限塑令下聚乳酸未来可期,化工巨头也看上这个衍生市场,三种回收技术大PK

橡塑人家 2023-05-29
1813 字丨阅读本文需 5 分钟

近日,道达尔科碧恩TotalEnergies Corbion(荷兰)和 Coexpan(西班牙)宣布,它们正通过PLA回收循环(r-PLA),进一步制备生物基制品。

根据道达尔科碧恩在2022年发布的《PLA可回收的白皮书》中可知,Luminy ® rPLA等级包含20%或30%的回收成分。PLA通过水解解聚以重新生成完全相同的PLA树脂的能力,使其成为一种循环材料。新的回收聚乳酸保持相同的质量和食品接触批准。

聚乳酸PLA来源于作物淀粉,属于生物基可降解材料,正值市场热点。目前的应用范围多为一次性塑料。比如此次2022年举办的冬奥会,就大量使用了聚乳酸材质的一次性可降解塑料制品。聚乳酸PLA受到关注,主要在两点:

生物基来源,碳减排优势巨大。

可降解,能够做堆肥处理,随着“生物降解”的概念趁势而起。

但与此同时,国外PLA产商道达尔科碧恩与国内安徽丰原在PLA的回收方面也有相应研究,强调,聚乳酸材料在堆肥之余,还能够回收。

一、三种PLA回收技术

除了道达尔科碧恩公司,下面是我国PLA回收的三个利用案例,直接做再生料,转化为丙交酯化学回收,以及转化为丙氨酸进行高值化利用。

1、化学循环:聚乳酸-丙交酯-聚乳酸

四川大学王玉忠院士团队与丰原生物签订“聚乳酸化学闭环循环技术”项目合作协议。

根据协议,双方将围绕王玉忠院士团队“聚乳酸的化学闭环循环技术”开展合作,安徽丰原生物技术股份有限公司将投入上亿元经费支持王玉忠院士团队,将这项成果实现产业化。

王玉忠院士团队经过长期的基础研究,取得了突破,实现了聚乳酸解聚回收丙交酯的回收率和光学纯度都远高于国际上同类技术已有的最高水平,使聚乳酸集生物基、可循环、易回收和可降解为一身成为现实,成为一种典型的低碳、环保的高分子材料。

2、化学循环:PLA-PLA,聚合物到聚合物

中国科学院青岛能源研究所研究员王庆刚带领的催化聚合与工程研究组发展出聚合物降解再聚合的升级化学循环新策略(“DE-RE polymerization” strategy),以“聚合物到聚合物”方式实现了聚乳酸废弃物到新聚乳酸材料的循环再利用过程。该策略反应条件温和,副反应少,减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗,提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合过程中,通过加入不同类型单体可以获得性质各异的最终材料。

该成果为聚乳酸循环提供了新的解决思路。该策略在化学回收方面有效,并在聚合物的改性和合成方面具有发展前景。

3、高值化回收:高效制备丙氨酸

北京大学马丁/王蒙课题组在国际上首次报道了一种将聚乳酸塑料催化转化为丙氨酸的新过程 。采用Ru/TiO2催化剂,在无外加氢气的条件下,氨水简单加热处理即可实现聚乳酸塑料高效制备丙氨酸(77%收率, 反应温度140度)。

研究表明,PLA在氨水中首先氨解形成乳酰胺,接着乳酰胺水解生成乳酸铵,乳酸铵再进一步在催化剂表面胺化形成丙氨酸 。

同位素示踪实验表明,乳酸铵α-H的活化是反应的重要步骤,且反应遵循脱氢-胺化-再加氢路线 。而金属催化剂对于α-H的活化、后续胺化均起到了关键作用。通过分离-循环可以进一步提高丙氨酸的产率,丙氨酸总体选择性可达94%,纯度超过95%。

二、聚乳酸市场未来可期

到2030年全球聚乳酸市场规模预计将达到27.0961亿美元。从2022年到2030年,市场预计将以26.6%的复合年增长率扩大。

增长主要是由农业、运输和纺织等最终用途行业、快餐店的日益普及以及推动软包装增长的消费者偏好变化推动的。预计不断增长的包装行业将在预测期内为聚乳酸创造大量机会。

2021 年,包装成为最大的最终用途细分市场,由于其广泛用于新鲜食品包装以及制造容器、罐子和瓶子,占超过 36.7% 的份额。

2021年,由于对3D打印线材的需求不断增长,以及原材料的可及性,北美占总收入的42.4%以上,这促进了区域产品的增长。

2021年,美国主导了包装最终用途领域的区域聚乳酸市场,贡献了90.60%的销量份额,预计在预测期内将保持其主导地位。

2021年,中国以近49%的收入份额引领亚太市场,由于汽车和运输、农业、电器、电子和纺织等最终用途领域对该产品的需求不断增长,预计这一份额将增长。

包装是 2022 年占主导地位的最终用途细分市场,预计在预测期内将继续占据主导地位。PLA广泛用于包装最终用途产品,包括家庭护理,食品和饮料以及个人护理产品等。消费者对可持续性,可回收性和绿色包装需求的认识不断提高,预计将在预测期内推动全球PLA需求。

在汽车和运输领域,全球在零部件制造方面进行了几项改革。例如,发动机部件、内饰件和引擎盖下部件等车辆内饰部件均使用轻质物质制造,以提高性能并减轻车辆重量。这导致对可持续生物塑料部件制造的需求不断增加,以增加韧性并提高燃油经济性,这反过来又导致对聚乳酸的需求不断增长。由于COVID-19的爆发,对设备和防护服的需求不断增长,预计将推动PLA被纳入医疗和纺织品最终用途领域。

预计欧洲PLA市场在未来几年将出现大幅增长,这是由于各种因素,例如严格的环境友好型法律和消费者对环境的关注日益增加。此外,政府举措,如欧盟决定尽量减少一次性塑料产品的整体消费量,预计将在预测期内推动对PLA的需求。

文章来源: DT新材料,找塑料网

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