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生物塑料将成为重要的生产原料
作者: 本站 来源: 本站 时间:2015年10月15日 留言
  过去几年已经见证了生物原料和商业化的生物聚合物材料的兴起。石油价格的日趋攀升、消费者意识的加强以及生产成本的降低,都已经预示出了生物塑料的商业化进程正在加快。当然,生物塑料行业也不断地面临着许多挑战,并将继续受到诸如质量、经济可行性和生产规模等众多因素的影响。以下通过简要介绍一些较知名的生物塑料产品,来帮助大家了解目前生物塑料行业所面临的挑战。
  
  绿色聚烯烃
  
  在生物基聚合物产品组合中,生物基聚乙烯(PE)走在了商业化进程的前列。
  
  巴西生产商Braskem正从当地种植的甘蔗中提取乙醇/乙烯,以作为生产绿色PE的原料,其所生产的绿色PE具有与石油基PE一样的性能。作为世界最大的生物塑料生产商之一,Braskem在其Triunfo工厂中拥有年产200000t生物基PE的产能。该工厂于2010年9月正式投产,其生产的绿色PE可控制大约15%~20%的溢价幅度,这对于那些允许生产成本比采用石化塑料高一些的确定目标市场而言是可行的。
  
  随着更多商品化生物基PE生产商的进入,以及技术的进一步发展,生物基PE的价格有望进一步降低。陶氏化学公司与日本三井化学公司分别以50%的股份组建了一家合资公司,以在巴西生产以蔗糖为原料的生物基PE,投产后,将年产DOWLEXPE350000t.作为世界最大的生物聚合物投资项目之一,该项目将于2015年投入运行,并将满足软包装、医疗和保健市场的需求。从甘蔗的种植到生物聚合物的生产,随着该合资公司对整个价值链的掌控和运行,其所生产的DOWLEXPE树脂将具有比石化PE更高的成本竞争力。
  
  此外,Braskem在建的年产能达30000~50000t的生物基聚丙烯(PP)工厂将于2013年投产。而日本的马自达汽车公司正在采用纤维素类生物材料开发生物基PP,以用于2013款的汽车中。
  
  聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
  
  在100%采用可再生原料方面,PET面临着一些强大的公共压力。受饮料业巨头可口可乐公司和百事可乐公司雄心勃勃的计划影响,这种压力进一步得到了增强。
  
  目前得到广泛商业化应用的PET含有30%的乙二醇(MEG),其部分来自从甘蔗中提取的乙烯。目前,可口可乐和百事可乐这两家公司正在寻求一条路径,以获得另外70%的纯绿色对苯二甲酸(PTA)。2011年12月,可口可乐公司签署了两条协议。其中,与美国技术公司Avantium达成的协议是,为PEFYXY技术开发一条商业化的途径。作为PET的不同类别,PEF拥有更高的耐热性和阻隔性。而与Gevo和Virent达成的第二条协议是,通过采用两种不同的生物途径来获得PTA的初级原料对二甲苯(PX),从而实现100%Plant Bottle技术的商业化生产。
  
  目前100%绿色PET技术所面临的挑战主要集中在“如何使这些技术满足商业化的生产规模要求”这一问题上。另一家美国的技术公司Anellotech也为采用生物质的PX提供生物基选择方案。日本的丰田汽车公司正在从事一项研究工作,以在其80%的汽车内饰部件中使用含30%绿色原料的PET.然而,与PE和PP等其他生物塑料不同,100%生物基PET的商业化还尚为遥远,尽管研究方面的工作从未停止过。
  
  PLA
  
  作为聚苯乙烯(PS)等聚合物的绿色替代材料,PLA已被用于生产酸奶杯和其他透明的食品容器。PLA由乳酸经化学聚合而成,乳酸是通过糖或淀粉在催化发酵过程中产生微生物而获得的。有几家公司声称,他们开发出了生产PLA的技术,包括:NatureWorks(Ingeo)、Thyssenkrup和Purac,以及日本的帝人公司与马自达汽车公司(Biofront技术)。虽然商业化程度相对较强且100%为绿色材料,但PLA的确不具备良好的耐热性和抗冲击性,这就意味着该材料通常需要与石化材料共混,或者需要加入一些添加剂以获得改性。此外,PLA的阻隔性较差,这也限制了其应用范围。PLA比其他许多生物塑料拥有更具竞争力的价格。在过去10年间,通过对生产技术的不断改进,PLA的价格已明显降低。凭借一些大型PLA生产工厂,如NatureWorks公司每年140000t的Nebraska工厂,以及Purac公司在泰国工厂中预计750000t/年的丙交酯产能,其价格将进一步接近石油基塑料的价格。
  
  蔗糖基聚碳酸酯
  
  由异山梨醇(从蔗糖中获得)制得的聚碳酸酯(PC)已引起了几家领先公司的兴趣,如日本的三菱化学公司和法国的Roquette公司等已经在运行或计划去运行一些用以生产异山梨醇从而可将其合成到PC中的试制工厂。以异山梨醇和二芳基碳酸酯为原料来生产PC,避免了在生产过程中使用有毒的光气和有争议的双酚A(BPA)。但由于还存在经济和质量方面的问题,因此异山梨醇基PC的商业化还为时尚远。比起传统的熔化或晶界工艺,该工艺较为昂贵。除非在一些非常严格的条件下使用特殊反应物,否则大多数呈油性固体物状的异山梨醇基PC的熔点较低且耐热性较差。此外,大多数从事于此项研究的公司,如沙特阿拉伯的SABIC以及日本的三井化学公司、三菱化学公司和帝人集团等,仍在商业化的PC生产中使用BPA或其他乙二醇,这也意味着目前PC的质量仍然需要依赖于BPA.
  
  聚羟基脂肪酸酯(PHAs)面临的挑战
  
  PHAs主要指聚β羟基丁酸酯(PHB)及其共聚物PHBV,这些都是通过糖或脂类的发酵细菌而产生的。它们拥有极好的阻隔性,并且它们的生物可降解性引起了生物医学领域的兴趣。但是,在商业化前它们还有一些不足之处需要得到解决,包括:脆性、加工窗口窄、结晶速度慢以及易于热降解等。与PLA相似,上述这些缺点可通过与其他添加剂和聚合物共混而得到克服。
  
  一般,像绿色PE和绿色PET这类生物塑料拥有与其对应的石化产品同样的性能,这使它们的商业化进程得到加速。与之不同的是,像PLAs之类的新型生物塑料,却使它们的生产商不断地面临着市场开发、性能改善以及降低生产成本之类的挑战。虽然商业化的道路还很长,但生物塑料却有望成为未来世界更加重要的塑料资源。
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