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中国降解塑料行业分析

淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料,是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品,在工业上可以代替一般通用塑料等,可以用作包装材料,防震材料,地膜,食品容器,玩具等。

淀粉基生物降解塑料已有30年的研发历史,是研发历史最久、技术最成熟、产业化规模最大、市场占有率最高的一种生物降解塑料。

淀粉与PE、PP、PVA、PCL、PLA等聚合物共混粒料已批量生产。

国外淀粉基塑料产品生产商主要有意大利的Novamont公司、美国的Warner-Lambert公司和德国的Biotec公司。

我国积极研发并产业化的单位主要有中国科学院理化技术研究所、中国科学院长春应用化学研究所、江西科学院、北京理工大学、华南理工大学、天津大学比澳格(南京)环保材料有限公司、广东上九生物降解塑料有限公司、广州优宝生物科技有限公司、浙江天示生态科技有限公司、中京科林新材料(深圳)有限公司、武汉华丽科技有限公司、哈尔滨绿环降解塑料有限公司、黑龙江绥化绿环降解塑料有限公司、烟台万利达环保材料有限公司等。

国内最大的生产厂家是武汉华丽和比澳格(南京)。

武汉华丽预计产销规模10万吨,比澳格(南京)现已形成数万吨淀粉基塑料规模。

其他几个大型企业均达到年产万吨级生产规模,总产量占到我国生物降解塑料产量的60%以上,并出口日本、韩国、马来西亚、澳大利亚、美国欧盟等国家。

聚乳酸生物塑料(PLA)PLA是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料,具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和优良的生物相容性等特点,制品在使用后可完全降解,因此,PLA是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料,是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解塑料。

PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料;适合加工成高附加值薄膜,取代目前易破碎的农用地膜;在生物医用材料中可用于医用缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、组织工程支架等。

目前世界PLA生产商有近20家,主要集中在美国、德国、日本和中国。

美国NatureWorks 公司是目前世界上最大的PLA生产厂家,年产能达到14万吨,其以玉米等谷物为原料,通过发酵得到乳酸,再聚合生产生物降解塑料聚乳酸。

该公司计划在亚洲建设其第二个PLA生产基地,规模同样为14万吨/年,目前正在对泰国、马来西亚、中国3个国家的PLA原料来源及市场增长前景进行评估。

在聚乳酸产能和消耗量都不断扩张的同时,聚乳酸的应用日益走向成熟。

2010年,全球PLA总生产能力约为18万吨/年,与2009年的15.7万吨/年相比,净增加2.3万吨,提高了14.6%。

2010年全球PLA消费量约12万吨(纯树脂),需求以西欧、北美为主,亚洲的消费量正在不断增长。

目前,PLA的主要消费领域是包装材料,占总消费量的65%左右;其次为生物医学领域,约占总消费量的26%。

2007年开始,我国聚乳酸贸易频繁。

在产业化初期,由于国外聚乳酸下游应用领域发展成熟且应用范围广泛、市场消费大,我国聚乳酸大部分出口到国外,其价格也受国外聚乳酸行业价格的制约。

但近几年随着国内应用市场的不断扩大及需求量快速提升,我国聚乳酸的进口量逐年递增,同时出口量快速下降。

近年来,国内掀起了PLA项目的开发热潮,2010年,我国很多玉米深加工企业或生物化工企业都计划步入聚乳酸的行列。

截至2011年3月,国内PLA年产能达到1.2万吨左右,规划产能约为14万吨/年。

国内最大的生产企业是浙江海正生物材料股份有限公司,产能5000吨。

从2007年开始,随着国内工业级聚乳酸生产装置建成投产,国产聚乳酸产品逐渐投放市场,市场价格逐步下降,目前平均售价约在2.1万元/吨左右。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)聚丁二酸丁二醇酯由丁二酸和丁二醇经缩聚而得,是目前世界公认的综合性能最好的生物降解塑料。

由于PBS综合性能优异,性价比合理,用途极为广泛,可用于包装、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、生物医用高分子材料等领域。

目前,全球能够产业化并且已经市场化生产PBS的国家只有美国和日本,日本昭和高分子公司和美国Eastman公司建有规模分别为5000吨/年和15000吨/年的生产装置。

我国PBS产业化进程在积极推进中。

2007年,杭州鑫富药业公司建成2万吨/年PBS生产线。

2008年,邗江格雷丝高分子材料有限公司建成2万吨/年的PBS生产线。

海尔工程塑料中心、上海申花集团、福建恒安集团等企业对PBS在一次性包装用品、卫生用品、餐具等领域的应用和推广进行了有效开拓。

上海申花集团PBS制品已经面市,改性材料、挤出片材已经小批量出口韩国。

广东金发公司已建成年产1000吨/年生产线,安徽安庆和兴化工和清华大学合作也已筹建5000吨/年规模生产线。

国内PBS的工业化生产仍然采用石油基丁二酸和丁二醇,其合成工艺有待改进。

需要通过微生物发酵法生产丁二酸单体,改善PBS产品性能,降低对石化资源的依赖。

但是微生物发酵法制备PBS单体需具有经济可行性,才能推进生物基丁二酸单体生产PBS的产业化进程。

微生物合成聚羟基脂肪酸酯聚羟基脂肪酸酯属于天然高分子聚酯,是很多细菌在特定条件下合成的一种细胞内聚酯。

已有超过90个属的细菌被发现可以合成超过150种以上不同结构的PHA。

目前已经商品化的PHA产品主要有聚羟基丁酸(PHB)、羟基丁酸与羟基戊酸的共聚物(PHBV)和羟基丁酸与羟基己酸的共聚物(PHBHHx)。

目前国外已经实现工业化生产的PHA只有PHB以及PHBV,分别由奥地利林茨化学公司和英国帝国化学工业公司在上世纪80年代实施。

美国从事生物塑料研发的Metabolix公司和农产品巨头阿彻丹尼尔米德兰(ADM)公司将建成产能为5万吨/年的PHA生产装置。

意大利Bio-On公司在生物塑料研发领域还与糖类生产商Co.Pro.B公司合作开发甜菜制备生物塑料聚羟基烷基酸酯的生产技术,并计划建设1万吨/年的生产装置。

Telles公司在美国爱荷华州的Clinton拥有5万吨/年Mire PHA树脂生产装置。

我国PHA研发及产业化趋势处于世界的前沿,其中有清华大学、中科院微生物所、长春应化所、汕头大学、天津国韵生物科技公司、宁波天安生物材料公司、广东联亿生物工程公司和江苏南天集团等多家从事PHA生产和研发的单位,预计未来我国将成为世界上生产PHA 品种最全,产量最多的国家。

美国NOVON公司为世界上最大的降解塑料公司,企业总投资1亿美元,很快生产出取代传统产品的可降解塑料农地膜、包装袋、垃圾袋及可降解的一次性快餐盒、饮料杯、矿泉水瓶等,用途十分广泛。

其产品除覆盖美国大部分地区外,还外销加拿大、南美及欧洲各国。

目前世界上只有美国、英国、意大利和日本能生产完全降解塑料,但产品售价是普通塑料产品的6倍到8倍,无法进入产业化和实际应用。

目前,国际上生物可降解塑料的发展较为迅速。

美国已有40多家公司生产可降解塑料,其产品已广泛应用于食品包装领域,如将乳酸进一步聚合制成生物可降解塑料;意大利利用玉米淀粉生产生物可降鹪塑料,年生产能力达3万吨。

美、法、意等国已垄断数十亿美元的国际市场,国外再生塑料制品中使用量较大的有PE牛奶包装容器ET瓶以及其它各种塑料包装容器。

在英国举办的生物降解塑料展会上,生产公司要求制定包装材料和农膜有关政策和税制优惠措施。

今后生物降解塑料(已二酸/三醇/对苯二甲酸),商品名“Ecoflex”,生产能力将不断扩大。

Eastmao公司生产共聚酯系生物降解塑料,商品名“Faster—Bio”,用于Roquefl 公司的淀粉基食品用托盘,制品正在德国市场进行应用开发中。

此外,英国一公司已成功地用玉米合成了生物降解塑料,作为天然高分子有植物和动物两种来源。

属于前者的如各种纤维素、半纤维素和木质素等;属于后者的如明胶、甲壳素、朊乙酰化甲壳素和壳聚糖等。

目前的重点是把天然高分子接枝在合成高分子上,如可把直链淀粉、纤维素与聚氨酯相接枝,明胶与丙烯酰乙酯的共聚、淀粉与聚乙烯的接枝等。

另外,美国NATICK研究所用壳聚糖和壳多糖为主要原料,加入第三组份进行共聚,加工所得的半透明薄膜具有一般塑料的强度,在土壤中经几周时问,即可分解。

德国巴斯夫公司“Eeoflex”的生物降解塑料,年产业化能力为3万吨;荷兰Rodenburg Biopolymers公司正成为欧洲生物降解塑料市场的新龙头,其年生产能力已达到4万吨;Ga 呼Ⅱ一Dow公司是目前世界生物降解塑料产业化生产规模最大的公司,主要生产聚乳酸系列的生物降解塑料,现已建成年产14万吨的生产规模。

意大利Noramont公司生产淀粉基生物降解塑料,商品名称“MaterBi”,2003年年产能力为20吨,生物降解塑料市场规模为12万吨。

主要用途为包装材料、堆肥袋、卫生用品、一次性餐具、农用地膜等,市场规模到2004年为120吨。

美国Cargill Dow公司开发出聚乳酸系生物降解塑料,商品名为“Nature Worke”。

在2005年底建成了年产140吨规模的能力,成为世界生物降解塑料工业化生产规模较大的公司。

Frathshell公司生产的复合涂层体系的生物降解塑料,原料为淀粉、再生纤维素、生物降解聚合物等。

Dupeont公司生产聚酯系生物降解塑料,商品名“Biomax”。

Frsthshell公司和McDonald公司拟采用Biomax作为容器的表面涂层,正在共同开发中。

En—riron—mental Prodnct公司开发PVA水溶性降解塑料,用于薄膜、注塑品、堆肥袋等包装材料。

澳大利亚Constatial公司开发淀粉/低分子量PVA系生物降解甥料,目前处于中间试验中。

美国WiUow Ridge Plastics公司和CE Biofilms公司宣称已开发出高质量、低成本降解母料,可使聚乙烯(PE)聚丙烯烃(PO)载体中加入专用添加剂母料即可使聚烯烃产品9个月至5年内完全生物降解,制品成本价格与普通LDPE和PP相当。

ECM公司出售拥有专利的生物降解添加剂,这一添加剂利用LDPE作为载体制成母料,在制品生产中添加量为1%,根据降解的环境不同,PE和PP产品在9个月至5年内即可完全生物降解。

ECM母料的活性成份引发一系列的类似作用,使聚烯烃混料掩埋或像垃圾一样处理后,在一定的时间内降解。

日本三洋Mavic媒体公司成功开发了一种光盘,这是世界上首次采用商品化聚乳酸生物降解塑料生产的光盘,在通常使用条件下,其耐用性与当前使用的聚碳酸酯光盘在同一水平上。

三洋已经为这种光盘开发了新型压制和精确成型技术,一根玉米棒可制成1O张光盘,计划最初支持三种类型的光碟:音乐CD,CD—R.OM和VCD。

日本玉米淀粉公司同美国合资建立淀粉系列生物降解塑料工厂,年生产规模2万吨。

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