Главная →  Полезная информация →  Статьи и документы →  Полимеры →  Последние разработки в области... ↓
Версия для печати

Статьи и документы

Последние разработки в области биополимеров

Более 95% от общего объема производства пластмасс производится или поступает из основных не воспроизводимых энергетических источников, включая природный газ, нафту, сырую нефть, а также уголь, которые используются и в качестве исходного сырья, и в качестве источника энергии при производстве пластмасс. На протяжении некоторого времени сельскохозяйственные материалы рассматривались в качестве альтернативного исходного сырья и источника энергии для производства пластмасс.

Основными факторами, препятствующими использованию пластмасс, изготовленных на основе сельскохозяйственного исходного сырья, являются затраты и ограничение функциональности продуктов, а также отсутствие гибкости при производстве специализированных пластмассовых продуктов. Тем не менее, взлетевшие до небес цены на нефть, глобальный интерес к воспроизводимым ресурсам, растущая озабоченность из-за выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, и новая тенденция управления отходами создали новый интерес к биополимерам и эффективности, с которой их можно производить. Новые технологии в области разведения растений и их обработки сокращают разницу в области затрат на производство биопластмасс и синтетических пластмасс, а также позволяют улучшить свойства материалов.

Некоторые поставщики стремятся производить современные традиционные пластмассы их нетрадиционного исходного сырья, такого как этанол, ферментированный из тростникового сахара. Другие производят новые мономеры с использованием других химий ферментации, которые заимствованы из медико-биологических наук и биохимии.

Компания Cereplast, производитель компаундов на основе крахмала, переходит на производство смесей из полностью возобновляемых и полностью способных подвергаться компостированию компаундов; компания недавно перешла на производство компаундов, которые на 50% состоят из воспроизводимого крахмала и на 50% из традиционного полипропилена. Законодательство также стимулирует разлагаемость для продуктов с коротким сроком использования, таких как тонкие мешки для покупок.

С 1 января правительство Бельгии установила 300% пошлину на не разлагаемые пакеты, что сделало использование разлагаемых пакетов более экономичным. Итальянское правительство распорядилось, чтобы к 2010 г. все пакеты с двумя ручками в Италии были биологически разлагаемыми. США, которые являются крупнейшим в мире производителем этанола, могут производить 24.6 млн м3/в год на основе кукурузного зерна. Но здесь даются значительные субсидии для использования такого этанола в качестве топлива, поэтому очень незначительное количество, если вообще хоть какое-то, можно будет использовать для производства пластмасс.

Многие компании делают инвестиции в многообещающие научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы. Так, например, компания DSM Venturing, приняла участие в инвестировании US$6.6 миллионов в Novomer, научно-исследовательскую и проектно-конструкторскую компанию, выделенную Корнельским университетом, Компания разработала низкотемпературные катализаторы для полимеризации угарного газа и углекислого газа. Разработанная Novomer полимеризация моноксида и диоксида углерода при комнатной температуре и низком давлении является нетрадиционной, но осуществляется не на биологической основе. Компания Novomer намеревается получать углерод из относительно чистого CO2 , который выделяется в качестве попутного продукта при производстве товарного цемента.

Компания Novomer разрабатывает два материала: алифатический полиэтиленовый карбонат (PEC) и полигидроксиалканоат (PHA). PEC представляет собой барьерную смолу, которая потенциально полезна для производства упаковки. Она состоит наполовину из углекислого газа и наполовину из оксида этилена. Novomer уже продает PEC высокой чистоты, расплачиваясь товаром за сырье и транспортируя продукт в растворителе в качестве связующего вещества для производства конденсаторов. Производимый компанией PHA будет аналогичен производимому с использованием бактерий PHA (из таких источников как Telles, совместное предприятие Metabolix и Archer Daniels Midland), но он создается на основе минерального CO и эпоксидов. Novomer собирается построить свою пилотную установку рядом с предприятием производителя эпоксида из сахара для того, чтобы производить на 100% воспроизводимые полимеры.

Бразильский этанол является основным ингредиентом при некоторых новых биополимерных инвестициях. Благодаря уникальному сочетанию климата и имеющихся площадей, Бразилия имеет примерно 350 установок по производству этанола, которые производят 20 миллионов кубических метров этанола в год из тростникового сахара. В прошлом году Braskem, Solvay и Dow Chemical объявили о том, что все они планируют производить этилен из этанола в Бразилии для того, чтобы изготавливать воспроизводимые полиэтилен и PVC. Этилен из этанола идентичен этилену из нафты или природного газа, а пластмассы, изготавливаемые из биоэтилена, ничем не отличаются от полимеров на нефтехимической основе.

Химические предприятия Бразилии начали производить пластмассу из этанола еще в восьмидесятых годах. Бразильское правительство субсидировало с полдюжины небольших этиленовых предприятий, включая и некоторые из тех, что в настоящее время принадлежат Braskem, Dow и Solvay. Вместе они производили 160,000 тонн этилена из этанола, который перерабатывался в PVC и PE. Компания Braskem производила PVC на биологической основе из этанола с 1981 по 1991 гг. Когда упали цены на нефть, прекратились и субсидии, и производство биопластмасс. В настоящее время компания Braskem планирует инвестировать US$150 миллионов в строительство предприятия для производства полиэтилена на биологической основе с производительностью 450,000 тонн в год, и планирует запустить его в 2009 году.

У компании Dow имеется совместное предприятие с Crystalsev в Бразилии для строительства предприятия по производству этилена на основе этанола с производительностью 350,000 тонн в год Dowlex био-LLDPE, пуск в эксплуатацию намечен на 2011 г. Компания Solvay инвестирует US$135 миллионов для того, чтобы увеличить производство этилена на основе этанола на 60,000 тонн в год к 2010 г. в дополнение к уже существующим бразильским производственным мощностям для производства био-PVC.

Правительства и крупные конечные потребители пластмасс быстро создают свои политики в области возобновляемости. Японское правительство создало «Японскую стратегию биомассы» в 2002 г. с тем, чтобы добиться, чтобы 20% от общего объема потребляемых в Японии пластмасс было получено из возобновляемых источников к 2020 г. В Японской ассоциации биопластмасс считают, что 20% составляют примерно 6.6 миллиардов фунтов пластмассы в год. Компания Toyota поставила себе такую же цель, чтобы к 2020 г. 20% всей пластмассы, используемой при производстве ее автомобилей, были произведены не из нефтепродуктов. По имеющимся оценкам, для этого потребуется около 400,000 тонн возобновляемых пластмасс в год, причем большей части этой пластмассы еще не существует на сегодняшний день. Поэтому у компании Toyota имеется план развития для использования до 100,000 тонн PLA в год для создания небольших деталей внутренней отделки. Японская компания-поставщик электроники NEC также хочет, чтобы 10% ее пластмассы было к 2010 г. из возобновляемых источников. Такой высокий спрос на возобновляемые материалы в области производства товаров длительного использования стимулирует научно-исследовательскую и проектно-конструкторскую деятельность для получения материалов, соответствующих более высоким требованиям к свойствам. В результате появляются гибридные смолы, в которых биоматериалы сочетаются с традиционными смолами.

Бактериальная ферментация, которая используется для производства PHA и вариантов PHB и PHBV (полигидроксибутират и полигидроксибутират валератный сополимер), в настоящее время разрабатывается, по крайней мере, дюжиной компаний по всему миру. Компания Metabolix представила генетически модифицированные бактерии, которые более эффективны при производстве пластмасс. Ожидается, что, находящееся в Клинтоне, Айова, совместное предприятие компании начнет промышленное производство в этом году с производительностью 110 миллионов фунтов PHA в год. Многие другие производители используют природные бактерии и не модифицированные исходные материалы.

Первым в мире производителем товарного PHBV является компания Tianan Biologic Material Co. из Нинбо, Китай, которая в прошлом году увеличила свои производственные мощности вдвое, доведя их до 2 миллионов фунтов в год. Компания планирует в 2009 г. запустить в эксплуатацию предприятие на 20 миллионов фунтов в год. Проводится оценка возможности использования PHBV от Tianan для литьевого формования упаковки для продуктов личной гигиены и косметических продуктов, а также для термоформования и производства экструзионно-раздувной пленки. Некоторые марки смешивают с биологически разлагаемым (но не производимым из возобновляемого материала) полиэфиром EcoFlex компании BASF для производства гибкой экструзионно-раздувной пленки, которая уже используется в промышленных масштабах для упаковки электронных устройств. Ожидается, что после пуска более крупного предприятия, цены снизятся.

Смола PHB, которая производится с помощью ферментации компанией Biomer в Германии, используется для производства медицинских продуктов литьевым формованием.

Источник: http://newchemistry.ru