塑料市场将会被可降解材料所替代。
其他相关政策如下表所示:
06
行业现状
在“双碳”背景之下,我国的可降解塑料即将迎来黄金的发展时期。
今年我国数家企业以及扩大了可降解材料的可降解塑料的的产能,其中的上市公司包括金发科技、金丹科技、瑞丰高材等;可降解材料的产业链如下图所示。
根据欧洲生物塑料协会和nova-Institute 数据:全球生物塑料产能2021年为179.20万吨,2022年为181.30万吨;当前生物塑料约占每年生产的4亿多吨塑料的0.5%,产量在2023年再次回升,这一发展是由不断增长的需求以及更复杂的应用和产品的出现推动的。
预计全球生物塑料产能将从2023年约218万吨增加到2028 年约743万吨,其中聚乳酸作为主要的生物基可降解材料之一占全球生物塑料产能的31%。
写在最后
我国的生物降解塑料发展虽然起步较晚,但是在国家政策以及市场消费增长迅猛的势头下,20世纪90年代中国的生物降解塑料研发初显成效,研发品种类型也较为齐全,但是相比其他的欧美国家仍然有较大的差距。
自中国加入WTO后我国也开始与国际市场接轨,这也为我国的可降解材料带来了新的机遇和挑战。近年来我国频发的环境污染事故进入大众视野,我国对环境也开始高度重视,更是发布“双碳”等一系列利好政策,国内的环保意识加强,生物降解塑料的热潮也当前可降解行业处于升级转型的关键期,产业随之进入规模化发展阶段。
未来随着化石资源日益枯竭、生态环境恶化问题日渐突出,生物基和可降解材料因可再生和环境友好会受到广泛关注。在碳中和目标下,生物基材料得益于优秀的碳减排能力,将成为替代和补充石化基材料的有益选择。
免责声明:本文的信息、数据均来源于公开资料,本公司对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。在任何情况下,本文中的信息或所表达的意见并不构成投资建议。内容观点不代表天瑞丰年立场。
历史精选