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赚疯了?年产5000万吨生物基PET……

PET(聚酯)是世界上消费量最大的热塑性塑料之一,可用于化学纤维、容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等多个领域,目前约占全球塑料市场的18%,年产量约为5000万吨。

传统PET生产是以对苯二甲酸、乙二醇为原料,先后经过酯化、缩聚反应制得,制备聚酯所需原料中,对苯二甲酸需求占比达到70%,因此传统聚酯生产对原油需求量大,并且生产过程中会排放出大量二氧化碳,为应对能源危机、实现碳中和,新型聚酯生产方式受到关注。

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生物基PET

生物基PET以农作物秸秆、玉米、木质纤维素等生物质材料为原料生产,在调整能源结构、降低碳排放、可持续发展、提高产品安全性等方面具有重要意义。根据LCA结果显示,生物基PET生产过程的温室气体较之于传统化石基PET生产工艺要低70%

目前全球研究与应用生物基聚酯的机构与企业数量不断增多,主要代表机构有丰田通商、三得利集团、芬欧汇川、Anellotech公司、Virent公司、Plastipak公司、日本东丽、日本帝人、中原大化等。在全球生物基塑料仅占每年塑料生产总量的1%的市场环境下,生物基PET及其下游产品市场前景很大。

可口可乐

2021年,可口可乐推出全植物基PET瓶原型,由植物原料转化成的糖和植物基对二甲苯的混合物转化成植物基对苯二甲酸制成,这种瓶子是首个示范规模生产下由植物基对二甲苯制成的饮料包装材料,在外观、功能和再生上都和传统的石油基PET没有区别,而且瓶子在现有的回收基础设施内是可回收的。可口可乐公司消费全球PET聚酯容器市场约占16%,可口可乐对新材料的开发使用对整个PET行业产生巨大影响。

三得利集团

2022年, 三得利集团宣布制造出100%由植物基材料制成的PET原型瓶。原型瓶是通过结合 Anellotech 的技术制成的,上游的对苯二甲酸已转化为植物基PTA,以及预先存在的由糖蜜制成的植物基乙二醇。公司承诺到2030年,所有产品包装将在全球范围内使用100%可持续PET塑料瓶,并将石油基塑料从其供应链管理中剔除。此次生物基材质的PET原型瓶,是其实现2030年愿景的关键一步,该瓶也标志着三得利与美国可持续技术公司Anellotech长期合作获突破。

丰田通商

2010年,丰田通商与Petrobras签订了生物乙醇的长期出口合同。从2012年起,约140万立方米的甘蔗基生物乙醇,被供应给丰田通商株式会社在台湾地区的生物PET聚酯业务。包括生物乙醇的采购、生物乙二醇的生产、PET的制取以及生物PET的销售。

Neste

Neste 已与三得利、ENEOS 和三菱公司合作,以商业规模生产由可再生Neste RE™制成的 PET树脂。Neste RE 是 Neste 的聚合物生产原料,100%由废食用油生物基原材料制成,作为 Neste 在日本的新合作伙伴,ENEOS 将在其位于日本冈山的水岛炼油厂使用基于 Neste RE 的生物中间体生产生物 PX。然后生物 PX 将转化为 PTA,随后转化为 PET 树脂,供三得利用来制造 PET 瓶。

02

上游原料-生物基对苯二甲酸

Gevo公司

美国Gevo公司使用棕榈油为原料通过异丁醇合成生物基PX,进而制得生物基PTA。目前,日本东丽公司已使用Gevo的生物基PX制得PTA,并利用生物乙二醇成功合成了100%的生物PET,产品性能据称与石油基聚酯相似。东丽将通过此次合作开发生物基PET量产技术,并计划推出商业化产品。

Anellotech公司

美国Anellotech公司以废置的木料、米秸壳、甘蔗或甘蔗渣等非粮食生物质为原料,在无氧加热条件下直接制备混二甲苯(BTX),进而制得PTA和聚酯等化工系列产品。反应装置主要由气体循环过程和催化环化系统两部分组成,工艺过程紧凑,可在低压条件下运行,加上高效的催化系统,可实现成本的优化。

日本东丽工业公司

2011年,东丽采用美国Gevo公司以生物质为原料合成的对二甲苯,成功试制出完全采用生物质原料的PET纤维。植物含量100%的PET纤维化“在全球尚属首次”。

Virent公司

Virent公司已采用低成本途径来生产生物基对二甲苯。Virent公司开发的BioForm-PX技术旨在生产100%生物基PET,研究初期使用玉米、甘蔗和甜菜做原料,目前其原料结构已转向非粮食生物质如甘蔗渣、玉米秸秆和草料等,原料供给摆脱了农作物生长周期的影响。2019年Virent公司与英国BP公众有限公司签订协议合作生产生物基PET产品,其后,又与日本东丽(Toray)公司合作拟于2022年扩大生物基PET的生产规模。

03

上游原料-生物基乙二醇

生物基乙二醇是以糖或其它非粮资源的生物基产品为原料转化而来,相比于石油基乙二醇,生物基乙二醇具有工艺流程短、环保性高、原料选择灵活度高等优势。全球范围内,生物基乙二醇产能主要集中在北美、欧洲等地区,相关生产企业有Braskem、Avantium、UPM芬欧汇川、中原大化等。

Avantium

从植物性工业糖中生产乙二醇是Avantium的主要业务和技术之一,2021年,Avantium和科胜甜菜公司成立合资企业,目标建成为世界一流的生物基乙二醇生产商,计划于2025年运营。该合资企业有望成为世界一流的生产商。该合资企业的目标是成为世界一流的生物基乙二醇生产商,为无化石燃料的未来做出积极贡献。

芬欧汇川

十多年来,芬欧汇川一直在制定和执行一项战略,以建立世界上第一个工业规模的生物精炼厂来生产可再生化学品。芬欧汇川正在投资7.5亿欧元,在德国萨克森-安哈尔特州的 Leuna 建立一个工厂,将可持续来源的实木转化生物单乙二醇和基于木质素的可再生功能性填料。该生物炼制厂的目标是每年共生产22万吨,预计在2024年投产。

Braskem

2022年,Braskem和Sojitz开展合作,专注于生物基乙二醇和丙二醇的生产和市场开发。双方将根据今年技术开发的进度,计划建设三个工厂,第一个工厂将在2025年投产。2017年,Braskem与科学家开始研发生物基乙二醇产品,第一个样品在2020年生产。

中原大化

2021年,中原大化秸秆糖制乙二醇中试项目设备安装完成,秸秆糖制乙二醇中试装置以生物质秸秆糖水溶液和氢气为原料,在高温高压、釜式反应器中催化转化获得粗乙二醇,然后通过精馏得到优等乙二醇产品,同时副产工业级丙二醇等,技术来源与大化所,产品规模为乙二醇746.8吨/年,丙二醇194.4吨/年。

04

产业发展预测

无论从经济效益和环境保护角度看,不管是部分生物基PET还是100%生物基PET,都能依托传统PET的加工工艺与装备进行生产是一种趋势。为了降低成本,生物基乙二醇、对苯二甲酸单体也需要融入技术水平相对先进的传统PET生产工艺中。另外从成本来看,生物基生产成本相对化石基PET是比较高的,达到了1.25倍到1.5倍,要想实现量产生物基PET,还需要相关技术开发方不断的努力,来减少生物基PET的工艺成本。

总的来说,在环保监管日益严格、市场消费升级的趋势下,生物基PET作为石油基PET的优良替代品,发展前景还是很好的,虽然生物基聚合物在其聚合物总量中占比尚小,未来相当长时期内将与传统聚合物产品同行,到2026年,全球生物基生物基PET市场规模将达到230亿元左右。

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标签: 行业趋势 PET 生物降解塑料


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