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光華偉業(yè)楊義滸:聚乳酸化學(xué)回收技術(shù)路徑、優(yōu)勢與未來市場

集團新聞

光華偉業(yè)楊義滸:聚乳酸化學(xué)回收技術(shù)路徑、優(yōu)勢與未來市場

2025-01-07

2006年,隨著技術(shù)開源,3D打?。ㄔ霾闹圃欤┘夹g(shù)開始在歐美風(fēng)起云涌。而彼時,3D打印在我國還只是一個非常小眾的研究領(lǐng)域,剛剛開始在飛機制造等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

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聚乳酸(PLA)是一種聚酯,由玉米、木薯、甘蔗或甜菜中的植物淀粉發(fā)酵制成。這些可再生材料中的糖經(jīng)過發(fā)酵變成乳酸,然后再制成聚乳酸(PLA)。

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*eSUN易生聚乳酸(PLA)顆粒料

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光華偉業(yè)(品牌“eSUN易生”)成立于2002年,早期專門從事乳酸酯、聚乳酸(PLA)和聚己內(nèi)酯(PCL)等產(chǎn)品研究開發(fā),在經(jīng)過5年的沉淀后,光華偉業(yè)決定將3D打印材料作為主要發(fā)展方向之一,于2007年在全球率先推出了商業(yè)化的聚乳酸3D打印耗材,并順勢建立了“eSUN易生”品牌,目前已經(jīng)成長為3D打印耗材全球知名品牌之一。在2006年,該公司開始對聚乳酸回收及高附加值再利用的研究。

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*eSUN易生聚乳酸(PLA)3D打印線材

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一方面橫向拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域,另一方面,光華偉業(yè)也不斷縱向深入,致力于打造聚乳酸綠色閉環(huán)式產(chǎn)業(yè)鏈。

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2013年,光華偉業(yè)在湖北孝感建成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“年產(chǎn)5000噸化學(xué)回收制丙交酯生產(chǎn)線”,初步形成了從材料合成改性到應(yīng)用、副產(chǎn)物消化與聚合物化學(xué)回收再利用的綠色閉路循環(huán)技術(shù)體系。

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2023年12月,光華偉業(yè)完成對恒天長江生物材料有限公司(以下簡稱“恒天長江”)51.265%的股權(quán)收購,標(biāo)志著光華偉業(yè)在橫向應(yīng)用場景開發(fā)和縱向產(chǎn)業(yè)鏈延伸方面的又一重要里程碑。

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現(xiàn)在,主要從事聚乳酸纖維及制品研發(fā)與生產(chǎn)的恒天長江生物材料有限公司已正式更名為易生新材料(蘇州)有限公司(以下簡稱“易生新材料”),光華偉業(yè)也藉由此次收購,完成了生物醫(yī)用、3D打印、生態(tài)纖維和環(huán)保包裝四大應(yīng)用布局,并進一步打通了聚乳酸化學(xué)回收丙交酯、再熔體直紡生產(chǎn)聚乳酸纖維的綠色閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。

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“在產(chǎn)業(yè)鏈的前端,我們在湖北孝感建設(shè)了5000噸/年的丙交酯合成生產(chǎn)設(shè)施,除了以乳酸為原料,我們也可以用回收的聚乳酸為原料來生產(chǎn)丙交酯。而在產(chǎn)業(yè)鏈的后端,易生新材料的技術(shù)則以丙交酯為原料生產(chǎn)聚乳酸纖維。這樣,我們就在產(chǎn)業(yè)鏈條上形成了上下游的銜接,并在技術(shù)層面形成優(yōu)勢互補?!睏盍x滸說。

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拓展下游應(yīng)用,尋找生物基塑料新增量

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據(jù)European Plastics統(tǒng)計,2021年,全球生物可降解材料總產(chǎn)能為155.3萬噸,同期,全球塑料制品產(chǎn)量為3.9億噸。

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巨大的差距意味著廣闊的市場前景。

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在全球限塑禁塑時間表穩(wěn)步推進的背景下,作為最具有發(fā)展前景的生物可降解材料,近年來聚乳酸正處于全球產(chǎn)能擴張周期。2020年后,國外TotalEnergies Corbion(道達爾科碧恩)、Natureworks,國內(nèi)豐原集團、海正生材、金丹科技、金發(fā)科技、萬華化學(xué)等紛紛布局新產(chǎn)能,搶占發(fā)展風(fēng)口。

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楊義滸認(rèn)為,雖然原料端產(chǎn)能擴張如火如荼,但新增供給的應(yīng)用端消化或尚未充分。

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“我們的判斷是,整個聚乳酸上游原料產(chǎn)能上的還是比較快,但是下游應(yīng)用如果沒有打開,可能下游市場很難承接這么大量的原料增長。”楊義滸說道,“實際上,我們早在2006年就開始關(guān)注聚乳酸下游應(yīng)用場景開發(fā)以及末端材料廢棄后的化學(xué)回收,期望從這兩個方面出發(fā),與整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的弱環(huán)形成一個互補。所以除了3D打印,我們又陸續(xù)布局了生物醫(yī)用、生態(tài)纖維和生物降解制品領(lǐng)域,形成了四大應(yīng)用布局?!?/p>

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“最近幾年,隨著全球禁塑限塑,以及生物材料尤其是聚乳酸材料技術(shù)的日趨成熟,環(huán)境友好型生物降解材料的市場容量逐步擴大,我們也在這一領(lǐng)域的應(yīng)用拓展方面投入了更多精力。現(xiàn)在,我們的一次性降解制品和生態(tài)纖維產(chǎn)品已經(jīng)成為僅次于3D打印耗材的第二大增長動力,通過化學(xué)回收生產(chǎn)的乳酸酯產(chǎn)品也實現(xiàn)了較快增長。國內(nèi)主要的光刻膠企業(yè)都在使用我們的電子級乳酸酯產(chǎn)品,目前量不大,但應(yīng)用前景可期。”楊義滸解釋說。

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廢棄聚乳酸可以通過化學(xué)回收或機械回收實現(xiàn)循環(huán)利用。廢料中可能含有污染物,但聚乳酸可以通過熱解聚或水解作用進行化學(xué)回收,產(chǎn)生單體。然后再制造成新的聚乳酸。聚乳酸還可以通過酯交換反應(yīng)生成乳酸甲酯,從而進行化學(xué)回收。

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“我們獨創(chuàng)的X構(gòu)型聯(lián)合生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)模型可以幫助我們實現(xiàn)原料來源和最終產(chǎn)品的多樣性,從而豐富產(chǎn)線功能,有效提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率,降低能耗及成本。我們可以以乳酸或者回收的聚乳酸兩種原料生產(chǎn)丙交酯,再進一步聚合生產(chǎn)各種生物材料。以回收聚乳酸原料為例,得到的純化較好的丙交酯可以用于下一步聚合,生產(chǎn)聚乳酸、聚己內(nèi)酯或多元醇,純化不好的副產(chǎn)物則可以跟乙醇發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)化學(xué)純?nèi)樗狨ィ部梢灾苯佑酶吖饧兌鹊谋货樵仙a(chǎn)高光純?nèi)樗狨ァ?/strong>”楊義滸補充道。

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布局化學(xué)回收,打通綠色閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈

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2006年,當(dāng)市場關(guān)注點聚焦在聚乳酸的可降解性能,鼓吹其在一次性制品領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢時,光華偉業(yè)卻一頭扎進了聚乳酸材料的化學(xué)回收研究中。

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作為一種可降解材料,聚乳酸的化學(xué)回收有意義嗎?

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楊義滸說:“降解從一定程度上來說也意味著一種浪費?!?/p>

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2012年,經(jīng)過6年的技術(shù)攻關(guān),光華偉業(yè)正式提交了“一種回收聚乳酸制備精制級丙交酯的方法”的專利申請,并于2014年成功獲得授權(quán)。這一全球首創(chuàng)技術(shù)可以通過回收聚乳酸得到高光純度丙交酯,副產(chǎn)物還可以用于生產(chǎn)多種乳酸酯,解決了生物基降解材料回收和再利用的世界難題,打通產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)形成了“綠色循環(huán)”經(jīng)濟。

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與此同時,近來年可降解塑料末端處置未完善的問題越來越被業(yè)界所認(rèn)知。根據(jù)清華大學(xué)和中國石化聯(lián)合發(fā)布的《可降解塑料的環(huán)境影響評價與政策支撐研究報告》,我國的生物降解塑料有96.77%流向焚燒和填埋,有3.1%泄漏進入環(huán)境,僅0.007%進入后端的生物處置設(shè)施、完全被降解。

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歐盟委員會在2021年出臺的SUP指南提出,禁止包括氧化降解塑料、可生物降解塑料和可堆肥塑料在一次性塑料產(chǎn)品中的使用;2022年公布的PPW指令要求到2030年,所有包裝必須可回收或可重復(fù)使用;2023年發(fā)布的報廢車輛(ELV)法規(guī)提案中提出,增加新車中回收材料的使用,明確新車應(yīng)包含至少25%的再生塑料。

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這些政策意味著歐盟正在提倡減塑、循環(huán)、回收再利用的理念,但這一系列政策的實施也將限制生物降解塑料企業(yè)在擴大產(chǎn)能方面的布局,這不禁讓人疑問:未來生物降解塑料還有前景嗎?

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楊義滸認(rèn)為,在碳中和大背景下,聚乳酸的生物基來源是有意義、有價值的。因此,當(dāng)下應(yīng)該更多地去利用聚乳酸生物基固碳和環(huán)保的優(yōu)點,一方面,開發(fā)和推廣聚乳酸耐久制品,比如可以耐久使用的聚乳酸文具,再如高光澤的聚乳酸高仿陶瓷杯等等;另一方面,應(yīng)該強調(diào)使用之后的回收再利用

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“從技術(shù)層面來講,聚乳酸的化學(xué)回收相對于PET、TPU等其他塑料是有優(yōu)勢的。因為聚乳酸只有丙交酯一個單體,回收后再重新用丙交酯的純化過程就可以得到高純度的丙交酯。從經(jīng)濟層面,回收聚乳酸可以替代一部分淀粉、糖原料,從一定程度上緩解未來聚乳酸原料與人爭糧問題?!?/p>

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“從回收的層面,我們可以根據(jù)廢料的品質(zhì)從三個方向進行:工業(yè)廢料等品質(zhì)比較好廢料可以重新造粒做物理回收,比如瓶片料,重新造粒后甚至可以用作纖維原料,或是經(jīng)助劑改性后作降級使用。對于一些在使用和廢棄過程中已經(jīng)有一定程度降解,分子量下降比較多的廢料,可以通過化學(xué)回收將廢料分解成單體,然后再重新聚合生產(chǎn)聚乳酸,或者是跟乙醇反應(yīng)做成乳酸酯。而對于品質(zhì)非常差,物理和化學(xué)回收都不具有經(jīng)濟性的廢料,則可以通過工業(yè)堆肥進行生物回收,降解成二氧化碳和水,再次參與光合作用。物理回收、化學(xué)回收的有機結(jié)合,可能是未來聚乳酸生產(chǎn)一個很重要的原料來源?!睏盍x滸提出。

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如今,光華偉業(yè)年產(chǎn)5000噸化學(xué)回收制丙交酯生產(chǎn)線已得到產(chǎn)業(yè)化驗證。楊義滸透露,未來,公司還有計劃在海外布局?jǐn)U大聚乳酸化學(xué)回收產(chǎn)能。

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在企業(yè)的發(fā)展過程中,創(chuàng)新是個繞不開的話題。當(dāng)發(fā)展到一定階段后,是拓寬現(xiàn)有業(yè)務(wù)的廣度,不斷在新賽道上做加法,還是在產(chǎn)業(yè)鏈上做深入,不斷向下游延伸尋找新機遇?不同的企業(yè)會有不同的選擇。光華偉業(yè)則選擇了兩條主線同時發(fā)力,橫向拓展和縱向深入雙向結(jié)合,跑贏市場,占領(lǐng)先機。

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目前,光華偉業(yè)已經(jīng)通過橫向拓展和縱向延伸,在聚乳酸綠色閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈上完成自有技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)施和營銷網(wǎng)絡(luò)布局。技術(shù)布局方面,光華偉業(yè)在整個產(chǎn)業(yè)鏈條上已經(jīng)申請專利100多項,其中70多項獲得授權(quán)。在生產(chǎn)和營銷層面,圍繞構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)的發(fā)展戰(zhàn)略,光華偉業(yè)在國際上利用東南亞人口紅利打造越南生產(chǎn)制造基地,布局歐美“前店后庫”;在國內(nèi)抓工程師紅利,加大研發(fā)投入和科技創(chuàng)新,形成了華中以武漢為研發(fā)和營銷中心、以湖北孝感為工程中心和3D打印與生物材料生產(chǎn)中心,華南以深圳為醫(yī)用材料研發(fā)中心和電商運營中心,華東以常熟為聚乳酸纖維生產(chǎn)中心的生產(chǎn)、營銷網(wǎng)絡(luò)。

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*本文內(nèi)容轉(zhuǎn)自《生物基生態(tài)》。