萌芽阶段的生物塑料市场

Angelica Buan在报告中指出,生物基塑料市场预计将成为一个百万美元的工业,而塑料领域对可持续发展的承诺继续成为推动其成长的一股强大动力。

人类主要依赖植物作为其食物的来源,所呼吸之空气的催化剂,以及所生活之环境的骨干。现在,人类使用植物作为塑料的原料,在工业方面使用农作物、生物质和藻类等可再生资源制造产品。
根据BCC Research的一项报告,生物质塑料或生物塑料,依赖全球5亿公顷农业用地面积大约0.01%。这家英国研究公司预测,生物塑料生产从2015年到2020年,将增长271%,消耗将近0.04%的农产品,并在2020年时占全球农业用地约0.04%。
另一家英国研究公司Smithers Rapra,将今年的全球生物聚合物消耗量定在218万吨,由于原材料的获得,如甘蔗、玉米和其他有用的农作物,技术的可用性及有利于生物塑料的政策,其增长速度各不相同。该公司说,到了2021年,全球生物聚合物的需求预计将增加到大约600万吨,以每年大约19%的速度增长。 
 
对植物基包装的需求
全球生物塑料市场受到可再生资源、生物质和生物基原料,如淀粉和蔬菜作物衍生物的出现驱动。在2015年,生物基生物塑料占全球市场生物塑料市场逾80%,用于包装和家用产品等多种用途,减少对石油基塑料的过度依赖。
根据Smithers Rapra,非耐用和半耐用的生物聚合物应用占据超过75%的市场。这些应用通常为一次性使用,最终往往留在垃圾填埋场。经过一段时间后,可生物降解产品在天然存在的微生物的帮助下自然降解。它是从环境中去除废物,将有机物质分解成可被其他生物体使用的营养物的一个重要方式。由于这个原因,生物降解性被认为是重要的应用驱动力 – 一些生物聚合物很好的符合此特性,特别是PLA、PHA、PBS和一些其它脂族聚酯及淀粉化合物。
Persistence Market Research引用一份研究报告指出,食品和饮料是生物塑料包装市场的主要驱动力,占2014年至2020年的年均复合增长率将近37%。
主要食品公司如Coca ColaDanoneHeinzNestlé,已经采用植物基包装,从而进一步扩大生物塑料的市场潜力。这些公司组成生物塑料原料联盟(BFA),连同FordNikeProcter & GambleUnilever 和世界自然基金会(WWF)等其他消费品牌公司。
生物塑料原料联盟支持负责开发植物材料制成的塑料,帮助生物塑料工业建立一个更可持续的未来。生物塑料原料联盟的主要重点是指导负责挑选和采收原料,如用于制造塑料的甘蔗、玉米、芦苇和柳枝稷等农业材料。该集团也处理对土地利用、粮食安全和生物多样性的潜在影响。 
 
糖衍生材料掀新篇章
今年,荷兰的生物基工业材料专家Avantium和德国的化工集团BASF建立了一个数百万欧元的投资伙伴关系,利用植物的果糖生产制造塑料的植物基化学呋喃二甲酸(FDCA)。新合资企业名为Synvina,也将销售以新的化学构建块FDCA制造的新聚合物聚乙烯(PEF)。
总部设在阿姆斯特丹的合资企业在BASF 位于比利时安特卫普的工厂,设定的产能高达5万吨/年,并授权技术用于工业规模生产。  
由FDCA生产的PEF是一种多用途的聚酯,可用于包装、工程塑料、涂料和纤维。
根据BASF,在包装用途上,PEF提供更好的特性,例如与传统的塑料相比,它能改善二氧化碳和氧气等气体的阻隔性能,从而延长包装产品的保质期。它也提供更高的机械强度,可生产更薄的PEF包装并使用更少的资源。PEF适用于箔袋、碳酸和非碳酸软饮料的瓶子、水、乳制品、调味果汁和运动饮料、酒精饮料以及个人和家庭护理产品。  
FDCA 也可以加工成用于工程塑料和纤维的聚酰胺,用于泡沫塑料、涂料和粘合剂的聚氨酯,以及用于个人护理产品和润滑剂的酯。
Synvina正与ToyoboMitsui Chemical等公司,以及参与PEF 瓶联合开发平台的公司,包括奥地利的吹塑瓶专家,Alpla,Coca Cola和Danone一起合作,进一步提高FDCA的应用潜力。 
另一家总部位于荷兰的主要生物塑料生产商Corbion,其生物塑料市场地位正沿着一个可持续发展的曲线进前。它最近发表了一份白皮书,概述了公司在原料选择方面的立场,以及土地利用、原料效率和粮食安全等问题。Corbion表示,可以成功地识别和管理使用生物基原料生产塑料的问题,以及这些生物基、可再生原料的许多好处远远超过它们的挑战。
在生产生物塑料如聚乳酸(PLA),Corbion的主要农业材料是在泰国种植的甘蔗的原糖。其次,Corbion也使用在欧洲种植的甜菜作为它在西班牙的工厂的原料。随着其内部流程产量显着的改善,该公司说,它只需使用1.6公斤原糖就能生产1公斤的PLA。
同样的,推出一个全新的品牌名称Luminy,成为此创新策略的一部份。Corbion指出,它涵盖了整个PLA系列,包括高热和标准的PLA树脂,适合最常见与不同分子量的塑料生产技术。
此外,Corbion也在白皮书中强调消费品使用生物基塑料的好处。它说,可生物降解的生物塑料可在使用寿命结束时转换回二氧化碳、水和无害物质。它补充说,“若最终产品的机械回收不可行(或不再可行),这是一个很好的选择。”同样值得注意的是,使用生物塑料遏制了对化石燃料的依赖,并因此而支持一个循环,以地方经济为本,提供多个使用寿命结束的选项。
 
支持使用淀粉
总部位于意大利的生物塑料和生物化学品制造商Novamont Group已经开发出本身的技术,利用朝鲜蓟的近亲,刺菜蓟的根生产羟甲基糠醛、呋喃二甲酸和聚合物供自产自用。 
根据Novamont,“这是一个复杂的综合技术系统,可减低对环境的影响。其目的是创建一个示范系统,并由2018年起在某些初始应用中验证产品。” 
有关技术将能够生产供多种用途的第五代Mater-Bi生物塑料,例如载体和有机废物袋;新鲜水果和蔬菜的网;餐具;以及一系列软包装。前一代的Mater-Bi包括来自油的壬二酸和壬酸(第三代),以及来自使用细菌从糖生产的生物丁二醇(第四代)。 
仍然与PLA有关,纤维基材料制造商Ahlstrom正转向美国的单杯式咖啡市场,推出其供咖啡包使用的PLA基生物聚合物。
Ahlstrom 已经签署一项多年期协议,为加拿大的烘烤和包装咖啡产品公司Club Coffee供应其可生物降解的玉米淀粉衍生的PLA产品。该生物聚合物结合了其他天然纤维,提供良好的质量和过滤能力所需的耐压特性,以便阻止残留物通过。Club Coffee在其PurPod100 溶液中使用此材料,最近获得美国塑料工业贸易协会(SPI)颁发“创新生物塑料”奖。  
Ahlstrom说,它的PLA基材料也可用于茶包和其他食品包装解决方案。 
 
无毒溶液
藻类,生活在水里并对生态系统极为重要的简单植物。不过,类似海藻过度生长的情况,特别是有害藻华(HABs),可能产生毒素。然而,最近的研究结果提供了如何建设性地利用藻类的解决方案。
总部位于美国的非营利性国家藻类协会(NAA)正在推广藻类油作为生物燃料市场之替代原料的商业价值。该协会指出,藻类可以生产成高价值产品,举几个例子如化妆品、食品和生物塑料。
荷兰的Wageningen University & Research (WUR) 研究所也证实了藻类的这些好处,它是瓦赫宁根大学和瓦赫宁根研究基金会合作的成果。它说,可以从微藻获得高质量的油、蛋白质、色素、碳氢化合物和糖。  
WUR研究人员对两种海藻进行分析,发现从Ulva Lactuca海藻取得的PLA适合作为生物基软饮料瓶子的原料;而来自真江蓠海藻的多糖则可用于制造包装膜。
虽然海藻作为生物塑料材料的经济可行性仍有待建立,但是研究小组的分析显示,海藻培育具有环保的潜力。由瓦赫宁根经济研究的Sander van den Burg领导的研究小组认为,“海藻直接从水中提取营养,与种植玉米或甜菜不同,不使用污染肥料。海藻还具备不需要使用宝贵的耕地的巨大优势。”
因此,富有创业精神的企业家,如美国公司Effekt的董事经理Rob Falken和Bloom Holding正利用非食品可再生资源,如藻类来制造瑜珈垫和运动鞋等时尚的可销售产品,一点也不让人感到惊讶。Falken 与藻类生物制品生产商Algix及其首席执行员Mike Van Drunen (他也是Bloom Holdings的管理成员)一起合作,利用从美国和亚洲污水流收集的海藻生产含有约15%至60%藻类的柔性藻类泡沫塑料。  
这项创新具有生产其他产品的潜力。专家说,由于藻类生长在水中,不需要耕地,因此对藻类的需求增加可能比传统的农业更可持续。 
 
蓄势待发的增长
因此,生物塑料市场预计将继续蓬勃发展。虽然生物塑料具备庞大的市场潜力,但消费速度将取决于生产者能否快速地增长他们的生产能力,并以可接受的成本/性能水平满足市场的需求。预计生物聚合物领域将能适应一个增值的商业模式。 Smithers Rapra说,有别于炼油厂,生物精炼厂将能够处理许多不同类型的生物质,包括糖、纤维素和各种植物油。
其他增长动力来自立法,将促使或阻碍生产商制造生物聚合物,并将生物聚合物转换为实用的消费者最终用途物品。
原油价格自2000年起处于最低价水平,这使得生物聚合物对石油聚合物的竞争力略逊一筹;另一方面,难以预测的油价亦促使市场参与者寻找使用价格较易预测的原料制造的替代品。 
与此同时,环境问题越来越受到重视,而新的环境法规也加重了这个行业的成本,改变了消费者对可持续性的看法,为生物聚合物和再循环聚合物市场开拓了新市场。

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