Plastica biodegradabile
La plastica biodegradabile si riferisce a un tipo di plastica che viene degradata dall'azione di microrganismi in natura, come batteri, muffe (funghi) e alghe. La plastica biodegradabile ideale è un materiale polimerico che ha prestazioni eccellenti, può essere completamente decomposto dai microrganismi ambientali dopo essere stato scartato ed è infine inorganico per diventare un componente del ciclo del carbonio in natura."Carta" è un tipico materiale biodegradabile, mentre"plastica sintetica" è un tipico materiale polimerico. Pertanto, le plastiche biodegradabili sono materiali polimerici con sia"carta" e"plastiche sintetiche" proprietà.
nome scientifico cinese
Plastica biodegradabile
Classificazione
Creature complete e creature distruttive
Composizione principale
Polimero naturale, poliestere alifatico, ecc.
nome straniero
Plastica biodegradabile
comprende principalmente
PBAT, PLA, ecc.
Caratteristiche
Hanno una certa biodegradabilità in condizioni ambientali specifiche
Contenuti
1 definizione
2 classificazione
3 applicazioni
4Storia dello sviluppo
5 Stato di mercato
6 problemi correlati
7 misure specifiche
1 definizione
Le plastiche biodegradabili, note anche come plastiche biodegradabili, si riferiscono all'azione di microrganismi in natura in condizioni naturali come suolo e/o sabbia e/o condizioni specifiche come condizioni di compostaggio, condizioni di digestione anaerobica o fluidi di coltura acquosi. Provoca la degradazione, e infine si degrada completamente in anidride carbonica (CO₂) e/e metano (CH₄), acqua (H₂O) e sali inorganici mineralizzati degli elementi in essa contenuti, nonché nuove biomasse plastiche.
2 classificazione
In base alla fonte delle materie prime, le plastiche biodegradabili possono essere suddivise in due tipi: plastiche biodegradabili a base biologica e plastiche biodegradabili a base petrolchimica.
Le plastiche biodegradabili a base biologica possono essere suddivise in quattro categorie: la prima categoria è la plastica lavorata direttamente da materiali naturali; la seconda categoria sono i polimeri ottenuti attraverso la partecipazione alla fermentazione microbica e alla sintesi chimica; la terza categoria sono i polimeri sintetizzati direttamente dai microrganismi La quarta categoria è la plastica biodegradabile ottenuta miscelando questi materiali o questi materiali e altre plastiche biodegradabili sintetizzate chimicamente.
Le plastiche biodegradabili a base petrolchimica si riferiscono alle plastiche ottenute polimerizzando monomeri petrolchimici mediante sintesi chimica, come PBAT, polibutilene succinato (PBS), copolimero di anidride carbonica (PPC), ecc. [1]
Plastica completamente biodegradabile a base di amido
Plastica completamente biodegradabile a base di amido
Secondo la classificazione del processo di biodegradazione, le plastiche biodegradabili possono essere suddivise in plastiche completamente biodegradabili e plastiche biodegradabili distruttive. Le plastiche biodegradabili distruttive attualmente includono principalmente polietilene PE modificato con amido (o riempito), polipropilene PP, cloruro di polivinile PVC, polistirene PS e così via.
Le plastiche completamente biodegradabili sono principalmente costituite da macromolecole naturali (come amido, cellulosa, chitina) o prodotti agricoli e collaterali attraverso la fermentazione microbica o la sintesi di macromolecole biodegradabili, come le plastiche termoplastiche di amido, i poliesteri alifatici e l'acido polilattico, amido/alcol polivinilico, ecc. sono tutte queste plastiche.
Le plastiche biodegradabili a base di amido e altre sostanze naturali attualmente includono principalmente i seguenti prodotti: acido polilattico (PLA), poliidrossialcanoato (PHA), materie plastiche a base di amido, materie plastiche di bioingegneria, plastiche biogeneriche (poliolefina e policloruro) etilene).
In base alle diverse materie prime, esistono almeno i seguenti tipi di plastiche biodegradabili comuni:
Policaprolattone (PCL)
Questa plastica ha una buona biodegradabilità e il suo punto di fusione è di 62°C. I microrganismi che lo decompongono sono ampiamente distribuiti in condizioni ottimistiche o anaerobiche. Essendo un materiale biodegradabile, può essere miscelato con amido e materiali cellulosici o polimerizzato con acido lattico.
Polibutilene succinato (PBS) e suoi copolimeri
La tecnologia per la produzione di vari poliesteri ad alto peso molecolare a base di PBS (punto di fusione 114°C) ha raggiunto il livello della produzione industriale. La giapponese Mitsubishi Chemical Corporation e Showa Polymer Corporation #39;hanno iniziato la produzione industriale, con una scala di circa 1.000 tonnellate.
Anche l'Istituto di Fisica e Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze sta conducendo ricerche sulla sintesi del copoliestere polibutilene succinato. L'Istituto di Fisica e Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze ha collaborato con la Shandong Huiying Company per costruire una linea di produzione con una produzione annua di 25.000 tonnellate di PBS e dei suoi polimeri, e la Guangdong Jinfa Company ha costruito una linea di produzione con una produzione annua di 1.000 tonnellate. La Tsinghua University ha costruito una linea di produzione con una produzione annua di 10.000 tonnellate di PBS e dei suoi copolimeri ad Anqing Hexing Chemical Co., Ltd.
Acido polilattico (PLA)
Natureworks degli Stati Uniti ha svolto un lavoro attivo ed efficace nel migliorare il processo di produzione dell'acido polilattico e ha sviluppato la fermentazione del glucosio nel mais per produrre acido polilattico, con una capacità produttiva annua di 14.000 tonnellate. La società UNITIKA giapponese's ha sviluppato e prodotto molti tipi di prodotti, tra cui tele, vassoi, stoviglie, ecc. sono ampiamente utilizzati all'Aichi World Expo in Giappone.
In Cina, Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (con una linea di produzione di 5.000 migliaia di tonnellate/anno) è industrializzata in Cina, e Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group, ecc. sono in fase di sperimentazione.
Poliidrossialcanoato (PHA)
I paesi che realizzano produzioni industrializzate all'estero sono principalmente gli Stati Uniti e il Brasile. Le unità di produzione nazionali includono Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (scala 10.000 ton/anno), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (scala 2.000 ton/anno) e Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., che è in fase di sperimentazione prove.
Utilizzando plastiche biodegradabili ottenute da risorse rinnovabili, mescolando insieme poliestere alifatico e amido, è stata studiata con successo anche la tecnologia per produrre plastiche degradabili. Nei paesi europei e americani, le miscele di amido e poliestere alifatico sono ampiamente utilizzate per produrre sacchetti della spazzatura e altri prodotti. L'azienda più grande e più venduta al mondo è l'azienda italiana Novamont, il cui nome commerciale è Mater-bi. I prodotti dell'azienda'sono ampiamente utilizzati in Europa e negli Stati Uniti.
Ci sono molte unità di ricerca e produzione nazionali. Tra queste, le unità industrializzate includono Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (con una scala di 40.000 ton/anno), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8.000 ton/anno) e Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd. (5.000 ton/anno), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (scala 2.000 ton/anno), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (scala 5.000 ton/anno), ecc.
Copoliestere aromatico alifatico
Il copoliestere casuale aromatico alifatico (Ecoflex) prodotto da BASF in Germania ha monomeri: acido adipico, acido tereftalico e 1,4-butandiolo. La capacità produttiva è di 140.000 ton/anno. Allo stesso tempo, sono stati sviluppati prodotti in plastica biodegradabile a base di poliestere e amido.
Plastiche biodegradabili con alcol polivinilico (PVA)
Ad esempio, negli anni '90 del prodotto MaterBi dell'italiana NOVMANT'il PVA è stato aggiunto principalmente all'amido, che può soffiare film e lavorare altri prodotti. I materiali in alcol polivinilico devono essere modificati per avere una buona biodegradabilità. L'Institute of Light Industry Plastics Processing and Application della Beijing Technology and Business University ha ottenuto alcuni risultati in questo senso.
Copolimero di anidride carbonica
All'estero, i primi paesi a studiare i copolimeri di anidride carbonica sono stati principalmente il Giappone e gli Stati Uniti, ma non c'è stata produzione industriale. Inner Mongolia Mengxi Group Corporation adotta la tecnologia del Changchun Institute of Applied Chemistry e ha costruito un dispositivo con una produzione annua di 3.000 tonnellate di resina copolimerica composta da anidride carbonica/epossidica. I prodotti sono utilizzati principalmente in imballaggi e materiali medici. La tecnologia del copolimero di anidride carbonica a basso peso molecolare sviluppata dal Dr. Chen Liban dell'Istituto di chimica di Guangzhou, Accademia cinese delle scienze, è stata messa in produzione a Taixing, Jiangsu. E altri imballaggi. Henan Tianguan Group adotta la tecnologia del professor Meng Yuezhong della Sun Yat-sen University e ha costruito una linea di produzione di copolimero di anidride carbonica su scala pilota.
Altri come chitina, poliammide, acido poliaspartico, polisaccaridi, cellulosa, ecc. sono in fase di sviluppo.
Poli-β-idrossibutirrato (PHB)
3000 tonnellate di plastica completamente biodegradabile
3000 tonnellate di plastica completamente biodegradabile
Da una prospettiva globale, PHB e PHBV sono riconosciuti come una delle plastiche biodegradabili più promettenti, così come nuovi prodotti in fase di sviluppo. Il costo di produzione pilota della parte tecnica è di circa 40 RMB/kg. Dopo che l'industrializzazione è stata messa in produzione, il costo del prodotto sarà ulteriormente ridotto e il vantaggio di prezzo è evidente. In particolare, il semplice processo di produzione del lato tecnico e le semplici attrezzature sono facili da promuovere e realizzare una produzione su larga scala.
3 applicazioni
Grazie alla sua buona degradabilità, le plastiche biodegradabili sono utilizzate principalmente come materiali di imballaggio per alimenti morbidi e duri, che è anche il più grande campo di applicazione in questa fase.
I principali mercati di riferimento per la plastica biodegradabile sono i film per imballaggi in plastica, i film agricoli, i sacchetti di plastica usa e getta e le stoviglie in plastica usa e getta. Rispetto ai tradizionali materiali di imballaggio in plastica, il costo dei nuovi materiali degradabili è leggermente superiore. Tuttavia, con la crescente consapevolezza della protezione ambientale, le persone sono disposte a utilizzare nuovi materiali degradabili con un prezzo più elevato per proteggere l'ambiente. La maggiore consapevolezza della protezione ambientale ha portato enormi opportunità di sviluppo all'industria dei nuovi materiali biodegradabili. Con lo sviluppo dell'economia cinese, il successo dell'organizzazione delle Olimpiadi, dell'Esposizione Universale e di altri eventi su larga scala che hanno scioccato il mondo, la necessità di proteggere vari patrimoni culturali mondiali e punti panoramici nazionali, l'inquinamento ambientale causato dalla plastica ha diventano sempre più importanti e i governi a tutti i livelli hanno elencato il trattamento dell'inquinamento bianco come uno dei compiti chiave.
Paesi e regioni sviluppati come Europa, Stati Uniti e Giappone hanno successivamente formulato e promulgato regolamenti pertinenti per limitare l'uso di plastica non degradabile attraverso misure come divieto parziale, restrizione, raccolta obbligatoria e riscossione delle tasse sull'inquinamento e vigorosamente sviluppare nuovi materiali biodegradabili per proteggere l'ambiente, proteggere il suolo. Tra questi, la Francia ha emanato una politica nel 2005 secondo cui tutti i sacchetti di plastica usa e getta che possono essere trasportati devono essere biodegradabili dopo il 2010.
Allo stesso tempo, la Cina ha successivamente introdotto una serie di politiche per incoraggiare l'applicazione e la promozione della plastica biodegradabile. Nel 2004, l'Assemblea nazionale del popolo ha approvato la"Legge sull'energia rinnovabile (bozza)" e"Legge sui rifiuti solidi (revisione)" incoraggiare l'uso di energia rinnovabile da biomassa e la promozione e l'applicazione di plastiche degradabili; nel 2005, il documento n. 40 della Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma ha chiaramente incoraggiato l'uso e la promozione delle plastiche biodegradabili; nel 2006, la Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma ha lanciato un progetto di fondo speciale per la promozione dello sviluppo di materiali biodegradabili da biomassa; il"Definizione, classificazione, etichettatura e requisiti di degradabilità per le materie plastiche degradabili" implementato il 1 gennaio 2007 sono stati ottenuti Il riconoscimento reciproco di Europa, Stati Uniti, Giappone e altri paesi ha facilitato l'esportazione di prodotti da parte delle aziende cinesi.
4Storia dello sviluppo
Secondo i dati della Japan Biodegradable Plastics Research Association, la produzione di plastica biodegradabile in Giappone nel 2002 era di circa 10.000 tonnellate, nel 2003 era di circa 20.000 tonnellate, nel 2005 era di circa 40.000 tonnellate e si prevede di raggiungere circa 100.000 a 200.000 tonnellate nel 2010.
Secondo la European Bioplastics Association, i dati del 2001 hanno mostrato che il consumo di prodotti biodegradabili nell'UE era compreso tra 25.000 e 30.000 tonnellate, mentre il consumo di polimeri tradizionali raggiungeva i 35 milioni di tonnellate. La European Bioplastics Association prevede che il consumo di polimeri tradizionali raggiungerà i 55 milioni di tonnellate nel 2010, mentre il consumo di plastiche biodegradabili raggiungerà le 500.000-1 milione di tonnellate per allora. I materiali biodegradabili possono eventualmente occupare il 10% del mercato. Nei materiali biodegradabili, la percentuale di materie prime che utilizzano risorse rinnovabili rappresenterà oltre il 90%.
Secondo le statistiche del Professional Committee of Degradable Plastics della China Plastics Association, il consumo di materiali biodegradabili in Cina nel 2003 è stato di circa 15.000 tonnellate, di cui circa 1.000 tonnellate di polimeri biodegradabili senza aggiunta di amido. Nel 2005 erano circa 30 le aziende impegnate nella plastica biodegradabile, con una capacità produttiva di 60.000 tonnellate all'anno. La produzione effettiva era di circa 30.000 tonnellate. La domanda del mercato interno era di circa 50.000 tonnellate, le importazioni estere erano di 10.000 tonnellate e le esportazioni erano di 20.000 tonnellate. Si stima che la capacità produttiva nel 2010 raggiungerà circa 250.000 tonnellate. Per i dettagli, fare riferimento al rapporto"Foresight China's Biodegradable Plastics Industry Investigation and Investment Strategic Planning Analysis Report".
Alcuni paesi sviluppati sono anche guidati dall'idea di economia circolare e utilizzano utensili usa e getta biodegradabili. Ad esempio, la Svezia ha cercato di produrre scatole di fast food usa e getta fatte di patate e mais alla fine degli anni '80 e le leggi obbligatorie della Corea del Sud per usare stuzzicadenti fatti di riso glutinoso. Aspettare. L'Europa ha formulato lo standard EN13432 per il compostaggio delle plastiche biodegradabili"Requisiti per i test e la valutazione finale dei materiali di imballaggio che favoriscono il compostaggio e la biodegradazione per il riciclaggio" e altre normative sulla promozione del compostaggio dei rifiuti organici sono attivamente formulato e preparato. Il governo degli Stati Uniti ha istituito il Presidential Green Chemistry Challenge Award dal 1996 per incoraggiare lo sviluppo dell'industria della plastica biodegradabile. Nel 1989, lo Stato di New York ha vietato l'uso di sacchetti di verdura non biodegradabili, ha sovvenzionato i produttori che producono plastica degradabile e ha richiesto ai cittadini di separare i rifiuti rinnovabili e non rinnovabili, altrimenti sarebbero stati multati di 500 dollari.
Anche altri paesi hanno adottato misure simili: l'India ha legiferato per vietare l'uso di imballaggi in plastica nell'industria lattiero-casearia; Le leggi sudafricane hanno completamente vietato l'uso di sacchetti di plastica per imballaggi. Con lo sviluppo della legislazione in vari paesi, si prevede che i nuovi materiali di imballaggio biodegradabili diventeranno sempre più popolari.
In Cina, con l'approfondimento della comprensione delle materie plastiche degradabili, il ruolo strategico di questo materiale e della sua industria nello sviluppo sostenibile della Cina'è stato pienamente realizzato. Ci si aspettava la divulgazione e l'applicazione delle plastiche biodegradabili. La Repubblica Popolare Cinese's ha approvato la"Legge sull'energia rinnovabile (bozza)" e"Legge sui rifiuti solidi (riveduta)" nel 2004 per incoraggiare l'uso di energia rinnovabile da biomassa e la promozione e l'applicazione di plastiche degradabili. Nel documento n. 40 della Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma del 2005, è anche chiaro incoraggiare l'uso e la promozione della plastica biodegradabile. Nel 2006, la Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma ha lanciato un progetto di fondo speciale per promuovere lo sviluppo di materiali biodegradabili da biomassa.
5 Stato di mercato
Entro il 2019, il valore di mercato dell'industria della plastica biodegradabile raggiungerà i 3,477 miliardi di dollari con un tasso di crescita medio annuo del 13,01%. Si prevede che il mercato europeo delle plastiche biodegradabili crescerà a un tasso di crescita medio annuo del 12% dal 2014 al 2019.
Le plastiche biodegradabili inaugurano un periodo di rapido sviluppo. Sebbene il concetto di plastica biodegradabile sia stato pubblicizzato in precedenza, l'applicazione non è stata in grado di aumentare il volume.
Le plastiche biodegradabili sono utilizzate principalmente negli imballaggi, nelle fibre, nell'agricoltura, nello stampaggio a iniezione e in altri campi. Tra questi, è il più utilizzato nell'industria dell'imballaggio. Nel 2013, ha rappresentato circa il 60% del mercato totale. La domanda di imballaggi per alimenti ha rappresentato oltre il 70% del mercato degli imballaggi in plastica biodegradabile. ; Il mercato delle applicazioni per lo stampaggio a iniezione è la principale forza trainante per la crescita della domanda di materie plastiche biodegradabili.
Alla fine del 2013, Europa e Stati Uniti sono i principali mercati per le plastiche biodegradabili. Secondo le statistiche, nel 2013 i mercati europei e nordamericani hanno rappresentato rispettivamente il 54% e il 28% delle plastiche biodegradabili globali.
La commissione per l'ambiente del Parlamento europeo ha approvato una bozza sulla riduzione dell'uso di sacchetti di plastica leggera monouso. La bozza propone che i 28 Stati membri dell'UE seguano un approccio in due fasi per ridurre efficacemente l'uso di sacchetti di plastica al fine di raggiungere l'obiettivo di ridurre l'uso di sacchetti di plastica ultrasottili dell'80% nel 2019 rispetto al 2010. Si prevede che la risoluzione stimolerà notevolmente la domanda del mercato di plastiche biodegradabili e creerà enormi opportunità di crescita per i relativi produttori nei prossimi cinque anni.
6 problemi correlati
Tuttavia, sebbene ci siano molti studi e relazioni sulle plastiche degradabili, molti problemi specifici non possono essere risolti, la promozione è estremamente difficile e le prospettive non sono ottimistiche. Le ragioni sono: in primo luogo, poiché il sacchetto di plastica degradabile ha una bassa capacità di carico, non può soddisfare le esigenze dei clienti per più cose e un uso ripetuto; in secondo luogo, il sacchetto di plastica degradabile è di colore tenue e giallo e poco trasparente, dando alle persone la sensazione di non essere abbastanza pulito e antiestetico, non preoccuparti di usarlo; terzo, il prezzo è troppo alto, perché il commerciante lo regala gratuitamente, quindi il costo è inaccettabile.
Un altro esempio è risolvere il problema dell'inquinamento ambientale delle scatole per il pranzo dei fast food in EPS. Prova invece a usare scatole per il pranzo di carta o scatole per il pranzo in plastica biodegradabile. Tuttavia, è estremamente difficile da promuovere per i seguenti motivi: Primo, EPS
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