栏目导航

植物塑料原料进入商品化阶段

2014-5-6 11:01:33

价格高曾是生物塑料商品化时的一大障碍,不过,现在出现了比石油原料便宜2成的生物质原料。存在耐久性等课题的聚乳酸也在改质技术的推动下,开始进行用途开发。

以植物为原料制备出来的生物塑料是一种碳中和材料,即便燃烧,也不会增加大气中实际的二氧化碳量,而且还有助于节约石油资源。随着人们环保意识的提高,生物塑料从2000年代开始慢慢普及,但因其居高不下的价格,并未广泛渗透到社会中。

不过在最近,随着量产技术开发活动的推进,比以石油为原料的塑料更便宜的植物塑料原料逐渐开始商品化。

利用酵母菌的力量简化工序

三井物产决定与2009年入股的加拿大生物风险企业BioAmber合作,量产以植物为原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油产品为原料,作为隔热材料和粘合剂等原料之一使用。

其中,具有代表性的用途是作为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的原料,PBS是一种具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。

三井物产与BioAmber将投资约125亿日元,在加拿大安大略省建设年产能为3万吨、全球最大规模的生物琥珀酸的商业工厂。预定2015年1月底完工,生产步入正轨后,预计其价格会比从石油中提取的琥珀酸低2成左右。

琥珀酸可用于入浴剂和食品添加剂等广泛用途。如果业务顺利增长,将把年产能扩大到5万吨。

全球已有多家生物风险公司开始生产生物琥珀酸,不过都是年产能为1万吨的级别。三井物产和BioAmber预计新工厂的生产成本会比其他公司低1成左右。

生物琥珀酸的制备方法是,使从玉米中提取的糖分(葡萄糖)在菌类的作用下发酵。与利用原油制造相比工序更少,因此可低成本制造。新工厂邻近北美被称为“玉米带”的一大玉米产地,可低价采购从玉米中提取的葡萄糖。

另外,BioAmber还拥有美国大型粮食制造商嘉吉(Cargill)新开发的酵母菌的专有使用权。利用这种酵母菌,可较以往的制造方法简化工序,降低成本。

以往的制造方法在发酵葡萄糖时,发酵层中的酸度会升高,妨碍菌的活动,因此必须添加中和剂(氨)。而发酵结束后必须去除中和剂,提炼琥珀酸。但新开发的酵母菌耐酸性强,无需使用中和剂。

三井物产生物化学事业室主任荒木英知说:“人们肯花高价钱购买环境负荷低的生物原料的时代结束了。现在做业务的前提是发挥‘植物提取’特有的优势”。

从2003年开始开展生物可降解塑料PBS业务的三菱化学将于2015年在泰国启动年产能为2万吨的PBS生产设备。此前一直使用从石油中提取的琥珀酸作为原料,而今后将采用三井物产的生物琥珀酸。

目前,PBS主要用于可埋入农田中处理的农业用薄膜,以及可直接掺入堆肥中的生活垃圾用垃圾袋等。

三菱化学还在拓展PBS在要求高功能性和卫生性的食品包装等领域的用途。使用源自植物的原料,可以提高作为放心、安全的环保材料的附加值。现已得到泰国最大的咖啡连锁店“CafeAmazon”的采用。该咖啡店采用的是用三菱化学生产的采用PBS涂层的生物可降解纸杯。

将熔点低变为优点

此外,涉足代表性生物塑料——聚乳酸业务的帝人公司计划利用自主开发的改质技术,开拓聚乳酸的新用途。

在日本最大规模的家电商场——友都八喜多媒体秋叶原店,乘扶梯上二楼后,首先映入眼帘的是家用3D打印机卖场。3D打印机的价格仍然高达十几万日元,因此每月只能卖出几台,但出于爱好想使用的人在稳步增加。

实际上,家用3D打印机的造型原料就使用了聚乳酸。将盘成卷的带状聚乳酸一点一点加热熔化,从自动移动的细喷嘴顶端喷出来制作立体物品。聚乳酸的熔点约为170℃,在塑料中比较低。由于能低热熔解,因此很适合作为家用3D打印机的耗材。

不过利用时也存在难点,那就是聚乳酸具有水解性,会与空气中的水分发生反应,放久了容易变质。

虽然添加碳化二亚胺化合物添加剂能够抑制水解,但这种添加物与树脂发生反应时,会产生刺激眼睛和呼吸器官的有害气体异氰酸酯。用3D打印机加热后,这种气体可能会在室内扩散。

因此,帝人开发出了具有特殊分子结构、完全不释放异氰酸酯气体的“环状碳化二亚胺化合物”,可用于以聚酯系为中心的广泛塑料,已从2013年开始对外销售。作为新的环保材料,还打算在欧美和中国销售。

帝人还计划面向3D打印机用途,投产混有环状碳化二亚胺化合物的聚乳酸,在2015年涉足3D打印材料市场。该公司环境能源、先进材料业务推进组组长内山昭彦表示,“仅凭‘取代石油塑料’这种想法并不能使生物塑料普及。我们打算发挥聚乳酸的特性,开发即便在利基市场上也能深入渗透的用途”。

生物塑料可以说是环保材料的代表,今后将在价格和功能两方面完成进化。

网站首页 | 宏鑫简介 | 产品中心 | 新闻中心 | 留言反馈 | 资质证书 | 联系宏鑫
有事点这里