Plástico biodegradable
El plástico biodegradable se refiere a un tipo de plástico que se degrada por la acción de microorganismos en la naturaleza, como bacterias, mohos (hongos) y algas. El plástico biodegradable ideal es un material polimérico que tiene un rendimiento excelente, puede ser completamente descompuesto por microorganismos ambientales después de ser desechado y finalmente se inorganiza para convertirse en un componente del ciclo del carbono en la naturaleza." Papel" es un material biodegradable típico, mientras que&"plástico sintético &" es un material polimérico típico. Por lo tanto, los plásticos biodegradables son materiales poliméricos tanto con" papel" y" plásticos sintéticos" propiedades.
Nombre científico chino
Plástico biodegradable
Clasificación
Criaturas completas y criaturas destructivas.
Composición principal
Polímero natural, poliéster alifático, etc.
incluye principalmente
PBAT, PLA, etc.
Caracteristicas
Tienen cierta biodegradabilidad en condiciones ambientales específicas.
contenido
1 definición
2 clasificación
3 aplicaciones
4 Historia del desarrollo
5 Estado del mercado
6 cuestiones relacionadas
7 medidas específicas
1 definición
Los plásticos biodegradables, también conocidos como plásticos biodegradables, se refieren a la acción de los microorganismos existentes en la naturaleza en condiciones naturales como suelo y / o arena, y / o condiciones específicas como condiciones de compostaje, condiciones de digestión anaeróbica o fluidos de cultivo acuosos. Provoca degradación, y finalmente se degrada completamente en dióxido de carbono (CO₂) y / y metano (CH₄), agua (H₂O) y sales inorgánicas mineralizadas de los elementos que contiene, así como nuevos plásticos de biomasa.
2 clasificación
Según la fuente de materias primas, los plásticos biodegradables se pueden dividir en dos tipos: plásticos biodegradables de base biológica y plásticos biodegradables de base petroquímica.
Los plásticos biodegradables de base biológica se pueden dividir en cuatro categorías: la primera categoría son los plásticos procesados directamente a partir de materiales naturales; la segunda categoría son los polímeros obtenidos mediante la participación de fermentación microbiana y síntesis química; la tercera categoría son los polímeros sintetizados directamente por microorganismos. La cuarta categoría son los plásticos biodegradables obtenidos al mezclar estos materiales o estos materiales y otros plásticos biodegradables sintetizados químicamente.
Los plásticos biodegradables de base petroquímica se refieren a los plásticos obtenidos mediante la polimerización de monómeros petroquímicos mediante síntesis química, como PBAT, succinato de polibutileno (PBS), copolímero de dióxido de carbono (PPC), etc. [1]
Plástico totalmente biodegradable a base de almidón
Plástico totalmente biodegradable a base de almidón
Según la clasificación del proceso de biodegradación, los plásticos biodegradables se pueden dividir en plásticos completamente biodegradables y plásticos biodegradables destructivos. Los plásticos biodegradables destructivos actualmente incluyen principalmente polietileno PE modificado (o relleno) con almidón, polipropileno PP, cloruro de polivinilo PVC, poliestireno PS, etc.
Los plásticos completamente biodegradables están hechos principalmente de macromoléculas naturales (como almidón, celulosa, quitina) o productos agrícolas y secundarios mediante fermentación microbiana o síntesis de macromoléculas biodegradables, como plásticos termoplásticos de almidón, poliésteres alifáticos y ácido poliláctico, almidón / alcohol polivinílico, etc. son todos esos plásticos.
Los plásticos biodegradables a base de almidón y otras sustancias naturales incluyen en la actualidad principalmente los siguientes productos: ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), plásticos de almidón, plásticos de bioingeniería, plásticos biogenerales (poliolefina y policloruro de etileno).
Según las diferentes materias primas, existen al menos los siguientes tipos de plásticos biodegradables comunes:
Policaprolactona (PCL)
Este plástico tiene una buena biodegradabilidad y su punto de fusión es de 62 ° C. Los microorganismos que lo descomponen se encuentran ampliamente distribuidos en condiciones optimistas o anaeróbicas. Como material biodegradable, se puede mezclar con almidón y materiales de celulosa o polimerizar con ácido láctico.
Succinato de polibutileno (PBS) y sus copolímeros
La tecnología para la fabricación de varios poliésteres de alto peso molecular a base de PBS (punto de fusión 114 ° C) ha alcanzado el nivel de producción industrial. Mitsubishi Chemical Corporation de Japón&y Showa Polymer Corporation han comenzado la producción industrial, con una escala de alrededor de 1.000 toneladas.
El Instituto de Física y Química de la Academia de Ciencias de China también está llevando a cabo investigaciones sobre la síntesis de copoliéster de poli (succinato de butileno). El Instituto de Física y Química de la Academia de Ciencias de China ha cooperado con Shandong Huiying Company para construir una línea de producción con una producción anual de 25,000 toneladas de PBS y sus polímeros, y Guangdong Jinfa Company ha construido una línea de producción con una producción anual de 1.000 toneladas. La Universidad de Tsinghua ha construido una línea de producción con una producción anual de 10,000 toneladas de PBS y sus copolímeros en Anqing Hexing Chemical Co., Ltd.
Ácido poliláctico (PLA)
Natureworks de Estados Unidos ha realizado un trabajo activo y eficaz en la mejora del proceso de producción de ácido poliláctico, y ha desarrollado la fermentación de glucosa en maíz para producir ácido poliláctico, con una capacidad de producción anual de 14.000 toneladas. La compañía UNITIKA de Japón&ha desarrollado y producido muchos tipos de productos, entre los que se encuentran lienzos, bandejas, vajillas, etc., que son ampliamente utilizados en la Exposición Universal de Aichi en Japón.
En China, Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (con una línea de producción de 5,000 mil toneladas / año) se industrializa en China, y se están probando Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group, etc.
Polihidroxialcanoato (PHA)
Los países que realizan producción industrializada en el exterior son principalmente Estados Unidos y Brasil. Las unidades de producción nacional incluyen Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (escala 10,000 toneladas / año), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (escala 2,000 toneladas / año) y Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., que se encuentra en fase piloto. Ensayos.
Utilizando plásticos biodegradables obtenidos a partir de recursos renovables, mezclando poliéster alifático y almidón, también se ha estudiado con éxito la tecnología para producir plásticos degradables. En los países europeos y americanos, las mezclas de almidón y poliéster alifático se utilizan ampliamente para producir bolsas de basura y otros productos. La empresa más grande y más vendida del mundo es la empresa italiana Novamont, cuyo nombre comercial es Mater-bi. Los productos de la empresa&se utilizan ampliamente en Europa y Estados Unidos.
Hay muchas unidades de investigación y producción nacionales. Entre ellas, las unidades industrializadas incluyen Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (con una escala de 40.000 toneladas / año), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8.000 toneladas / año) y Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd . (5,000 toneladas / año), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (escala 2,000 toneladas / año), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (escala 5,000 toneladas / año), etc.
Copoliéster aromático alifático
El copoliéster aleatorio aromático alifático (Ecoflex) fabricado por BASF en Alemania tiene monómeros: ácido adípico, ácido tereftálico y 1,4-butanodiol. La capacidad de producción es de 140.000 toneladas / año. Al mismo tiempo, se han desarrollado productos plásticos biodegradables a base de poliéster y almidón.
Plásticos biodegradables de alcohol polivinílico (PVA)
Por ejemplo, en la década de 1990 del producto MaterBi del italiano NOVMANT &, el PVA se agregó principalmente al almidón, que puede soplar película y también puede procesar otros productos. Los materiales de alcohol polivinílico deben modificarse para que tengan una buena biodegradabilidad. El Instituto de Procesamiento y Aplicación de Plásticos de la Industria Ligera de la Universidad de Tecnología y Negocios de Beijing ha logrado ciertos resultados en este sentido.
Copolímero de dióxido de carbono
En el extranjero, los primeros países en estudiar los copolímeros de dióxido de carbono son principalmente Japón y Estados Unidos, pero no ha habido producción industrial. Inner Mongolia Mengxi Group Corporation adopta la tecnología del Instituto de Química Aplicada de Changchun y ha construido un dispositivo con una producción anual de 3.000 toneladas de resina de copolímero compuesto de dióxido de carbono / epoxi. Los productos se utilizan principalmente en envases y materiales médicos. La tecnología de copolímero de dióxido de carbono de bajo peso molecular desarrollada por el Dr. Chen Liban del Instituto de Química de Guangzhou, Academia de Ciencias de China se ha puesto en producción en Taixing, Jiangsu. Y otros envases. Henan Tianguan Group adopta la tecnología del profesor Meng Yuezhong de la Universidad Sun Yat-sen y ha construido una línea de producción de copolímeros de dióxido de carbono a escala piloto.
Otros como quitina, poliamida, ácido poliaspártico, polisacáridos, celulosa, etc. están en desarrollo.
Poli-β-hidroxibutirato (PHB)
3000 toneladas de plástico totalmente biodegradable
3000 toneladas de plástico totalmente biodegradable
Desde una perspectiva global, PHB y PHBV son reconocidos como uno de los plásticos biodegradables más prometedores, y también son nuevos productos en desarrollo. El costo de producción piloto del aspecto técnico es de aproximadamente 40 RMB / kg. Después de que la industrialización se ponga en producción, el costo del producto se reducirá aún más y la ventaja de precio es obvia. En particular, el proceso de producción simple del lado técnico y el equipo simple son fáciles de promover y llevar a cabo una producción a gran escala.
3 aplicaciones
Debido a su buena degradabilidad, los plásticos biodegradables se utilizan principalmente como materiales de envasado blandos y duros para alimentos, que también es el campo de aplicación más grande en esta etapa.
Los principales mercados objetivo de los plásticos biodegradables son las películas para envases de plástico, las películas agrícolas, las bolsas de plástico desechables y la vajilla de plástico desechable. En comparación con los materiales de embalaje de plástico tradicionales, el costo de los nuevos materiales degradables es ligeramente más alto. Sin embargo, con la creciente conciencia de la protección del medio ambiente, la gente está dispuesta a utilizar nuevos materiales degradables con precios más altos para proteger el medio ambiente. La mayor conciencia de la protección del medio ambiente ha traído enormes oportunidades de desarrollo a la industria de nuevos materiales biodegradables. Con el desarrollo de la economía de China, la exitosa celebración de los Juegos Olímpicos, la Exposición Universal y otros eventos a gran escala que conmocionaron al mundo, la necesidad de proteger varios lugares del patrimonio cultural mundial y los paisajes nacionales, la contaminación ambiental causada por los plásticos ha Cada vez son más importantes, y los gobiernos de todos los niveles han incluido el tratamiento de la contaminación blanca como una de las tareas clave.
Los países desarrollados y regiones como Europa, Estados Unidos y Japón han formulado y promulgado sucesivamente leyes y regulaciones relevantes para restringir el uso de plásticos no degradables a través de medidas tales como prohibición parcial, restricción, recaudación obligatoria y recaudación de impuestos por contaminación. y desarrollar vigorosamente nuevos materiales biodegradables para proteger el medio ambiente, proteger el suelo. Entre ellos, Francia emitió una política en 2005 que establece que todas las bolsas de plástico desechables que se puedan transportar deben ser biodegradables después de 2010.
Al mismo tiempo, China ha introducido sucesivamente una serie de políticas para fomentar la aplicación y promoción de plásticos biodegradables. En 2004, el Congreso Nacional del Pueblo aprobó la" Ley de Energías Renovables (Borrador)" y" Ley de Residuos Sólidos (Revisión)" fomentar el uso de energía renovable de biomasa y la promoción y aplicación de plásticos degradables; en 2005, el documento No. 40 de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma alentó claramente el uso y promoción de plásticos biodegradables; En 2006, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma lanzó un proyecto de fondo especial para la promoción del desarrollo de materiales biodegradables de biomasa; el" Definir requisitos de clasificación, etiquetado y degradabilidad para plásticos degradables" implementado el 1 de enero de 2007 se obtuvieron El reconocimiento mutuo de Europa, Estados Unidos, Japón y otros países ha facilitado la exportación de productos por parte de empresas chinas.
4 Historia del desarrollo
Según los datos de la Asociación Japonesa de Investigación de Plásticos Biodegradables, la producción de plásticos biodegradables en Japón en 2002 fue de unas 10.000 toneladas, en 2003 fue de unas 20.000 toneladas, en 2005 fue de unas 40.000 toneladas y se espera que alcance unas 100.000 toneladas. a 200.000 toneladas en 2010.
Según datos de la Asociación Europea de Bioplásticos, las cifras de 2001 mostraban que el consumo de productos biodegradables en la UE era de 25.000 a 30.000 toneladas, mientras que el consumo de polímeros tradicionales llegaba a los 35 millones de toneladas. La Asociación Europea de Bioplásticos predice que el consumo de polímeros tradicionales alcanzará los 55 millones de toneladas en 2010, mientras que el consumo de plásticos biodegradables alcanzará las 500.000 a 1 millón de toneladas para entonces. Los materiales biodegradables pueden llegar a ocupar el 10% de la cuota de mercado. En los materiales biodegradables, la proporción de materias primas que utilizan recursos renovables supondrá más del 90%.
Según las estadísticas del Comité Profesional de Plásticos Degradables de la Asociación China de Plásticos, el consumo de materiales biodegradables en China en 2003 fue de unas 15.000 toneladas, de las cuales unas 1.000 toneladas de polímeros biodegradables sin almidón añadido. En 2005, existían unas 30 empresas dedicadas a los plásticos biodegradables, con una capacidad de producción de 60.000 toneladas anuales. La producción real fue de unas 30.000 toneladas. La demanda del mercado interno fue de unas 50.000 toneladas, las importaciones extranjeras de 10.000 toneladas y las exportaciones de 20.000 toneladas. Se estima que la capacidad de producción en 2010 alcanzará unas 250.000 toneladas. Para obtener más información, consulte el Informe de análisis de planificación estratégica de inversión e investigación en profundidad de la industria de plásticos biodegradables de Foresight China&de" ;.
Algunos países desarrollados también se guían por la idea de economía circular y utilizan utensilios desechables biodegradables. Por ejemplo, Suecia intentó producir cajas de comida rápida desechables hechas de papas y maíz a fines de la década de 1980, y las leyes de Corea del Sur obligaron a usar palillos de dientes hechos de arroz glutinoso. Esperar. Europa ha formulado la norma EN13432 para plásticos de compostaje biodegradables" Requisitos para las pruebas y la evaluación final de los materiales de embalaje que son propicios para el compostaje y la biodegradación para el reciclaje" ;, y otro decreto sobre la promoción del tratamiento de compostaje de residuos orgánicos se está formulando y preparando activamente. El gobierno de los Estados Unidos ha establecido el Premio Presidential Green Chemistry Challenge desde 1996 para fomentar el desarrollo de la industria del plástico biodegradable. En 1989, el estado de Nueva York prohibió el uso de bolsas de vegetales no biodegradables, subsidió a los fabricantes que producen plásticos degradables y exigió a los ciudadanos que separaran los desechos renovables de los no renovables; de lo contrario, serían multados con $ 500.
Algunos otros países también han tomado medidas similares: India ha legislado para prohibir el uso de envases de plástico en la industria láctea; Las leyes sudafricanas han prohibido por completo el uso de bolsas de embalaje de plástico. Con el desarrollo de la legislación en varios países, se espera que los nuevos materiales de embalaje biodegradables se vuelvan cada vez más populares.
En China, con la profundización de la comprensión de los plásticos degradables, el papel estratégico de este material y su industria en el desarrollo sostenible de China&se ha realizado plenamente. Se esperaba la aplicación generalizada de plásticos biodegradables. La República Popular China&de China aprobó la&"Ley de Energía Renovable (Borrador) &"; y" Ley de Residuos Sólidos (Revisada)" en 2004 para fomentar el uso de energía renovable de biomasa y la promoción y aplicación de plásticos degradables. En el documento No. 40 de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma de 2005, también es claro fomentar el uso y la promoción de plásticos biodegradables. En 2006, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma lanzó un proyecto de fondo especial para promover el desarrollo de materiales biodegradables de biomasa.
5 Estado del mercado
Para 2019, el valor de mercado de la industria de los plásticos biodegradables crecerá a US $ 3,477 millones con una tasa de crecimiento anual promedio del 13,01%. Se espera que el mercado europeo de plásticos biodegradables crezca a una tasa de crecimiento anual promedio del 12% entre 2014 y 2019.
Los plásticos biodegradables marcan el comienzo de un período de rápido desarrollo. Aunque se ha promocionado el concepto de plásticos biodegradables, la aplicación no ha podido aumentar el volumen.
Los plásticos biodegradables se utilizan principalmente en envases, fibras, agricultura, moldeo por inyección y otros campos. Entre ellos, es el más utilizado en la industria del embalaje. En 2013, representó alrededor del 60% del mercado total. La demanda de envases para alimentos representó más del 70% del mercado de envases de plástico biodegradable. ; El mercado de aplicaciones de moldeo por inyección es la principal fuerza impulsora del crecimiento de la demanda de plásticos biodegradables.
A finales de 2013, Europa y Estados Unidos son los principales mercados de plásticos biodegradables. Según las estadísticas, en 2013 los mercados europeo y norteamericano representaron el 54% y el 28% de los plásticos biodegradables globales, respectivamente.
El Comité de Medio Ambiente del Parlamento Europeo ha aprobado un borrador sobre la reducción del uso de bolsas de plástico ligeras de un solo uso. El borrador propone que los 28 estados miembros de la UE deben seguir un enfoque de dos pasos para reducir efectivamente el uso de bolsas de plástico con el fin de lograr el objetivo de reducir el uso de bolsas de plástico ultradelgadas en un 80% en 2019 en comparación con 2010. Este Se espera que la resolución estimule en gran medida la demanda del mercado de plásticos biodegradables y se espera que cree enormes oportunidades de crecimiento para los fabricantes relacionados en los próximos cinco años.
6 cuestiones relacionadas
Sin embargo, aunque hay muchos estudios e informes sobre plásticos degradables, muchos problemas específicos no se pueden resolver, la promoción es extremadamente difícil y las perspectivas no son optimistas. Las razones son: primero, debido a que la bolsa de plástico degradable tiene una baja capacidad de carga, no puede cumplir con los requisitos de los clientes de más cosas y uso repetido; en segundo lugar, la bolsa de plástico degradable es tenue y de color amarillo y tiene poca transparencia, lo que da a las personas la sensación de que no están lo suficientemente limpias y son antiestéticas. No se preocupe por usarla; tercero, el precio es demasiado alto, porque el comerciante lo está regalando, por lo que el costo es inaceptable.
Otro ejemplo es resolver el problema de contaminación ambiental de las loncheras de comida rápida de EPS. En su lugar, intente usar loncheras de papel o loncheras de plástico biodegradable. Sin embargo, es extremadamente difícil promocionarlo debido a las siguientes razones: Primero, EPS