Biodegradowalny plastik
Tworzywo biodegradowalne odnosi się do rodzaju plastiku, który ulega degradacji w wyniku działania mikroorganizmów występujących w przyrodzie, takich jak bakterie, pleśnie (grzyby) i glony. Idealny biodegradowalny plastik to materiał polimerowy, który ma doskonałe właściwości, po wyrzuceniu może zostać całkowicie rozłożony przez mikroorganizmy środowiskowe, a na koniec jest nieorganiczny, aby stać się składnikiem obiegu węgla w przyrodzie."Papier" jest typowym materiałem biodegradowalnym, natomiast"syntetyczne tworzywo sztuczne" jest typowym materiałem polimerowym. Dlatego biodegradowalne tworzywa sztuczne to materiały polimerowe zawierające zarówno"papier" i" syntetyczne tworzywa sztuczne" nieruchomości.
Chińska nazwa naukowa
Biodegradowalny plastik
Klasyfikacja
Kompletne stworzenia i niszczycielskie stworzenia
Główny skład
Polimer naturalny, poliester alifatyczny itp.
głównie obejmuje
PBAT, PLA itp.
Charakterystyka
Mają pewną biodegradowalność w określonych warunkach środowiskowych
zawartość
1 definicja
2 klasyfikacja
3 aplikacje
4Historia rozwoju
5 Status rynkowy
6 powiązanych zagadnień
7 konkretnych środków
1 definicja
Tworzywa biodegradowalne, zwane również tworzywami biodegradowalnymi, odnoszą się do działania mikroorganizmów występujących w przyrodzie w warunkach naturalnych, takich jak gleba i/lub piasek, i/lub specyficznych warunków, takich jak warunki kompostowania, warunki fermentacji beztlenowej lub wodne płyny hodowlane. Powoduje degradację, a ostatecznie całkowicie rozkłada się na dwutlenek węgla (CO₂) lub/i metan (CH₄), wodę (H₂O) oraz zmineralizowane sole nieorganiczne zawartych w nich pierwiastków, a także nowe tworzywa z biomasy.
2 klasyfikacja
Według źródła surowców, tworzywa biodegradowalne można podzielić na dwa rodzaje: tworzywa biodegradowalne pochodzenia biologicznego oraz tworzywa biodegradowalne pochodzenia petrochemicznego.
Biodegradowalne tworzywa sztuczne można podzielić na cztery kategorie: pierwsza kategoria to tworzywa sztuczne przetwarzane bezpośrednio z materiałów naturalnych; druga kategoria to polimery otrzymywane poprzez udział fermentacji mikrobiologicznej i syntezy chemicznej; trzecia kategoria to polimery bezpośrednio syntetyzowane przez mikroorganizmy. Czwarta kategoria to biodegradowalne tworzywa sztuczne otrzymywane przez zmieszanie tych lub tych materiałów z innymi chemicznie syntetyzowanymi biodegradowalnymi tworzywami sztucznymi.
Biodegradowalne tworzywa sztuczne pochodzenia petrochemicznego odnoszą się do tworzyw otrzymywanych przez polimeryzację monomerów petrochemicznych na drodze syntezy chemicznej, takich jak PBAT, bursztynian polibutylenu (PBS), kopolimer dwutlenku węgla (PPC) itp. [1]
W pełni biodegradowalne tworzywo sztuczne na bazie skrobi
W pełni biodegradowalne tworzywo sztuczne na bazie skrobi
Zgodnie z klasyfikacją procesu biodegradacji tworzywa biodegradowalne można podzielić na tworzywa całkowicie biodegradowalne oraz tworzywa biodegradowalne destrukcyjne. Niszczące biodegradowalne tworzywa sztuczne obejmują obecnie głównie modyfikowany skrobią (lub wypełniony) polietylen PE, polipropylen PP, polichlorek winylu PVC, polistyren PS i tak dalej.
Całkowicie biodegradowalne tworzywa sztuczne są wytwarzane głównie z naturalnych makrocząsteczek (takich jak skrobia, celuloza, chityna) lub produktów rolniczych i ubocznych poprzez fermentację mikrobiologiczną lub syntezę biodegradowalnych makrocząsteczek, takich jak termoplastyczne tworzywa skrobiowe, poliestry alifatyczne i kwas polimlekowy, skrobia/alkohol poliwinylowy, itd. to wszystkie takie tworzywa sztuczne.
Do tworzyw biodegradowalnych na bazie skrobi i innych substancji naturalnych zalicza się obecnie głównie następujące produkty: kwas polimlekowy (PLA), polihydroksyalkanian (PHA), tworzywa skrobiowe, tworzywa bioinżynieryjne, tworzywa biogeneralne (poliolefina i polichlorek) etylen).
Według różnych surowców, istnieją co najmniej następujące rodzaje powszechnych biodegradowalnych tworzyw sztucznych:
Polikaprolakton (PCL)
Tworzywo to ma dobrą biodegradowalność, a jego temperatura topnienia wynosi 62°C. Mikroorganizmy, które ją rozkładają, są szeroko rozpowszechnione w warunkach optymistycznych lub beztlenowych. Jako materiał biodegradowalny można go mieszać z materiałami skrobiowymi i celulozowymi lub polimeryzować z kwasem mlekowym.
Bursztynian polibutylenu (PBS) i jego kopolimery
Technologia wytwarzania różnych poliestrów o dużej masie cząsteczkowej na bazie PBS (temperatura topnienia 114°C) osiągnęła poziom produkcji przemysłowej. Japońskie' Mitsubishi Chemical Corporation i Showa Polymer Corporation rozpoczęły produkcję przemysłową na skalę około 1000 ton.
Instytut Fizyki i Chemii Chińskiej Akademii Nauk prowadzi również badania nad syntezą kopoliestru polibutylenobursztynianu. Instytut Fizyki i Chemii Chińskiej Akademii Nauk współpracował z firmą Shandong Huiying przy budowie linii produkcyjnej o rocznej produkcji 25 000 ton PBS i jego polimerów, a firma Guangdong Jinfa zbudowała linię produkcyjną o rocznej produkcji 1000 ton. Uniwersytet Tsinghua zbudował linię produkcyjną o rocznej produkcji 10 000 ton PBS i jego kopolimerów w Anqing Hexing Chemical Co., Ltd.
Kwas polimlekowy (PLA)
Firma Natureworks ze Stanów Zjednoczonych przeprowadziła aktywną i skuteczną pracę w zakresie poprawy procesu produkcji kwasu polimlekowego i opracowała fermentację glukozy w kukurydzy w celu wytworzenia kwasu polimlekowego o rocznej zdolności produkcyjnej 14 000 ton. Japońska firma UNITIKA' opracowała i wyprodukowała wiele rodzajów produktów, wśród których płótno, tace, zastawa stołowa itp. są szeroko stosowane na Światowej Wystawie Aichi w Japonii.
W Chinach Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (z linią produkcyjną 5000 tysięcy ton/rok) jest uprzemysłowiony w Chinach, a Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group itp. są w fazie pilotażowej.
Polihydroksyalkanian (PHA)
Kraje realizujące uprzemysłowioną produkcję za granicą to głównie Stany Zjednoczone i Brazylia. Krajowe jednostki produkcyjne obejmują Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (skala 10 000 ton/rok), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (skala 2000 ton/rok) oraz Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., która przechodzi pilotaż próby.
Wykorzystując biodegradowalne tworzywa sztuczne otrzymywane z zasobów odnawialnych, mieszając razem alifatyczny poliester i skrobię, z powodzeniem zbadano również technologię produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych. W krajach europejskich i amerykańskich mieszanki skrobi i poliestru alifatycznego są szeroko stosowane do produkcji worków na śmieci i innych produktów. Największą i najlepiej sprzedającą się firmą na świecie jest włoska firma Novamont, której nazwa handlowa to Mater-bi. Produkty firmy' są szeroko stosowane w Europie i Stanach Zjednoczonych.
Istnieje wiele krajowych jednostek badawczo-produkcyjnych. Wśród nich uprzemysłowione jednostki to Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (w skali 40 000 ton/rok), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8 000 ton/rok) oraz Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd. (5000 ton/rok), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (skala 2000 ton/rok), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (skala 5000 ton/rok) itp.
Kopoliester alifatyczny aromatyczny
Alifatyczny aromatyczny kopoliester bezładny (Ecoflex) produkowany przez BASF w Niemczech zawiera monomery: kwas adypinowy, kwas tereftalowy i 1,4-butanodiol. Zdolność produkcyjna wynosi 140 000 ton/rok. Jednocześnie opracowano biodegradowalne produkty z tworzyw sztucznych na bazie poliestru i skrobi.
Biodegradowalne tworzywa sztuczne z polialkoholu winylowego (PVA)
Na przykład, w latach 90. włoskiego produktu MaterBi firmy NOVMANT', PVA był dodawany głównie do skrobi, która może rozdmuchiwać folię, a także przetwarzać inne produkty. Materiały z polialkoholu winylowego muszą być modyfikowane, aby mieć dobrą biodegradowalność. Instytut Przetwarzania i Stosowania Tworzyw Sztucznych Przemysłu Lekkiego Uniwersytetu Technologii i Biznesu w Pekinie osiągnął w tym zakresie pewne wyniki.
Kopolimer dwutlenku węgla
Za granicą pierwsze kraje badające kopolimery dwutlenku węgla to głównie Japonia i Stany Zjednoczone, ale nie ma tam produkcji przemysłowej. Wewnętrzna Mongolia Mengxi Group Corporation przyjęła technologię Changchun Institute of Applied Chemistry i zbudowała urządzenie o rocznej wydajności 3000 ton żywicy kopolimerowej dwutlenku węgla i związku epoksydowego. Produkty znajdują zastosowanie głównie w opakowaniach i materiałach medycznych. Technologia niskocząsteczkowego kopolimeru dwutlenku węgla opracowana przez dr Chen Libana z Guangzhou Institute of Chemistry, Chińskiej Akademii Nauk, została wprowadzona do produkcji w Taixing, Jiangsu. I inne opakowania. Henan Tianguan Group wykorzystuje technologię profesora Meng Yuezhonga z Sun Yat-sen University i zbudowała pilotażową linię do produkcji kopolimerów dwutlenku węgla.
Inne, takie jak chityna, poliamid, kwas poliasparaginowy, polisacharydy, celuloza itp. są w trakcie opracowywania.
Poli-β-hydroksymaślan (PHB)
3000 ton w pełni biodegradowalnego plastiku
3000 ton w pełni biodegradowalnego plastiku
Z perspektywy globalnej PHB i PHBV są uznawane za jedne z najbardziej obiecujących biodegradowalnych tworzyw sztucznych, a także są nowymi produktami w fazie rozwoju. Koszt produkcji pilotażowej strony technicznej wynosi około 40 RMB/kg. Po wprowadzeniu industrializacji do produkcji koszt produktu ulegnie dalszemu obniżeniu, a przewaga cenowa jest oczywista. W szczególności prosty proces produkcyjny strony technicznej i prosty sprzęt są łatwe do promowania i prowadzenia produkcji na dużą skalę.
3 aplikacje
Ze względu na dobrą degradowalność, biodegradowalne tworzywa sztuczne są stosowane głównie jako miękkie i twarde opakowania do żywności, co jest również największym obszarem zastosowań na tym etapie.
Głównymi rynkami docelowymi biodegradowalnych tworzyw sztucznych są plastikowe folie opakowaniowe, folie rolnicze, jednorazowe plastikowe torby i jednorazowe plastikowe naczynia stołowe. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami opakowaniowymi z tworzyw sztucznych koszt nowych materiałów degradowalnych jest nieco wyższy. Jednak wraz z rosnącą świadomością ochrony środowiska ludzie są skłonni używać nowych materiałów degradowalnych o wyższych cenach, aby chronić środowisko. Zwiększona świadomość ochrony środowiska stworzyła ogromne możliwości rozwoju dla branży nowych materiałów biodegradowalnych. Wraz z rozwojem chińskiej gospodarki, udanym gospodarzem igrzysk olimpijskich, World Expo i innych wielkich wydarzeń, które wstrząsnęły światem, potrzebą ochrony różnych światowego dziedzictwa kulturowego i narodowych miejsc widokowych, zanieczyszczenie środowiska powodowane przez tworzywa sztuczne stają się coraz ważniejsze, a rządy na wszystkich szczeblach wymieniają traktowanie białego zanieczyszczenia jako jedno z kluczowych zadań.
Kraje i regiony rozwinięte, takie jak Europa, Stany Zjednoczone i Japonia, sukcesywnie formułowały i promulgowały odpowiednie przepisy ustawowe i wykonawcze mające na celu ograniczenie stosowania nieulegających degradacji tworzyw sztucznych poprzez środki takie jak częściowy zakaz, ograniczenia, obowiązkowy pobór i pobór podatków od zanieczyszczeń, i energicznie opracowuj nowe biodegradowalne materiały w celu ochrony środowiska, chroń glebę. Wśród nich Francja wydała w 2005 r. politykę, zgodnie z którą wszystkie jednorazowe plastikowe torby, które można przewozić, muszą ulegać biodegradacji po 2010 r.
Jednocześnie Chiny sukcesywnie wprowadzają szereg polityk zachęcających do stosowania i promocji biodegradowalnych tworzyw sztucznych. W 2004 roku Krajowy Kongres Ludowy uchwalił"Ustawa o odnawialnych źródłach energii (projekt)" i"Ustawa o odpadach stałych (rewizja)" zachęcanie do korzystania z energii odnawialnej z biomasy oraz promowanie i stosowanie biodegradowalnych tworzyw sztucznych; w 2005 r. dokument nr 40 Narodowej Komisji Rozwoju i Reform wyraźnie zachęcał do stosowania i promocji tworzyw biodegradowalnych; W 2006 roku Narodowa Komisja Rozwoju i Reform uruchomiła specjalny projekt funduszu na rzecz promocji rozwoju materiałów biodegradowalnych z biomasy;"Definiowanie, klasyfikowanie, oznakowanie i wymagania dotyczące degradacji tworzyw sztucznych degradowalnych" wdrożone 1 stycznia 2007 r. Wzajemne uznanie Europy, Stanów Zjednoczonych, Japonii i innych krajów ułatwiło chińskim firmom eksport produktów.
4Historia rozwoju
Według danych Japan Biodegradable Plastics Research Association produkcja biodegradowalnych tworzyw sztucznych w Japonii w 2002 roku wyniosła ok. 10 tys. ton, w 2003 roku ok. 20 tys. ton, w 2005 roku ok. 40 tys. do 200 000 ton w 2010 roku.
Według danych Europejskiego Stowarzyszenia Bioplastików dane z 2001 r. pokazały, że konsumpcja produktów biodegradowalnych w UE wynosiła od 25 000 do 30 000 ton, podczas gdy zużycie tradycyjnych polimerów sięgało nawet 35 milionów ton. Europejskie Stowarzyszenie Bioplastików przewiduje, że w 2010 roku zużycie tradycyjnych polimerów osiągnie 55 mln ton, podczas gdy do tego czasu zużycie tworzyw biodegradowalnych sięgnie od 500 tys. do 1 mln ton. Materiały biodegradowalne mogą ostatecznie zająć 10% udziału w rynku. W materiałach biodegradowalnych udział surowców wykorzystujących zasoby odnawialne będzie stanowić ponad 90%.
Według statystyk Professional Committee of Degradable Plastics of the China Plastics Association, zużycie biodegradowalnych materiałów w Chinach w 2003 roku wyniosło około 15 000 ton, z czego około 1000 ton biodegradowalnych polimerów bez dodatku skrobi. W 2005 roku w branży tworzyw biodegradowalnych zajmowało się około 30 firm o zdolnościach produkcyjnych 60 000 ton rocznie. Faktyczna produkcja wyniosła około 30 000 ton. Popyt na rynku krajowym wynosił około 50 000 ton, import zagraniczny 10 000 ton, a eksport 20 000 ton. Szacuje się, że moce produkcyjne w 2010 roku wyniosą około 250 tys. ton. Aby uzyskać szczegółowe informacje, zapoznaj się z"Foresight China' s Biodegradable Plastics Industry Industry Dogłębne badanie i analiza strategicznego planowania inwestycyjnego Raport".
Niektóre kraje rozwinięte również kierują się ideą gospodarki o obiegu zamkniętym i stosują biodegradowalne naczynia jednorazowe. Na przykład, pod koniec lat 80. Szwecja próbowała produkować jednorazowe pudełka fast foodów z ziemniaków i kukurydzy, a Korea Południowa wprowadziła obowiązek używania wykałaczek zrobionych z kleistego ryżu. Czekać. Europa sformułowała normę EN13432 dla biodegradowalnych kompostowych tworzyw sztucznych"Wymagania dotyczące testowania i końcowej oceny materiałów opakowaniowych, które sprzyjają kompostowaniu i biodegradacji do recyklingu" oraz inne rozporządzenie w sprawie promowania przetwarzania kompostowania odpadów organicznych jest aktywnie opracowywany i przygotowywany. Rząd Stanów Zjednoczonych ustanowił nagrodę Presidential Green Chemistry Challenge od 1996 roku, aby zachęcić do rozwoju przemysłu biodegradowalnych tworzyw sztucznych. W 1989 r. stan Nowy Jork zakazał używania niebiodegradowalnych toreb na warzywa, dotował producentów, którzy produkują biodegradowalne tworzywa sztuczne i wymagał od obywateli segregowania odpadów odnawialnych i nieodnawialnych, w przeciwnym razie zostanie ukarany grzywną w wysokości 500 USD.
Niektóre inne kraje również podjęły podobne środki: Indie wprowadziły zakaz używania opakowań plastikowych w przemyśle mleczarskim; Przepisy południowoafrykańskie całkowicie zabroniły używania plastikowych toreb do pakowania. Wraz z rozwojem ustawodawstwa w różnych krajach oczekuje się, że nowe biodegradowalne materiały opakowaniowe staną się coraz bardziej popularne.
W Chinach, wraz z pogłębieniem zrozumienia degradowalnych tworzyw sztucznych, strategiczna rola tego materiału i jego przemysłu w zrównoważonym rozwoju Chin' została w pełni uświadomiona. Spodziewano się szerokiego zastosowania biodegradowalnych tworzyw sztucznych. Chińska Republika Ludowa' uchwaliła" Ustawa o energii odnawialnej (projekt)" i"Ustawa o odpadach stałych (zmieniona)" w 2004 r. w celu zachęcenia do korzystania z energii odnawialnej z biomasy oraz promocji i stosowania degradowalnych tworzyw sztucznych. W dokumencie nr 40 Narodowej Komisji Rozwoju i Reform z 2005 r. wyraźnie widać również zachęcanie do stosowania i promocji tworzyw biodegradowalnych. W 2006 roku Narodowa Komisja Rozwoju i Reform uruchomiła specjalny projekt funduszu promujący rozwój materiałów biodegradowalnych z biomasy.
5 Status rynkowy
Do 2019 r. wartość rynkowa branży biodegradowalnych tworzyw sztucznych wzrośnie do 3,477 mld USD przy średnim rocznym tempie wzrostu na poziomie 13,01%. Oczekuje się, że europejski rynek biodegradowalnych tworzyw sztucznych będzie rósł w średnim rocznym tempie 12% w latach 2014-2019.
Tworzywa biodegradowalne zapoczątkowują okres szybkiego rozwoju. Chociaż koncepcja biodegradowalnych tworzyw sztucznych została rozreklamowana, aplikacja nie była w stanie zwiększyć objętości.
Biodegradowalne tworzywa sztuczne są stosowane głównie w opakowaniach, włóknach, rolnictwie, formowaniu wtryskowym i innych dziedzinach. Wśród nich jest to najszerzej stosowane w branży opakowaniowej. W 2013 roku stanowił około 60% całego rynku. Popyt na opakowania do żywności stanowił ponad 70% rynku biodegradowalnych opakowań z tworzyw sztucznych. ; Rynek aplikacji do formowania wtryskowego jest główną siłą napędową wzrostu popytu na tworzywa biodegradowalne.
Na koniec 2013 roku głównymi rynkami tworzyw biodegradowalnych są Europa i Stany Zjednoczone. Według statystyk, w 2013 roku na rynki europejski i północnoamerykański przypadało odpowiednio 54% i 28% światowych biodegradowalnych tworzyw sztucznych.
Komisja Ochrony Środowiska Parlamentu Europejskiego uchwaliła projekt ograniczenia używania jednorazowych lekkich plastikowych toreb. W projekcie proponuje się, aby 28 państw członkowskich UE zastosowało dwuetapowe podejście do skutecznego ograniczenia używania plastikowych toreb, aby osiągnąć cel, jakim jest ograniczenie używania ultracienkich plastikowych toreb o 80% w 2019 r. w porównaniu z 2010 r. Oczekuje się, że rezolucja znacznie pobudzi popyt rynkowy na biodegradowalne tworzywa sztuczne i ma stworzyć ogromne możliwości rozwoju dla powiązanych producentów w ciągu najbliższych pięciu lat.
6 powiązanych zagadnień
Jednak choć istnieje wiele opracowań i raportów na temat degradowalnych tworzyw sztucznych, wielu konkretnych problemów nie da się rozwiązać, promocja jest niezwykle trudna, a perspektywy nie są optymistyczne. Powody są następujące: po pierwsze, degradowalna plastikowa torba ma niską nośność, nie może spełnić wymagań klientów dotyczących większej ilości rzeczy i wielokrotnego użytku; po drugie, degradowalna plastikowa torba ma przyciemniony i żółty kolor oraz niską przezroczystość, co daje ludziom poczucie, że nie jest wystarczająco czysta i nieestetyczna, nie martw się o jej używanie; po trzecie, cena jest zbyt wysoka, ponieważ sprzedawca rozdaje ją za darmo, więc koszt jest nie do zaakceptowania.
Innym przykładem jest rozwiązanie problemu zanieczyszczenia środowiska pudełek śniadaniowych typu fast food z EPS. Zamiast tego spróbuj użyć papierowych pudełek śniadaniowych lub biodegradowalnych plastikowych pudełek śniadaniowych. Promocja jest jednak niezwykle trudna z następujących powodów: Po pierwsze, EPS