重磅报告!物理/化学/堆肥,三大塑料回收技术对比,欧美碾压亚太!

12月26-27日,由生物降解材料研究院主办的《BDO与PBAT等衍生物市场走势及应用技术论坛》将在广州隆重举行,诚邀您拨冗出席,与业内专家共同探讨行业趋势。10多家BDO生产企业将出席本次论坛。参会嘉宾限400人,扫码报名!

TK生物基材料报道,回收塑料与生物塑料是解决塑料污染、实现塑料闭环回收的两把利剑,如近期可口可乐公司宣布为了更好地收集用于回收的软瓶盖,打算从 2023 年开始提供连盖的塑料汽水瓶。到 2030 年的目标是在产品使用的瓶子上实现 100% 再生塑料。

同时,积极发展生物基PET、PEF替代传统石油基来源材料也成为可口可乐的重点研发方向。可口可乐公司、长春美禾科技和芬欧汇川宣布了第一个计划商业化的新技术,以创造植物基单乙二醇(bMEG),用于生产生物基PET。届时可口可乐公司将向业内所有企业提供该产品。
就塑料回收而言,多年来,中国一直是世界上最大的露天塑料垃圾场。仅2017年,中国就从欧洲、日本和美国进口了700万吨塑料废弃物。绿色和平组织在去年4月公布的一份报告所示,在鼎盛时期的2016年中国每年从世界进口720万吨洋垃圾,本就脆弱的生态环境岌岌可危,政府也注意到了洋垃圾涌入的想象。
不久之后,中国就宣布:禁止进口24种洋垃圾。
而在生物塑料方面,自2020年我国正式宣布将逐步禁止不可降解塑料后,生物降解塑料在我国发展迅猛。据统计,在十四五期间PBAT公布产能超过1000万吨,PLA公布产能500万吨,同时PGA、PHA等新型可降解塑料也发展迅速。
那么,全球生物塑料/回收塑料技术谁最领先?
1.欧美专利数遥遥领先,日本领先中韩
10月19日,欧洲专利局 (EPO) 发表的一项新研究显示,从全球角度来看,欧洲和美国在塑料回收和替代塑料技术方面(主要指生物塑料,包括生物降解塑料与生物基不可降解塑料)处于领先地位。
2010 年至 2019 年,欧洲和美国在这些行业的全球专利活动中各占 30%,合计 60%。在欧洲,德国在塑料回收和替代塑料技术方面的专利活动份额最高(占全球总数的 8%),而法国、英国、意大利、荷兰和比利时则因其在这些领域的高度专业化脱颖而出。
日本国际专利家族约有18%与循环塑料有关,远远领先于韩国和中国(各自约占5%)。在欧洲,法国、英国、意大利、荷兰和比利时因其在塑料回收和生物塑料技术方面的专业化而脱颖而出。德国由于经济规模较大,其国际专利家族中的份额最高,但在这些领域仍然缺乏专业化。
2.生物塑料医疗健康应用最多,化妆品、洗涤剂潜力最大
生物基和/或生物可降解塑料显示出提升循环、减少使用传统化石原料所产生的碳排放的潜力。这些生物塑料的专利申请活动在20世纪80年代末开始兴起,此后一直与传统塑料技术呈现相似的增长趋势。
在这些材料中,化学改性的天然聚合物(如改性纤维素)在过去十年中的专利活动份额最大。然而,来自生物源单体的聚合物一直是增长最快的领域。该领域的大多数专利都涉及生物基不可降解塑料(如生物基PE、生物基PET),虽然不可生物降解,但可以减少生产过程中不可再生资源的消耗和二氧化碳排放。
在更小的技术分支中,工业天然聚合物显示出制造可重复使用、可回收塑料的潜力,这些塑料很容易被微生物分解。
据欧洲塑料协会2020年统计,医疗保健的塑料需求占欧洲塑料总需求的不到3%,但就生物塑料的国际专利家族数量而言,医疗保健是迄今为止最重要的行业,2010至2019年,共有超过19000个国际专利家族。在医疗用品领域,生物塑料对传统塑料的渗透率达到了18%。
同时,化妆品和洗涤剂在生物塑料领域的渗透率最高。在该行业,与生物塑料相关的国际专利家族数量占到传统塑料的32%。包装、电子和纺织品也是生物塑料创新的重要贡献者,2010至2019年,国际专利家族数量分别为6400个、4500个和3300个。
生物塑料在农业的市场发展速度也很快(已经占到传统塑料的10%),2019年生物塑料国际专利家族数量是2010年的2.5倍。
3.塑料回收和生物塑料堆肥专利情况
作为塑料回收的一种,化学和生物回收技术在过去几十年年脱颖而出。塑料到原料的技术以裂化和热解为主,这样的技术使改变塑料的化学结构成为可能并将其转化为基本化学物质的混合物,允许其在石化工业的灵活重用。
它们通常是能源密集型的,涉及大量分离和纯化的处理步骤数。有些可以被还原为基本化学品被用来制造新的单体,但大部分做混合物用,通常用于合成其他化学物质或燃烧以回收能量。

塑料到原料技术的专利创新(再生塑料)在2014年达到顶峰,随后迅速下降。相比之下,与塑料到单体回收相关的技术全球每年推出的专利数尽管规模较小,但仍然保持相对稳定。这些技术可以打破长链将聚合物转化成它们的基本单位,允许

再聚合具有初始般的质量并提高塑料的回收率。它们可以应用于各种各样的塑料,包括聚酰胺、聚酯和橡胶。

生物塑料到堆肥的回收过程的专利近年来开始节节升高,这些技术有望实现全循环。它们主要是指通过酶或生物的使用,将聚合物降解成堆肥或合成有用的化合物。
结语
就生物塑料而言,结合国内外企业来看,欧美拥有大量产业和技术都非常领先的老牌或高新企业,如成立逾百年的杜邦、嘉吉控股的全球最大PLA厂商Natuareworks,能化巨头道达尔,全球最大化工企业巴斯夫。
而新兴的生物制造公司,如美国公司Genomatica,产品范围包括生物基尼龙、丁二烯、1,3丁二醇等一系列化工产品,PHA制造商Danimer Scientific等。
而日韩,则拥有三菱化学、理光、LG化学、SK化学等掌握了高新技术的化工企业。
对于我国而言,追赶路程尚远。所幸随着2020年禁塑令的全面实施,以及双碳目标的提出,我国环保新材料企业加速发展,其中不乏PLA、PHA等生物基可降解材料以及不可降解的生物基尼龙等材料。
安徽丰原、中粮、微构工场、蓝晶微生物、海正、凯赛生物、金丹科技等一系列围绕生物合成的高新企业正逐步崛起,在塑料治污/碳中和的双重目标下,生物基/生物降解材料将迎来飞速发展。或许,这也是我国企业在未来实现弯道超车的大好时机!

生物基材料是21世纪重点发展的材料,包括生物基可降解材料PLA、PHA,以及生物基不可降解材料PP、PE、PVC,竹、木、秸秆纤维等一系列天然材料。

生物基资料库搜集了由外部机构统计的2020年各类生物基塑料产量情况、生物基化学品报告2020,美国农业部发布的生物基产业分析、欧盟议会的石油基材料的脱碳路径报告以及生物基材料生命周期评估、塑料的生物降解性评估等国外论文。

部分内容展示:

Nova关于生物基材料的合成路线图

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