Le materie plastiche biodegradabili sono materie plastiche che vengono degradate dall'azione di microrganismi come batteri, muffe (funghi) e alghe presenti in natura. 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 inorganizzato per diventare parte integrante del ciclo del carbonio in natura. La "carta" è un tipico materiale biodegradabile, mentre la "plastica sintetica" è un tipico materiale polimerico. Pertanto, la plastica biodegradabile è un materiale polimerico avente entrambe le proprietà del materiale di "carta" e "plastica sintetica".
nome cinese
Plastica biodegradabile
Classificazione
Completamente biologico e distruttivo
Composizione principale
Polimero naturale, poliestere alifatico, ecc.
Nome straniero
Materie plastiche biodegradabili
include principalmente
Polietilene PE, polipropilene PP, ecc.
Caratteristica
Buona degradabilità
Testa
disco
1 definizione
2 applicazioni
3 classificazione
4 storia di sviluppo
5 status di mercato
6 problemi correlati
7 misure specifiche
1 modifica della definizione
Le materie plastiche biodegradabili possono essere suddivise in due tipi: materie plastiche completamente biodegradabili e materie plastiche biodegradabili distruttive. Le materie plastiche biodegradabili distruttive attualmente includono principalmente polietilene PE, polipropilene PP, polivinilcloruro PVC, polistirene PS e simili, modificato principalmente dall'amido.
Le materie plastiche biodegradabili complete sono principalmente costituite da polimeri naturali (come amido, cellulosa, chitina) o sottoprodotti agricoli mediante fermentazione microbica o sintesi di polimeri biodegradabili, come materie plastiche termoplastiche di amido, poliesteri alifatici, acido polilattico. Amido / alcool polivinilico, ecc. Sono tutti materiali plastici di questo tipo.
Plastica biodegradabile a base di amido
Plastica biodegradabile a base di amido
Le materie plastiche biodegradabili a base di sostanze naturali come l'amido comprendono attualmente i seguenti prodotti: acido polilattico (PLA), poliidrossialcanoato (PHA), materie plastiche amidacee, materie plastiche bioingegnerizzate, materie plastiche bio-generiche (poliolefine e cloro policlorurato). Etilene) [1].
2 editor di applicazioni
Le materie plastiche biodegradabili sono utilizzate principalmente come materiali da imballaggio morbidi e duri per alimenti a causa della loro buona degradabilità. Questa è anche la più grande area di applicazione in questa fase.
I principali mercati target per le materie plastiche biodegradabili sono i film per imballaggi in plastica, i film agricoli, i sacchetti di plastica usa e getta e le stoviglie di plastica usa e getta. Rispetto ai tradizionali materiali di imballaggio in plastica, i nuovi materiali degradabili costano leggermente più in alto. Tuttavia, con la crescente consapevolezza della protezione ambientale, le persone sono disposte a utilizzare materiali degradabili nuovi e più costosi per la protezione ambientale. Il miglioramento della consapevolezza ambientale ha offerto enormi opportunità di sviluppo all'industria dei nuovi materiali biodegradabili. Con lo sviluppo dell'economia cinese, i Giochi olimpici, l'Expo mondiale e molti altri eventi su larga scala che hanno scioccato il mondo sono stati tenuti con successo. Le esigenze di protezione del patrimonio culturale mondiale e dei punti panoramici nazionali, l'inquinamento ambientale causato dalla plastica è diventato sempre più importante. La gestione dell'inquinamento bianco è elencata come una delle attività chiave.
Paesi e regioni sviluppati come l'Europa, gli Stati Uniti e il Giappone hanno successivamente formulato e promulgato leggi e regolamenti pertinenti, limitando l'uso di materie plastiche non degradabili attraverso misure quali il divieto parziale, la restrizione, la riscossione obbligatoria e la riscossione delle imposte sull'inquinamento e vigorosamente sviluppare nuovi materiali biodegradabili per proteggere l'ambiente. Proteggendo il suolo, nel 2005 la Francia ha introdotto una politica secondo cui tutti i sacchetti di plastica usa e getta devono essere biodegradabili dopo il 2010.
Allo stesso tempo, la Cina ha anche introdotto una serie di politiche per incoraggiare l'applicazione e la promozione di materie plastiche biodegradabili. Nel 2004, il National People's Congress ha approvato la legge sulle energie rinnovabili (bozza) e la legge sui rifiuti solidi (rivista) per incoraggiare l'uso di energia da biomassa riciclata e la promozione e l'applicazione di materie 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 di materie plastiche biodegradabili; nel 2006, la Commissione nazionale per lo sviluppo e le riforme ha lanciato un progetto di fondi speciali per promuovere lo sviluppo di materiali biodegradabili; sono stati ottenuti i requisiti di definizione, classificazione, etichettatura e degradazione delle materie plastiche degradabili implementati il 1 ° gennaio 2007. Il riconoscimento reciproco di paesi come Europa, Stati Uniti e Giappone ha facilitato l'esportazione di prodotti da parte delle società cinesi.
3 modifica della classificazione
Classificazione delle materie prime, materie plastiche biodegradabili hanno almeno quanto segue:
Policaprolattone (PCL)
Questa plastica ha una buona biodegradabilità e ha un punto di fusione di 62 ° C. I microrganismi che lo decompongono sono ampiamente distribuiti nelle condizioni di euforia o condizioni anaerobiche. Come materiale biodegradabile, può essere miscelato con un materiale amido o cellulosa o utilizzato nella polimerizzazione con acido lattico.
Succinato di polibutilene (PBS) e suo copolimero
La tecnologia per la produzione di vari poliesteri ad alto peso molecolare basati su PBS (punto di fusione di 114 ° C) ha raggiunto livelli di produzione industriale. La giapponese Mitsubishi Chemical e Showa Polymer Co., Ltd. hanno avviato la produzione industriale, con una scala di circa 1.000 tonnellate.
Acido polilattico (PLA)
American Natureworks ha svolto un lavoro attivo ed efficace per migliorare il processo di produzione dell'acido polilattico. Ha sviluppato la fermentazione del glucosio dal mais per produrre acido polilattico, con una capacità produttiva annua di 14.000 tonnellate. La giapponese UNITIKA Corporation ha sviluppato e prodotto molti tipi di prodotti, tra cui tele, vassoi e stoviglie, ampiamente utilizzati nell'Aichi Expo in Giappone.
Poliidrossialcanoano (PHA)
Anche la plastica biodegradabile ottenuta da risorse rinnovabili, la combinazione di poliestere alifatico e amido e la produzione di plastica degradabile sono state studiate con successo. In Europa e negli Stati Uniti, miscele di amido e poliesteri alifatici sono ampiamente utilizzate per produrre prodotti come i sacchetti di immondizia. La società più grande e più venduta al mondo è la Novamont italiana, commercializzata con il nome commerciale Mater-bi. I prodotti dell'azienda sono utilizzati in Europa e negli Stati Uniti.
Copoliestere aromatico alifatico
Un copoliestere casuale alifatico aromatico (Ecoflex) prodotto da BASF, Germania, i cui monomeri sono: acido adipico, acido tereftalico e 1,4-butandiolo. La capacità produttiva è di 140.000 tonnellate / anno. Allo stesso tempo, sono stati sviluppati prodotti in plastica biodegradabile a base di poliestere e amido.
Plastica biodegradabile con alcool polivinilico (PVA)
Ad esempio, il prodotto MaterBi di NOVMANT in Italia è stato utilizzato principalmente per aggiungere PVA all'amido negli anni '90. Può soffiare film ed elaborare altri prodotti. I materiali con alcool 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 al riguardo.
Copolimero dell'anidride carbonica
In paesi stranieri, i primi paesi a studiare i copolimeri del biossido di carbonio sono stati principalmente il Giappone e gli Stati Uniti, ma non vi è stata produzione industriale. Mongolia interna domestica Mengxi Group Corporation ha adottato la tecnologia dell'Istituto di chimica applicata di Changchun e ha realizzato un dispositivo con una produzione annua di 3.000 tonnellate di resina copolimerica biossido di carbonio / composto epossidico. I prodotti sono utilizzati principalmente in imballaggi e materiali medici. La tecnologia del copolimero di biossido di carbonio a basso peso molecolare sviluppata dal Dr. Chen Liban del Guangzhou Institute of Chemistry dell'Accademia cinese delle scienze è stata messa in produzione a Taixing, nella provincia di Jiangsu. La varietà è un copolimero biossido di carbonio / composto epossidico a basso peso molecolare, che viene utilizzato come materia prima per i materiali in schiuma di poliuretano per elettrodomestici. Aspetta l'imballaggio. Henan Tianguan Group ha adottato la tecnologia del professor Meng Yuezhong dell'Università Sun Yat-sen e ha costruito una linea di produzione di copolimeri di biossido di carbonio su scala pilota. Si prevede che sarà prodotto pilota quest'anno.
Altri come chitina, poliammide, acido poliaspartico, polisaccaridi, cellulosa, ecc. Sono in fase di sviluppo.
Poli-β-idrossibutirrato (PHB)
3000 tonnellate di plastica biodegradabile
3000 tonnellate di plastica biodegradabile
Da una prospettiva globale, PHB e PHBV sono riconosciuti come una delle materie plastiche biodegradabili più promettenti e sono anche in fase di sviluppo. Il costo di produzione pilota del lato tecnico è di circa 40 RMB / kg. Il costo dei prodotti dopo l'industrializzazione è ulteriormente ridotto e il vantaggio del prezzo è evidente. Soprattutto il processo di produzione tecnica è semplice e l'attrezzatura è semplice, quindi è facile promuovere e realizzare produzioni su larga scala.
4 editor di cronologia di sviluppo
Secondo la Japan Biodegradable Plastics Research Association, la produzione di materie plastiche biodegradabili in Giappone è stata di circa 10.000 tonnellate nel 2002, circa 20.000 tonnellate nel 2003 e circa 40.000 tonnellate nel 2005. Si prevede che raggiungerà dalle 100.000 alle 200.000 tonnellate entro il 2010.
Secondo la European Bioplastics Association, i dati relativi al 2001 mostrano che il consumo di prodotti biodegradabili nell'UE è compreso tra 5.000 e 30.000 tonnellate, mentre la quantità di polimeri tradizionali è di 35 milioni di tonnellate. L'Associazione europea delle bioplastiche prevede che la quantità di polimeri tradizionali raggiungerà i 55 milioni di tonnellate nel 2010, mentre la quantità di materie plastiche biodegradabili raggiungerà da 50 a 1 milione di tonnellate. I materiali biodegradabili possono eventualmente occupare una quota di mercato del 10%. Nelle materie biodegradabili, la percentuale di materie prime che utilizzano risorse rinnovabili rappresenterà oltre il 90%.
Secondo le statistiche del Degradable Plastics Professional Committee della China Plastics Association, la quantità di materiali biodegradabili utilizzati in Cina nel 2003 era di circa 15.000 tonnellate, di cui circa 1.000 tonnellate erano polimeri biodegradabili senza amido. Nel 2005, circa 30 aziende si sono occupate di materie plastiche biodegradabili, con una capacità produttiva di 60.000 tonnellate / anno, una produzione effettiva di circa 30.000 tonnellate, una domanda sul mercato interno di circa 50.000 tonnellate, importazioni estere di 10.000 tonnellate ed esportazioni di 20.000 tonnellate. Si stima che la capacità produttiva raggiungerà le 250.000 tonnellate nel 2010. Per i dettagli, si prega di fare riferimento al "Rapporto approfondito sull'analisi della pianificazione della strategia di ricerca e strategia di investimento nel settore delle materie plastiche biodegradabili in Cina".
Alcuni paesi sviluppati sono anche guidati dall'idea di economia circolare, utilizzando utensili usa e getta degradabili, come la Svezia alla fine degli anni '80 per cercare di realizzare scatole per snack usa e getta fatte di patate e mais, la Corea del Sud ha usato la legge per imporre l'uso di stuzzicadenti di riso glutinoso Aspetta. L'Europa ha stabilito la norma EN13432 "Requisiti per la prova e la valutazione finale dei materiali di imballaggio per il compostaggio e la biodegradazione delle materie plastiche biodegradabili", mentre altri decreti sulla promozione del compostaggio dei rifiuti organici vengono sviluppati e preparati attivamente. Il governo degli Stati Uniti ha assegnato il premio Green Chemistry Challenge del Presidente dal 1996 per incoraggiare lo sviluppo del settore delle materie plastiche biodegradabili. Nel 1989 lo Stato di New York ha vietato l'uso di sacchetti di verdure non biodegradabili, i produttori sovvenzionati di materie plastiche degradabili e ha chiesto ai cittadini di separare i rifiuti rinnovabili e non rinnovabili o una multa di $ 500.
Altri paesi hanno adottato misure simili: l'India ha adottato una legislazione che vieta l'uso di imballaggi in plastica nell'industria lattiero-casearia; La legge sudafricana ha completamente vietato l'uso di sacchetti di plastica. Con lo sviluppo della legislazione nazionale, si prevede che i nuovi materiali di imballaggio biodegradabili diventeranno sempre più popolari.
In Cina, con l'approfondita comprensione della plastica degradabile, il ruolo strategico di questo materiale e della sua industria nello sviluppo sostenibile della Cina è stato pienamente riconosciuto. L'uso diffuso di materie plastiche biodegradabili è stato ampiamente accettato. I cinesi hanno approvato la legge sull'energia rinnovabile (bozza) e la legge sui rifiuti solidi (rivista) nel 2004, incoraggiando l'uso di energia da biomassa riciclata e la promozione e l'applicazione di materie plastiche degradabili. Nel documento n. 40 della National Development and Reform Commission del 2005, è stato anche esplicitamente incoraggiato a incoraggiare l'uso e la promozione di materie plastiche biodegradabili. Nel 2006 la Commissione nazionale per lo sviluppo e le riforme ha lanciato un progetto di fondi speciali per promuovere lo sviluppo di materiali biodegradabili da biomassa.
5 editor dello stato del mercato
Entro il 2019, il valore di mercato dell'industria delle materie plastiche biodegradabili crescerà con un tasso di crescita medio annuo del 13,01% a 3,477 miliardi di dollari. Il mercato europeo delle materie plastiche biodegradabili dovrebbe crescere ad un tasso di crescita medio annuo del 12% dal 2014 al 2019.
Le materie plastiche biodegradabili vengono introdotte in un periodo di rapido sviluppo. Sebbene il concetto di plastica biodegradabile sia stato riscaldato, l'applicazione non è stata in grado di aumentare il volume.
Le materie plastiche biodegradabili sono utilizzate principalmente in imballaggi, fibre, agricoltura, stampaggio ad iniezione e altri campi. Tra questi, l'industria dell'imballaggio è la più utilizzata. Nel 2013, rappresentava il 60% del mercato totale e la domanda di imballaggi per alimenti rappresentava oltre il 70% del mercato degli imballaggi in plastica biodegradabile. Il mercato delle applicazioni di stampaggio ad iniezione è il principale motore della domanda di materie plastiche biodegradabili.
Alla fine del 2013, Europa e Stati Uniti erano i mercati principali per le materie plastiche biodegradabili. Secondo le statistiche, nel 2013 le materie plastiche biodegradabili in Europa e Nord America rappresentavano rispettivamente il 54% e il 28% del mondo.
La commissione ambientale del Parlamento europeo ha approvato un progetto per la riduzione dell'uso di sacchetti di plastica leggeri usa e getta nella prima metà di quest'anno. Il progetto propone che i 28 stati membri dell'Unione Europea ridurranno efficacemente l'uso dei sacchetti di plastica in due fasi per raggiungere l'obiettivo di ridurre dell'80% l'uso di sacchetti di plastica ultrasottili nel 2010 rispetto al 2010. Questo la risoluzione dovrebbe aumentare notevolmente la domanda del mercato di materie plastiche biodegradabili e si prevede che creerà enormi opportunità di crescita per i produttori collegati nei prossimi cinque anni. [3]
6 modifica dei problemi correlati
Tuttavia, sebbene ci siano molte ricerche e relazioni su materie plastiche degradabili, molti problemi specifici non possono essere risolti e la promozione è estremamente difficile e le prospettive non sono ottimistiche. I motivi sono i seguenti: in primo luogo, poiché il sacchetto di plastica degradabile ha una capacità di carico ridotta, non può soddisfare i requisiti dei clienti per un carico maggiore e un uso ripetuto; in secondo luogo, il colore del sacchetto di plastica degradabile è tenue e giallo e la trasparenza è bassa, dando la sensazione di essere pulita e sgradevole. L'uso non è garantito; il terzo è il prezzo elevato, perché l'attività è gratuita, quindi il costo è inaccettabile.
Un altro esempio è quello di risolvere il problema dell'inquinamento ambientale delle scatole da pranzo fast food EPS. Prova a sostituirlo con un pranzo al sacco di carta o un pranzo al sacco in plastica degradabile. Tuttavia, per i seguenti motivi, è estremamente difficile da promuovere: in primo luogo, l'EPS è ad alta intensità, leggero e buono nella conservazione del calore; secondo, il prezzo del pranzo al sacco di carta è da 1,5 a 2,5 volte quello dell'EPS; terzo, anche se viene utilizzato un lunch box in PP, le sue prestazioni sono migliori rispetto a quelle dell'EPS. Le autorità cinesi hanno richiesto l'uso di fibre vegetali per produrre stoviglie usa e getta anziché EPS. Tuttavia, poiché un hot melt polimerico viene utilizzato nel processo di stampaggio di tali articoli per la tavola in fibra vegetale, sussiste ancora un problema di manipolazione e un problema di controllo del contenuto del pesticida rimanente negli articoli per la tavola in fibra vegetale.
Pertanto, c'è ancora molta strada da fare per sviluppare e ricercare materie plastiche degradabili. Lo sviluppo dell'industria delle materie plastiche biodegradabili sta affrontando cinque problemi principali. Il primo è che la tecnologia non è abbastanza matura e le prestazioni dei prodotti in plastica degradabili non possono soddisfare pienamente le varie esigenze dei consumatori. Sebbene ci siano molte varietà di materie plastiche biodegradabili sul mercato, le proprietà meccaniche e di lavorazione di ciascun materiale sono solo importanti in un aspetto e ci sono ancora delle carenze nelle prestazioni complessive. Allo stato attuale, la forza della ricerca sulla lavorazione di prodotti in plastica degradabili in Cina è ancora debole. La maggior parte delle imprese si concentrerà sulla sintesi dei materiali, ignorando lo sviluppo della lavorazione del prodotto e alcuni utensili per alimenti e bevande in plastica biodegradabile sono resistenti al calore, all'acqua e ai macchinari. La forza è lontana dai tradizionali prodotti in plastica.
Il secondo è il problema dei costi. Il prezzo dei prodotti di plastica biodegradabili è ancora difficile da basare con il petrolio
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