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生物降解塑料的应用正在升温

日期:2017年1月18日 10:26

        意大利最有影响的大型超市连锁商Coop Italia上个月宣称,使用Cargill-Dow公司Nature Works生物聚合物树脂 生产的一次性餐具系列产品的推出,是植物生产的塑料备受瞩目的一个最新证明。

        然而,人们可能会提出这样的疑问,一次性餐具能否被认为是符合环境要求并具有吸引力?Coop Italia的公告强调,一些零售商注重利用可再生资源这一点,正日益成为市场兴趣的焦点。利用年复一年可再生的资源,诸如玉米(例如Nature Works)、谷物、木材、甘蔗、甜菜制成的聚合物,似乎是理想的解决方案。

        准确地说,生物聚合物实际上并非现在才有,早在二十世纪初,人们就已经用纸浆生产出了纤维素薄膜或玻璃纸。然而,尽管纤维素薄膜基于生物源,但却是非堆肥化的。至少在用最新的德国DIN标准和美国ASTM标准对其进行检测时是非堆肥化的。而堆肥化的认证是当今具有环境意识的市场对生物聚合物的关键要求,特别是对用于包装的生物聚合物的关键要求。

        去年7月被一家私人联合企业并购的比利时表面特种化学品公司一UCB公司的薄膜分部在谈到该公司的Nature Flex系列完全降解纤维素薄膜时提到了这一点。

        就其自然状态而言,这种纤维素薄膜是高透明度的,但是没有阻湿和热封性能。涂料和漆类能够克服这一弊端,但也妨碍了薄膜的生物降解。

        “Nature Flex是使用一种可以完全堆肥化的聚合物涂布制成的产品。”UCB的特种包装薄膜市场经理Andy Sweetman谈道,“这是唯一的一种我们声称可以降解的纤维素”。纤维素曾经是塑料包装薄膜市场的支柱产品。但近年来,它却严重地丧失了其地盘,而让位于传统聚合物,特别是双向拉伸聚丙烯薄膜。Sweetman说,纤维素薄膜目前只局限于使用在一些非常特殊的领域,估计全球的年需求量略高于100000吨。相比之下,BOPP的年需求量则高于300万吨。

        无论如何,可生物降解的Nature Flex产品的推广,使公司能够将纤维素销售到新的应用领域,而且取代传统的聚合物。

        Sweetman说:“目前最多的应用是以透明胶带取代玻璃纸。然而其大量的应用还是替代共挤出聚丙烯膜,涂布聚丙烯膜和聚酯膜,即所有的主流透明薄膜。

        Nature Flex可以通过一种非涂布方式或一种具有阻湿、阻气和良好热封特性的三层涂布方式获得。

        Sweetman说,Nature Flex与所有生物聚合物的应用一样,其重要的最终用户市场之一是有机水果和蔬菜的包装。但是,即使在这一市场中,也还存在着比获取市场利润更多的技术性问题。

        他指出,“一个典型的问题是,尽管有机作物是一个比较容易进入的市场,似乎天然的产品采用天然的包装就行了。然而我们发现,只有当你既拥有这个市场,又具有技术优势的时候,你才能获得成功。否则,最终用户只好忍受某些性能的损失了。”

        “尽管我们必须在市场与技术优势方面取得适当的平衡,但是根本问题是成本,因为所有基于可再生资源的塑料都比传统聚合物昂贵”他说。

        “在食品包装方面也存在一个问题,就是生物塑料的阻气性和阻湿性比较低,有时候会影响食品的保鲜和防腐。”提高阻隔性能是一个技术性问题,但是Sweetman认为这是一个重大的技术性问题。因为如果这种阻湿性材料也阻止微生物的渗透,那么它就不会降解。推行一种高成本的、技术层次较低的包装方案,对一个重要的零售商来说永远是一个非常强硬的挑战。但如果生物塑料工业的生产商们能够加强合作而非展开竞争的话,就会降低这种挑战性。Sweetman现在看到了这种迹象的曙光。他说:“我们都开始意识到这样一个事实,如果有人真想迈出一步,他们就不得不改变整个包装。”他的看法是,用户可能决定使用一种淀粉基的材料作为盘子的理想材料,但纤维素所具有的宽范围热封性或高透明度的特点或许应首选为包装材料。考虑一下作为竞争者的MaterBi和Nature Works以及Nature Flex,存在这样一个趋势,即在某些领域我们不得不加强合作。然而,事实并非如此。”尽管Cargill Dow以及Novamont这样的生产商正在纤维素薄膜的挤出、浇铸或成型应用领域方面全力推进,但是还未取得大的进展。以规模和市场开发状况而言,Cargill Dow被认为是生物聚合物这一新兴产业的领导者。美国内布拉斯加州Cargill Dow公司生产厂的聚乳酸聚合物,其设计生产能力为每年140000吨。公司首席执行官Kathleen Bader乐观地估计,产能还可能更高。聚乳酸聚合物的生产并不是一个复杂的生物化学过程。将玉米收割、磨碎后分离出淀粉,将淀粉精制成葡萄糖,连续发酵成乳酸并缩合成丙交酯中间单体,最后使其在一种无溶剂熔融工艺中聚合。Bader说Cargill Dow的诀窍在于以一种市场所能承受的成本来运营这套工艺。

        “我们工厂每年生产140000吨,这是独一无二的。显然,我们的产量正在逐渐增长。当你还是一个年轻的公司时,你会期待这样的增长。基于我们正在与不可再生的聚合物产品进行竞争这样一种事实,我们很愿意看到市场所能承受的加速增长。”她说。Bader相信Nature Works与PS在价格方面可有一争,但这只有在产能更高的情况下才可能出现。除Coop Italia之外,Cargill Dow有一长串的用户,包括意大利超市Iper英国包装袋制造商,欧洲包装,以及比利时超市Bio—Planet。她承认,对重要的大牌零售商的排行不得不重新洗牌。

        “我们需要将目光从早期的那些能够接受生物聚合物产品的人们那里与转移到那些真正控制着价值链的大牌经销商们,”Bader说。“他们才能真正对环境的改善产生作用。但是能够诚心诚意地主动坚持下去的公司还很少,多数依然是说得多做得少。”

        生物聚合物应用的突破,最有可能是出现在包装市场,而且最有可能是在食品包装方面。“由于我们的产品很容易替代PET,因此我们的市场大约有80%是在包装方面。市场已经自然而然地创造了一种拉动力。“Bader说。

        对于生物聚合物这类产品,人们的兴趣不仅仅在于其的生物降解能力,他们还对其他方面感兴趣,比如石油价格。我们最近看到石油的价格已升到了最高峰,而且据有关预测我们将面临20年、50年甚至100年的石油短缺。这不是一个是否会发生的问题,而只是一个早晚的问题。

        Bader指出,在过去的二三十年间,石油的价格,以及相关联的石油衍生产品的价格经历了剧烈的波动,而玉米的价格却几乎保持不变。Cargill Dow公司最近的业务联系中就有很多客户是考虑到了如何控制石油价格的这种不稳定因素。Bader说:“用户预测市场的能力真是不可低估。”

        从Cargill Dow公司的业务来看,意大利是欧洲对生物材料需求最大的市场之一。或许很值得一提的是Novamont所获得的巨大进展,Nova-mont有一整套基于其MaterBi改性淀粉的生物聚合物。

        该公司淀粉基产品年产20000吨。今年夏天该公司又收购了伊士曼公司的生物聚合物业务,从而将可生物降解的聚酯产品业务收入囊中。Novamont的管理总监Catia Bastili认为,伊士曼公司生物技术以及专利的引入将是一个重要的战略性进展,它将使公司产品线的开拓前景更为广阔。

        Bastioli表示:”生物聚合物业务的收购将使我们能够进一步扩展Novamont专有产品的范围,并加速基于可再生资源聚酯的自身发展。”她还说,开发生物淀粉/聚酯系统的机会也同样值得考虑。

        生物聚酯是生物聚合物领域的一个重要目标。杜邦为了创造一种生物聚酯采取了进一步的行动。它与Tate & Lyle成立合资公司,生产Sorona聚合物产品所需的丙二醇。DuPont Tate & Lyle BioPrroucts将使用自有知识产权的发酵和净化工艺,在即将建于美国田纳西州的工厂用玉米生产丙二醇,这个新的部门预期在2006年投入运行。另外,杜邦在美国北卡罗莱纳州工厂的第一个玉米衍生Sorona聚合物生产线也将于同年投产。

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