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生物塑料新工艺将降低生产成本

作者:admin来源: 日期:2014-5-9 13:51:20 人气: 标签:90

  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。随著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,随著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。简化工序降低成本    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,可低价採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。
  泰国最大的咖啡连锁店CafeAmazon使用的纸杯用了PBS涂层,可以生物降解。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,而今后将採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的採用。该咖啡店採用的是用三菱化学生产的採用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。

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