可降解赛道上的新机遇,已有多家企业入局

新材料小站 2022-05-12

可降解塑料仪征化纤地膜

4010 字丨阅读本文需 10 分钟

塑料产品给人们生活带来了极大的便利,但大量塑料制品使用废弃后,由于不当处置而带来的环境问题,成为了当前全球关注的热点。目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2 亿吨,只有10%被回收利用,另外12%被焚烧,超过70%被丢弃到土壤、空气和海洋中。

可生物降解塑料是指各项性能在储存期内满足使用要求,而使用后可在自然环境条件下降解成对环境无害物质的一类塑料,被认为是解决塑料污染问题的有效途径之一,近年来受到大家瞩目。

我国生物可降解塑料尚处于产业化的初期,目前市场上可降解塑料产品种类繁多,产品性能、产能规模也有较大差异。为促进对我国可生物降解塑料产业的了解和认识,本文从产品分类及市场情况、典型可降解塑料性能对比等几方面进行梳理分析,以期为相关行业从事人员提供参考。

产业发展政策背景

一次性不可降解塑料污染问题受到全球关注,世界各国纷纷出台相关政策予以控制。2020年以来,国家发改委、生态环境部等多部委关塑料污染治理工作连续出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》、《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》等多个政策文件,对一次性不可降解塑料的禁止或限制提出了明确的时间表。

要求“从2020年到2025年底,全国范围内逐步停止使用不可降解塑料袋,地级以上城市餐饮外卖领域不可降解一次性塑料餐具消耗强度下降30%,2025年全国塑料污染得到有效控制”,并要求各级地方人民政府要结合本地实际,制定具体实施办法,实化细化政策措施。

目前各地正着力推进“限塑新政”的落地实施,海南、河北、广东、山东、河南、浙江、天津等大部分省份都相继发布塑料污染治理实施方案,均将可降解塑料制品列为可推广应用的替代产品。

在政策的强驱动下,未来可降解塑料市场需求可能出现较大增长,特别是快递包装和外卖、酒店等行业对一次性可降解塑料制品需求旺盛,可降解塑料迎来了新的发展机遇。

可降解塑料分类及市场情况

分类及用途

目前生物可降解塑料根据的原料来源可将其分为生物基和石化基两类。生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯类聚合物(PHAs)、全淀粉基、纤维素等;石化基可降解塑料包括二元酸二元醇共聚酯系列(聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇(PBAT)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)等。

其中,生物基淀粉基降解塑料属于第一代降解塑料,由于不能实现塑料完全降解,目前有逐渐被淘汰的趋势。目前在我国市场上形成工业化规模生产,并占据较大市场份额的主要为PBAT、PBS、PLA 等。

从各类可降解塑料用途具体来看,PBAT/PBS 类系列产品主要用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料等领城。

PCL 用于塑形材料、玩具等的生产与加工领域及外壳缝合线、骨钉、长效药物的控制释放载体等医疗领域;PLA用于一般塑料如薄膜、饭盒等一次性用品、纺织、3D 打印、生物医疗等领域。PPC 用于膜袋类产品、地膜、快递包装、纸塑复合产品应用、注塑、吸塑、挤塑产品、环保胶粘剂等领域。

PGA 用于油气开采(桥塞、压裂球等)、手术缝合线、骨钉等医疗领域及膜、包装材料、一次性用品等领域。虽然不同材料的应用领域有一定重合,但又各具特点、各有侧重,实际使用过程中常常根据具体用途需求,按照不同配比共聚或共混使用。

供应情况

全球可降解塑料总体处于产业化初期,中国产能增长明显。2019年,我国主流生物降解塑料产能约37万吨左右,产量约26万吨。其中PLA产能约为13万吨/年。部分PLA 装置由于技术原因或原料丙交酯缺乏,无法稳定运行或处于关停状态,实际有效产能约为4.8万吨/年,产量约1.8万吨/年。

主要生产企业有浙江海正生物、安徽丰源集团等。在建PLA项目产能约为8万吨/年, 远期规划产能约为120万吨/年;PBS/PBAT 产能约24万吨/年, 由于石化基产品生产技术较为成熟,基本可以实现满负荷运行, 产量基本与产能一致,约为24万吨。

国内较大的PBS/PBAT 生产企业有金发科技、新疆蓝山屯河等。在建PBS/PBAT 类合计产能约为68.7万吨/年,远期规划产能约为150万吨/年。2020年以来国内也有煤基PGA 产品进入市场,受到大家较大关注。

需求情况

近年来,随着国内禁限塑政策逐步落地,可降解塑料市场需求增速不断升高。过去五年我国生物降解塑料消费量平均增速在20%左右,2019年,国内生物降解塑料消费量由于受产量限制,基本于产量保持一致,消费量约为26万吨。

按此增速,预计到2024年,我国生物降解塑料需求量将超过65万吨。考虑2019年以来国内“限塑”政策密集出台,并逐步落地,可降解塑料市场需求增速将进一步升高,2024年有望突破百万吨。

典型可降解塑料性能对比

笔者对当前基本可以实现工业化规模生产,并有一定市场份额的几种典型可降解塑料的部分性能做了对比分析,详见表1。

总体来看各种可降解塑料各有特点,没有经过充分改性的上述各类材料使用范围相对有限,实际使用过程中需充分结合材料性能、配合助剂共混用于特定领域。

具体来看PCL 具有较好的的延展性、生物相容性、记忆性,易成型加工,但熔点低,耐热性一般;PLA 具有较好的耐热性,在常温下性能稳定,光泽性较好,但韧性差,气体阻隔性一般。PBS 和PBAT 具有较好的力学性能和韧性,加工性能和热稳定性高,但强度低,光泽性一般。PGA 具有良好的生物相容性、气体阻隔性、机械加工性、强度高,降解速率快,气体阻隔性好,但是韧性较低。

竞逐“黄金赛道”但别一哄而上

可降解塑料产业有望实现高速发展,但目前行业规模小而分散,面临新一轮产业升级的挑战

下游需求的提升以及各地限塑措施的密集发布,助推众多上游生产企业纷纷加码可降解材料产能,竞逐这一“黄金赛道”。

1月19日,恒力石化股份有限公司旗下营口康辉石化有限公司年产60万吨聚丁二酸丁二醇酯(PBS)类生物降解塑料项目正式签约。项目投产后,将大幅缓解国内可降解塑料的供应缺口。

作为全球可降解塑料原料龙头公司,金发科技股份有限公司过去以出口业务为主,公司原料有八成销往国外。新版限塑令推行后,金发科技的生产线一直保持满产满销状态。随着国内需求的提升,该公司正加紧建设新产能和开发新的生物降解塑料,目前在建6万吨共聚酯(PBAT)生产线预计今年上半年投产,3万吨PLA生产线也将于四季度投产。

前瞻产业研究院发布的报告显示,2019年中国塑料制品产量高达8184万吨,约占全球塑料需求量1/4。与此同时,2019年我国生物降解塑料消费量仅为52万吨,在全球中占比仅为4.6%,显著低于全球平均水平。

“随着支持政策的出台,可降解材料中对传统塑料最具替代优势的生物降解塑料产能将快速增长,整个产业也将迎来新的发展契机。”联泓新材料科技股份有限公司董事长郑月明说。

当前我国可降解塑料仍处于行业导入期,郑月明告诉记者,拿市场上主流的生物降解材料PLA产品来说,国内企业才刚刚起步,技术距欧美企业还有较大差距,关键原料丙交酯的连续稳定生产技术尚未取得突破;PBS产品的生产技术国内企业已经掌握,但在连续稳定生产方面还需进一步提升;聚羟基烷酸酯(PHA)产品中国技术处于全球先进行列,但生产成本还有较大下降空间。

不过,这也意味着潜在的市场缺口亟待补足。据测算,到2025年,一次性塑料餐具、塑料购物袋、农用地膜和快递包装四个领域对可降解塑料的需求量将合计形成约250万吨的市场空间,市场规模将达500亿元左右。

“虽然说新规是史上‘最严限塑令’,但也不意味着全面禁塑,更不意味着可降解塑料能完全替代一次性塑料。要严防塑料企业一哄而上的乱象,减少盲目投资和低水平扩张。”同济大学循环经济研究所所长杜欢政在接受记者采访时说,可降解塑料产业有望实现高速发展,但目前行业规模小而分散,面临着新一轮产业升级的洗礼。

记者在调查走访时也发现,目前市面上的生物降解塑料产品良莠不齐,有些厂商涉嫌利用“可降解”“生物降解”等环保名词误导消费者,进行虚假夸大宣传。“应加强可降解塑料相关体系、行业标准的建设,加大相关政策的支持力度,不断充实标准化、国际化的第三方检测力量,提升性能评价的效率与可靠性,引导产业健康发展。”杜欢政说。

产能激增的背后,可降解塑料产业规范化发展还任重道远。郑月明认为,目前可降解塑料产业结构不合理,高端产能不足,低端产能面临过剩风险,还需要国家加强产业引导,完善标准体系,进一步加大对关键核心技术研发和产业化的支持力度。

近期化企入局终端领域的动作。

仪征化纤生物可降解“三姊妹”

5月9日,仪征化纤公司研究院对外宣布,仪征化纤采用生物可降解塑料——聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚己二酸丁二醇酯(PBAT)制作的农用地膜已在国内多地进行作物种植试验。今年4月中下旬,仪征化纤成功研发生产出高品质低熔融指数的生物可降解材料PBAT,装置运行稳定,产品品质达到了国内领先水平。

仪征化纤通过多年产学研联合攻关,形成了具有自主知识产权的生物可降解材料的工艺技术和产品配方,生物可降解“三姊妹”——聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚丁二酸丁二醇酯(PBST)、PBAT、聚丁二酸丁二醇酯共聚己二酸丁二醇酯(PBSA)已在万吨级装置工业化生产。仪征化纤在自有专利“一种长链支化脂肪—芳香共聚酯及其制备方法”的基础上,围绕市场及下游用户应用多种需求,致力于PBAT系列产品开发。

据仪征化纤化工工艺高级专家戴钧明介绍,仪征化纤生物可降解材料研发团队开发的农用地膜,已在辽宁水稻、山东寿光蔬菜、贵州玉米实验基地等进行实物种植实验,蔬菜大棚吊绳以及牙刷、梳子等生物降解旅游用品也正在实验阶段。

仪征化纤生物可降解PBAT已在大型商超塑料袋等领域得到了运用。2021年9月,中国石化向冬奥会延庆赛区所在地张山营镇捐赠10万只易捷品牌可降解塑料袋,就是以仪征化纤生物可降解材料PBAT为原材料制作而成,主要用于赛事场馆服务和市民生活所需。

下一步,仪征化纤把加快推进生物可降解材料新项目建设作为重点工作,加强技术攻关、提高生产能力、拓展农用地膜等市场。

万华化学全生物降解地膜

近日,由万华化学和海益塑业共同建设的青岛平度地区全生物降解地膜春花生覆膜比对试验项目正式启动。

双方将通过深入研究当地花生生长条件和气候等因素,采用多配方、多规格的可降解地膜,并与传统地膜进行为期5个月的对比实验,最终综合评估地膜降解情况、土壤改良和作物生长等状况。

此次播种恰逢当地小雨,万华化学全生物降解地膜专用料制备的地膜凭借着优异的强度、抗穿刺等性能,确保上机及整个覆膜过程顺利开展。

Waneco®全生物降解地膜专用料以PBAT为主要原材料,制成的全生物降解地膜,废弃后可直接掩埋或与废弃蔬菜秧杆、农田秸秆、畜牧粪污共同堆肥处理,一定时间内可完全分解为二氧化碳和水等无害物质,让有机肥和营养土还田,从而进一步贯彻落实绿色发展理念,有效减少农业面源污染。

而在2021年的12月16日,万华化学——柏菲玛克生物降解地膜示范项目签约仪式在寿光举行。万华化学与柏菲玛克结合蔬菜大棚内作物生长需求,合作建立了涵盖生物降解树脂、生物降解改性材料、生物降解地膜及农用制品、堆肥降解循环全产业链示范项目。

来源;全国能源信息平台,经济日报,中国化工信息周刊

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