Биопластмассы - Интерпластика 2015

Биопластмассы
Др. Михаэль Тилен/ Dr. Michael Thielen
Др. Михаэль Тилен/
Dr. Michael Thielen
Ответственный редактор
журнала bioplastics MAGAZINE
www.bioplasticsmagazine.com
• Издается на протяжении 10 лет
• первое и единственное отраслевое издание в мире,
посвященное исключительно биопластмассам.
• Основные темы:
Сырьевые ресурсы – переработка – сферы
применения – рынки – технологии утилизации –
политика – основные понятия.
• Издается только на английском языке
www.bioplasticsmagazine.com
Для представителей всех сфер бизнеса:
•
•
•
•
•
•
производителей сырья
представителей сферы переработки
потребителей
специалистов по технологиям утилизации
производителей марок
представителей оптовой и розничной торговли (полный цикл
сбыта), а так же
• представителей научной сферы, лоббистов, политиков и т.д.
Журнал `bioplastics` - это надежный информационный
инструмент, благодаря которому Вы всегда будете в курсе
самых современных разработок, сфер применения,
политической и экономической ситуации на рынках.
www.bioplasticsmagazine.com
Германия
США
Европа
Др.
страны
Рассылается более 3.000 зарегистрированных читателей в 90 странах
мира.
Объем печати тиража от 4.000 до 5.000 экземпляров (отдельные выпуски
до 8.000 экземпляров)
Остальные экземпляры распространяются на выставках K‘2013, NPE,
interpack, Chinaplas, Интерпластика, Упаковка, а так же на подобных
Конгрессах для специалистов по всему миру.
www.bioplasticsmagazine.com
Кроме того, мы организуем и проводим такие
мероприятия для специалистов, как:
• 2007 / 2009: 1-я и 2-я конференция PLA Bottle
Conference
• 2008 / 2012 / 2014 Конгресс PLA World Congress
• 2010 / 2013 B³: деловой завтрак `Bioplastics Business
Breakfast` в рамках выставки K
• 2015:
и
• 2016 Конгрессы PLA World Congress и PHA World
Congress
www.bioplasticsmagazine.com
Кроме того,
я - автор пособия
БИОПЛАСТМАССЫ
Основные понятия.
Сферы применения.
Рынки.
На немецком и английском языках.
www.bioplasticsmagazine.com
Я благодарю компании, чьи доклады в рамках
различных конференций, в том числе
организованных bioplastics MAGAZINE,
стали весомым вкладом, в частности,
в данную презентацию, а именно:
European Bioplastics e.V., Huhtamaki, NatureWorks,
Corbion, Avantium, FKuR, plasticker
Биопластмассы
Что такое биопластмассы?
(биопластик, биополимеры)
И для чего они нужны?
www.bioplasticsmagazine.com
1. Цены на нефть
Peak war > 140 $
Juli 2007
100
„Пиковая“ стоимость до 148 $
„Сегодня“ (08 января
2015) 53 $ (Brent)
„100-130 $
www.bioplasticsmagazine.com
1. Цены на нефть
Peak war > 140 $
Juli 2007
100
Во время последнего падения
(середина июня ‘14) цены на
сырьевые ресурсы
(PET, HDPE, PP, PS, PA6)
изменились лишь
незначительно
www.bioplasticsmagazine.com
2. Изменения климата
Общеизвестно, что во время сжигания продуктов
нефтепереработки (в том числе пластмасс) производятся
вредные выбросы в атмосферу
При сжигании продуктов, получаемых из возобновляемых
сырьевых ресурсов, в атмосферу выбрасывается столько
же CO2, сколько потребили растения, из которых они
произведены, в результате фотосинтеза в процессе роста.
CO2 - нейтральные…. не вызывают изменений
климата..... (не совсем чистые)
Ключевое понятие 12C / 14C баланс
www.bioplasticsmagazine.com
2. Изменения климата
Какое влияние оказывают технологии добычи
сланцевого газа/ фрэкинга (т.н. „Fracking“) на нефтяные
цены (или на традиционные энергоресурсы в целом) …
А так же на парниковый эффект …
Как минимум, данная технология вызывает множество
вопросов.
Многие эксперты считают данные разработки
исключительно опасными, или, как минимум,
неоднозначными.
www.bioplasticsmagazine.com
Что же такое биопластмассы…
A) Пластмассы из возобновляемых ресурсов,
таких как сахар или концентрат, полученных из самых
различных источников, целлюлозы, растительных масел
или отходов аграрного производства: листвы, стеблей
или картофельных очисток… (= на базе био-сырья)
Вне зависимости от того, био-разлагаемы они или нет!
www.bioplasticsmagazine.com
Что же такое биопластмассы …
B) Био-разлагаемые или компостируемые пластмассы
(Стандарт DIN 13432, ASTM 6400 и т.п.)
из возобновляемого
или невозобновляемого сырья (= из сырой нефти) !
www.bioplasticsmagazine.com
Что же такое биопластмассы …
Многие биопластмассы (но не все!) объединяют в себе
оба свойства, поскольку они:
произведены из возобновляемого сырья
И
являются био-разлагаемыми/ компостируемыми
www.bioplasticsmagazine.com
Что же такое биопластмассы?
из возобновляемого
сырья
био-PE, био-PP
PLA
био-PA
PHA (PHB...)
Ацетат целлюлозы TPS
био-полиизопрен Эфир целлюлозы
Био-разлагаемые/
...
...
Из не
возобновляемогоPE-LD, PE-HD
сырья
PP, PA, PS,
PVC, EVOH,
в т.ч. с oxoили другими
добавками...
не являются
био-пластмассами
компостируемые
Ко-полиэстер
(Ecoflex),
Поликапролактан,
PVA,
...
из сырья на основе
нефти
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
На основе био-сырья И био-разлагаемые/ компостируемые
(I)
PLA:
(Poly-Lactic-Acid или Poly-Lactide или полимолочная кислота)
Изготовлены способом ферментации из концентрата
(концентрат – молочной кислоты (lactic acid) – лактид полилактид)
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
На основе био-сырья И био-разлагаемые/
компостируемые (II)
PHA (полигидрооксиалканат):
вырабатываются микроорганизмами,
имеющими свойство «потреблять»
углерод и накапливать в себе энергию
в виде данного полимера
www.bioplasticsmagazine.com
Источник: Metabolix
(PHA, PHB, PHBV, PHBH, … )
разновидность полиэфиров, которые
Биопластмассы
Примеры:
На основе био-сырья И био-разлагаемые/
компостируемые (III)
Биопластмассы на основе концентрата:
Концентрат состоит из двух полимеров – амилозы и
амилопектина, может быть преобразован в пластмассу.
Амилоза
20
Амилопектин
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
На основе био-сырья И био-разлагаемые/
компостируемые (IV)
Биопластмассы на основе целлюлозы:
на основе древесной целлюлозы
(эфир целлюлозы и другие)
Ручка Biograde® (FKuR)
www.bioplasticsmagazine.com
Пленка NatureflexTM
(Пленки Innovia)
Биопластмассы
Примеры:
Не на основе био-сырья, НО био-разлагаемые/
компостируемые
Алифатические ко-полиэфиры
(PBAT)
Поли-бутиратадипинат-полиэтилен-
терефталат
напр. Ecoflex (BASF)
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
на основе био-сырья, НО НЕ био-разлагаемые/
компостируемые (I)
PA 11 (известны на протяжении многих лет, на основе
касторового масла)
PA 4.10, PA 6.10
(10 компоненты на основе касторки или сои
=> жирные кислоты)  частично на основе био-сырья
PA 5.10 (5 компоненты на основе глюкозы
при помощи => 1,5 диамин-пентан)  полностью на основе
био-сырья
И прочие полиамидыwww.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
на основе био-сырья, НО НЕ био-разлагаемые/
компостируемые (II)
Био-PE (на основе сахарного тростника => био-этанол =>
этилен …)
Био-PP (на основе сахарного тростника => био-этанол => …
когда он появится?)
PET (как минимум, частично на основе био-сырья: “Биобутылка, кока-кола, моно-этилен-гликоль на основе
сахарного тростника (~ 30 удельный вес %))
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
PET = 30% моно-этиленгликоль
(может производиться уже сегодня из возобновляемого сырья:
сахарного тростника – био-этанола)
+ 70% терефталатовой кислоты
(в принципе может производиться на основе био-сырья…)
Перспектива будущего…
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Примеры:
на основе био-сырья, НО НЕ био-разлагаемые/
компостируемые (III)
Пластмассы, которые произведены из (сегодня лишь
частично) мономеров на основе био-сырья, или т.н. `building
blocks`
напр. Био-PDOTM (1,3 Propan Diol) применяется например в
SoronaTM PTT (PolyTetra Ethylen Terephthalat)
(Текстильные материалы и инжекторное литье)
Био-полиизопрен
...
и другие
Биопластмассы
Примеры:
на основе био-сырья, НО НЕ био-разлагаемые/
компостируемые (IV)
Полиуретан
Полиол- компоненты / PUR производятся на протяжении
многих лет, например из соевого масла.
Ведется работа над био-изоцианатом
Дуромер
и здесь во многих случаях био-компоненты
(зачастую на основе сои) известны и применяются
на протяжении многих лет
Биопластмассы
Индивидуальные сочетания/ блэнды:
напр. на основе PLA и Co-полиэфира (PBAT)
Ecovio (BASF)
Bioflex (FKuR)
Bio-Loy (Sukano)
...
www.bioplasticsmagazine.com
Quelle: FKuR
Такие блэнды, как:
Биопластмассы
Индивидуальные сочетания/ блэнды:
напр. из PLA / PHA / воск Carnauba, минералы, …
Такие бленды, как:
Arboblend (Tecnaro)
(Proganic)...
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Рыночная статистика
www.bioplasticsmagazine.com
Рыночная статистика
 Объемы производства будут расти
дальше, с уровня 1,4 млн тонн
(2012) до более 6 млн. тонн в 2017
году
 Увеличится производство всех
категорий биопластмасс, больше
всего вырастут объемы
производства НЕ разлагаемых
био-пластмасс.
 Однако, необходимо учесть:
оценки основываются на
прогнозах. НЕ ВСЕ станут
реальностью.
 Непрерывный рост
www.bioplasticsmagazine.com
Сферы применения
биопластмасс
www.bioplasticsmagazine.com
Упаковка овощей и фруктов
Многочисленные готовые продукты
лотки, сетки, пакеты…
Продукты дольше сохраняют свежесть.
Сокращение потерь вследствие порчи и
более долгий срок реализации оказывают
положительное влияние на экологию
и экономику
Преимущество компостируемой упаковки:
Остатки продуктов питания и упаковки утилизируются
вместе. Нет необходимости сортировки испорченных
продуктов в торговле.
www.bioplasticsmagazine.com
Разновидности упаковки
(термоформы)
34
www.bioplasticsmagazine.com
Разновидности упаковки
(термоформы)
35
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы в
автомобилестроении
Пластмассы из возобновляемых
ресурсов – вовсе не новинка
Уже в 1910-х годах прошлого века
концерн Ford экспериментировал
с пластмассами на основе сои.
Первой разработкой, запущенной в
серийное производство, стал корпус
Фото:
Музей Генри Форда
катушки для T-модели, а так же дверца
багажника, укрепленная растительным
волокном пеньки
Сегодня Ford исследует возможности внедрения
компонентов для производства сидений, подголовников,
подлокотников из полиуретана, на 40% состоящего из
полиола на основе сои
Биопластмассы в
автомобилестроении
Ford 2008/2009
Одним из первых современных продуктов, начиная с 2008
года, стал Ford Mustang с применением полиуретана,
произведенного из полиола на основе сои.
По данным компании Ford, био-компоненты (на основе сои)
составляют около 5 % совокупной массы автомобиля.
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы в
автомобилестроении
Toyota является настоящим
“первопроходцем” в применении
PLA-материалов.
В модели „Prius“, считающейся самой экологичной
машиной в мире, крышка запасного
колеса произведена из PLA
на основе волокон кенафа.
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы в
автомобилестроении
Toyota является настоящим
“первопроходцем” в применении PLA-материалов.
Прочие компоненты из пластмасс на основе
био-сырья: обивка сидений, внутренние
и наружные пороги, боковая обивка
и новые коврики из PLA
Toyota официально провозгласила
цель: переход на “эко”-пластмассы во
внутренней отделке различных моделей,
которая до 60% должна будет состоять
из чистых биопластмасс.
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы в
автомобилестроении
Группе компаний Toyota так же
принадлежит брэнд Lexus.
В июле японская фирма Toray выпускает
представленную в 2009 году модель HS
250h с применением PLA- материалов для
салонных и багажных ковриков
Ежегодно Toray планирует использовать
200 тонн PLA- материалов для отделки
потолка и дверей, а за период до 2015 года
увеличить эти объемы до 5000 тонн.
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы в
автомобилестроении
На 40-м авто-шоу Tokyo Motor Show в октябре 2007 года
Mazda представила инновационные сферы применения PLAпластмасс под собственным брендом “Mazda Biotechmaterials”.
www.bioplasticsmagazine.com
“долгоиграющие” решения
например. в автомобилестроении
www.bioplasticsmagazine.com
Прочие
продукты с “долгим сроком службы”
FKuR
www.bioplasticsmagazine.com
Прочие
продукты с “долгим сроком службы”
Во всех представленных товарах с
долгим сроком службы (англ.: durable
applications) фактор био-разлагаемости
не играет роли, напротив:
в товарах с долгим сроком службы
(англ.: durable) ключевую роль играет
биологическое происхождение (на
основе возобновляемого сырья)
www.bioplasticsmagazine.com
А когда продукты уже
„отслужили своё“?
Опции завершения
жизненного цикла
продукции („End-of-life“)
www.bioplasticsmagazine.com
Существует целый ряд опций
завершения жизненного цикла
продукции („End-of-life“):
•
•
•
•
Компостирование
Рециклинг (переработка)
Сжигание
Депонирование
www.bioplasticsmagazine.com
Существует целый ряд
опций завершения жизненного цикла/
„End-of-life“:
Компостирование...
... там, где в этом есть смысл, или дополнительная
польза:
Например:
- Утилизация продуктовых отходов вместе с упаковкой,
- фиксаторы для помидор и т.п.
- укрывная пленка
- или в системах замкнутого цикла переработки, когда
целенаправленно собирается отсортированная масса;
при наличии и функционировании инфраструктуры для
компостирования.
www.bioplasticsmagazine.com
Существует целый ряд
опций завершения жизненного цикла/
„End-of-life“:
Рециклинг/ переработка
• на производстве: внутренний рециклинг/ переработка
предварительно отсортированных отходов (литья,
отходов прессования, решеток) - прекрасно
функционирует и широко применяется.
• Для PSC имеет смысл при наличии определенной
критической массы отходов
• Не менее важно: проблемы контаминации/
обеззараживания, напр. при утилизации PET-отходов
• Как работает автоматическая сортировка ...
www.bioplasticsmagazine.com
NIR= Near-Infra-Red
www.bioplasticsmagazine.com
www.bioplasticsmagazine.com
Quelle: Ed Kosior
Modifiziert: M. Thielen
Nextek Limited
Nicht
erkannt
www.bioplasticsmagazine.com
z.B. PLA
z.B. PET
Существует целый ряд
опций завершения жизненного цикла/
„End-of-life“:
Ручная сортировка?
• Благодаря специальной добавке
PLA-упаковка светится в темноте
www.bioplasticsmagazine.com
Существует целый ряд
опций завершения жизненного цикла/
„End-of-life“:
Химический рециклинг/ переработка
www.bioplasticsmagazine.com
Сокращение процесса
завершения жизненного
цикла продукции
PLA
Composting
Incineration
TM
Corn Mill
Lactic
Acid Plant
PLA Plant
www.lactic.com
www.bioplasticsmagazine.com
PLA
Converter
Distribution
Опции завершения жизненного цикла/
„End-of-life“ продукции:
Однако большинство экспертов отрасли сходится во
мнении, что необходимо накопление некой „критической
массы“ определенного сырья, в противном случае
оптимальным методом по-прежнему является
сжигание;
Тем не менее, с недавних пор в США фирма Bio-Cor
производит скупку PLA-отходов, для целей
последующего химического рециклинга. Подобным
бизнесом занимается компания Galactic в Бельгии, а так
же фирма RE│PLA Cycle в Германии.
www.bioplasticsmagazine.com
Биопластмассы
Выводы
www.bioplasticsmagazine.com
Выводы
• „Глобальная“ тенденция био-разлагаемость утратила
актуальность
- Каковы дополнительные преимущества био-разлагаемости?
• Био-сырье в качестве основы – главное качество
- Биопластмассы Drop-In (PET, PE, PA)
- Инновационные биопластмассы (напр. PEF, PLA, PHA, PBS)
• Уход от нефти – только на пользу окружающей среде
www.bioplasticsmagazine.com
Благодарим Вас за внимание
© 2015 Др. Михаэль Тилен/
Dr. Michael Thielen
Тел.: +49 02161 6884469
[email protected]
www.bioplasticsmagazine.com
www.bioplasticsmagazine.com