یانگ ییهو از گوانگهوا وییه: مسیر فنی، مزایا و بازار آینده بازیافت شیمیایی پلی‌لاکتیک اسید

در سال ۲۰۰۶، با ظهور فناوری متن‌باز، فناوری چاپ سه‌بعدی (تولید افزایشی) در اروپا و ایالات متحده شروع به رشد کرد. با این حال، در آن زمان، چاپ سه‌بعدی هنوز یک زمینه تحقیقاتی بسیار خاص در کشور من بود و تازه در زمینه‌های صنعتی مانند ساخت هواپیما به کار گرفته شده بود.

پلی‌لاکتیک اسید (PLA) پلی‌استری است که از تخمیر نشاسته‌های گیاهی ذرت، کاساوا، نیشکر یا چغندر قند ساخته می‌شود. قندهای موجود در این مواد تجدیدپذیر به اسید لاکتیک تخمیر می‌شوند که سپس برای ساخت PLA استفاده می‌شود.

Guanghua Weiye (با نام تجاری "eSUN")در سال ۲۰۰۲ تأسیس شد و در ابتدا در زمینه‌های زیر تخصص داشت:لاکتات‌ها، پلی‌لاکتیک اسید (PLA) و پلی‌کاپرولاکتون (PCL)پس از پنج سال تحقیق و توسعه، شرکت گوانگهوا وییه تصمیم گرفت تا به عنوان یکی از مسیرهای اصلی توسعه خود، بر روی مواد چاپ سه‌بعدی تمرکز کند. در سال ۲۰۰۷، این شرکت اولین شرکتی در جهان شد که مواد مصرفی چاپ سه‌بعدی پلی‌لاکتیک اسید (PLA) را به صورت تجاری عرضه کرد و متعاقباً برند "eSUN" را تأسیس کرد که اکنون به یکی از برندهای پیشرو در جهان در زمینه مواد مصرفی چاپ سه‌بعدی تبدیل شده است. در سال ۲۰۰۶، این شرکت...بازیافت پلی لاکتیک اسید و استفاده مجدد با ارزش افزوده بالاتحقیق.

از یک سو، گوانگهوا وییه در حال گسترش افقی حوزه‌های کاربرد محصولات خود است و از سوی دیگر، به طور مداوم ادغام عمودی خود را تعمیق می‌بخشد و متعهد به ایجاد یک زنجیره صنعتی حلقه بسته سبز برای پلی‌لاکتیک اسید است.

در سال ۲۰۱۳، شرکت گوانگ‌هوا وییه (Guanghua Weiye) تأسیساتی با حقوق مالکیت معنوی مستقل در شیائوگان، استان هوبی، ساخت.«خط تولید لاکتید از بازیافت مواد شیمیایی با ظرفیت سالانه ۵۰۰۰ تن»در ابتدا یک سیستم فناوری حلقه بسته سبز تشکیل شده است که شامل سنتز و اصلاح مواد، کاربرد، هضم محصولات جانبی و بازیافت و استفاده مجدد از مواد شیمیایی پلیمری می‌شود.

در دسامبر 2023، گوانگهوا وییه (Guanghua Weiye) خرید 51.265٪ از سهام شرکت زیست‌مواد هنگتیان چانگجیانگ (Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd.) (که از این پس "هنگتیان چانگجیانگ" نامیده می‌شود) را تکمیل کرد و نقطه عطف مهم دیگری را برای گوانگهوا وییه از نظر توسعه سناریوی کاربرد افقی و گسترش زنجیره صنعتی عمودی رقم زد.

شرکت زیست‌مواد هنگتیان چانگ‌جیانگ، که عمدتاً در زمینه تحقیق و توسعه و تولید الیاف و محصولات پلی‌لاکتیک اسید فعالیت دارد، اکنون رسماً نام خود را به ... تغییر داده است.Yisheng New Materials (Suzhou) Co., Ltd.(که از این پس "مواد جدید ییشنگ" نامیده می‌شود)، گوانگهوا وییه نیز از طریق این خرید، فرآیند خرید خود را تکمیل کرد.زیست پزشکی، چاپ سه بعدی، الیاف سازگار با محیط زیست و بسته بندی سازگار با محیط زیستچهار طرح‌بندی اصلی برنامهو بیشتر باز شدالیاف پلی لاکتیک اسید (PLA) با بازیابی شیمیایی لاکتید و سپس ذوب مجدد آن به الیاف PLA تولید می‌شوند.یک زنجیره صنعتی حلقه بسته سبز.

یانگ ییهو گفت: «در انتهای زنجیره صنعتی، ما یک مرکز تولید سنتز لاکتید با ظرفیت ۵۰۰۰ تن در سال در شیائوگان، هوبئی ساخته‌ایم. علاوه بر استفاده از اسید لاکتیک به عنوان ماده اولیه، می‌توانیم از اسید پلی‌لاکتیک بازیافتی به عنوان ماده اولیه برای تولید لاکتید نیز استفاده کنیم. در انتهای زنجیره صنعتی، فناوری Yisheng New Materials از لاکتید به عنوان ماده اولیه برای تولید الیاف اسید پلی‌لاکتیک استفاده می‌کند. به این ترتیب، ما یک ارتباط بالادستی و پایین‌دستی در زنجیره صنعتی ایجاد کرده‌ایم و به مزایای مکمل در سطح فناوری دست یافته‌ایم.»

طبق گزارش European Plastics، در سال ۲۰۲۱، ظرفیت تولید جهانی مواد زیست تخریب‌پذیر ۱.۵۵۳ میلیون تن بوده است، در حالی که میزان تولید جهانی محصولات پلاستیکی ۳۹۰ میلیون تن بوده است.

این شکاف بزرگ به معنای چشم‌انداز وسیع بازار است.

در بحبوحه فشار جهانی مداوم برای کاهش و ممنوعیت پلاستیک، پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد زیست‌تخریب‌پذیر، در سال‌های اخیر چرخه گسترش ظرفیت جهانی را تجربه کرده است. از سال ۲۰۲۰، شرکت‌های بین‌المللی مانند TotalEnergies Corbion و Natureworks و همچنین شرکت‌های داخلی مانند Fengyuan Group، Hisun Biomaterials، Jindan Technology، Kingfa Science & Technology و Wanhua Chemical، همگی در حال استقرار ظرفیت تولید جدید برای بهره‌برداری از این فرصت توسعه بوده‌اند.

یانگ ییهو معتقد است کهاگرچه گسترش ظرفیت تولید مواد اولیه با سرعت بالایی در حال انجام است، اما ممکن است تقاضای نهایی برای عرضه جدید به طور کامل جذب نشده باشد.

یانگ ییهو گفت: «ارزیابی ما این است که ظرفیت تولید مواد اولیه بالادستی پلی‌لاکتیک اسید (PLA) نسبتاً سریع در حال افزایش است، اما اگر کاربردهای پایین‌دستی آن رونق نگیرد، بازار پایین‌دستی ممکن است جذب چنین افزایش زیادی در تولید مواد اولیه را دشوار بیابد.» «در واقع، ما از اوایل سال ۲۰۰۶ توجه خود را به توسعه سناریوهای کاربردی پایین‌دستی برای PLA و بازیافت شیمیایی مواد زائد آغاز کردیم، به این امید که حلقه‌های ضعیف در توسعه کلی صنعت را از این دو جنبه تکمیل کنیم. بنابراین، علاوه بر چاپ سه‌بعدی، ما به طور متوالی در زمینه‌های زیست‌پزشکی، الیاف سازگار با محیط زیست و محصولات زیست‌تخریب‌پذیر مستقر شده‌ایم و چهار طرح کاربردی اصلی را تشکیل داده‌ایم.»

«در سال‌های اخیر، با ممنوعیت و محدودیت جهانی پلاستیک‌ها و بلوغ روزافزون مواد زیستی، به ویژه فناوری مواد پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، ظرفیت بازار برای مواد زیست‌تخریب‌پذیر سازگار با محیط زیست به تدریج گسترش یافته است. ما همچنین تلاش بیشتری را برای گسترش کاربردها در این زمینه انجام داده‌ایم. اکنون، محصولات زیست‌تخریب‌پذیر یکبار مصرف و محصولات الیاف سازگار با محیط زیست ما پس از مواد مصرفی چاپ سه‌بعدی، به دومین عامل بزرگ رشد تبدیل شده‌اند.»محصولات لاکتات تولید شده از طریق بازیافت شیمیایی نیز به رشد سریعی دست یافته‌اند.یانگ ییهو توضیح داد: «شرکت‌های بزرگ تولیدکننده‌ی مواد مقاوم در برابر نور داخلی از محصولات لاکتات درجه‌ی الکترونیکی ما استفاده می‌کنند. حجم فعلی کم است، اما چشم‌انداز کاربرد آن امیدوارکننده است.»

اسید پلی لاکتیک ضایعاتی را می‌توان از طریق بازیابی شیمیایی یا مکانیکی بازیافت کرد.این زباله‌ها ممکن است حاوی آلاینده‌هایی باشند، اما اسید پلی‌لاکتیک را می‌توان از طریق... کنترل کرد.بازیابی شیمیایی از طریق پلیمریزاسیون حرارتی یا هیدرولیز برای تولید مونومرها.سپس آن را به اسید پلی لاکتیک جدید تبدیل می‌کنند. اسید پلی لاکتیک همچنین می‌تواند از طریق...ترانس استریفیکاسیون متیل لاکتات تولید می‌کنداین امر امکان بازیافت شیمیایی را فراهم می‌کند.

«مدل فناوری نوآوری تولید مشترک با پیکربندی X منحصر به فرد ما می‌تواند به ما در دستیابی به تنوع در منابع مواد اولیه و محصولات نهایی کمک کند و در نتیجه عملکردهای خط تولید را غنی‌تر سازد، به طور موثر کارایی سیستم تولید را بهبود بخشد و مصرف انرژی و هزینه‌ها را کاهش دهد. ما می‌توانیم لاکتید را از دو ماده اولیه، اسید لاکتیک یا اسید پلی لاکتیک بازیافتی، تولید کنیم و سپس آن را بیشتر پلیمریزه کنیم تا مواد زیستی مختلفی تولید کنیم.»با در نظر گرفتن بازیافت مواد اولیه پلی لاکتیک اسید به عنوان مثال، نتایج به دست آمدهلاکتید خالص‌سازی‌شده می‌تواند در مرحله بعدی پلیمریزاسیون برای تولید پلی‌لاکتیک اسید، پلی‌کاپرولاکتون یا پلی‌ال‌ها استفاده شود.محصولات جانبی که به خوبی خالص‌سازی نشده‌اند را می‌توان با اتانول واکنش داد تا لاکتات خالص شیمیایی تولید شود، یا لاکتید با خلوص بالا را می‌توان مستقیماً به عنوان ماده اولیه برای تولید لاکتات با خلوص بالا استفاده کرد.یانگ ییهو افزود.

در سال ۲۰۰۶، در حالی که بازار بر زیست‌تخریب‌پذیری پلی‌لاکتیک اسید و تبلیغ مزایای آن در زمینه محصولات یکبار مصرف متمرکز بود، شرکت گوانگهوا وییه (Guanghua Weiye) به تحقیقات بازیافت شیمیایی مواد پلی‌لاکتیک اسید پرداخت.

آیا بازیافت شیمیایی پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، که یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر است، معنادار است؟

یانگ ییهو گفت:تخریب، تا حدودی، به معنای نوعی اتلاف نیز هست.« »

در سال ۲۰۱۲، پس از شش سال پیشرفت‌های تکنولوژیکی، گوانگهوا وییه رسماً "..." خود را ارائه داد.روشی برای بازیابی پلی لاکتیک اسید جهت تهیه لاکتید تصفیه شدهاظهارنامه ثبت اختراع برای «و»با موفقیت در سال ۲۰۱۴ مجوز دریافت کرداین فناوری که برای اولین بار در جهان توسعه یافته است، می‌تواند با بازیافت پلی‌لاکتیک اسید، لاکتید با خلوص بالا به دست آورد و از محصولات جانبی آن نیز می‌توان برای تولید انواع استرهای اسید لاکتیک استفاده کرد و مشکل جهانی بازیافت و استفاده مجدد از مواد زیست‌تخریب‌پذیر را حل کرد و یک زنجیره صنعتی حلقه بسته برای تشکیل اقتصاد «چرخشی سبز» ایجاد کرد.

در همین حال، در سال‌های اخیر، صنعت به طور فزاینده‌ای متوجه دفع ناکافی پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر در پایان عمرشان شده است. طبق «گزارش تحقیقاتی ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و پشتیبانی از سیاست‌ها در مورد پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر» که به طور مشترک توسط دانشگاه تسینگهوا و سینوپک منتشر شده است، ۹۶.۷۷٪ از پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر در کشور من در نهایت سوزانده و دفن می‌شوند، ۳.۱٪ به محیط زیست نشت می‌کنند و تنها ۰.۰۰۷٪ وارد تأسیسات دفع بیولوژیکی پایین‌دست می‌شوند و کاملاً تجزیه می‌شوند.

دستورالعمل‌های SUP کمیسیون اروپا که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، ممنوعیت استفاده از پلاستیک‌های تجزیه‌پذیر اکسیداتیو، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر و پلاستیک‌های کمپوست‌پذیر را در محصولات پلاستیکی یکبار مصرف پیشنهاد کرد؛ دستورالعمل PPW که در سال ۲۰۲۲ منتشر شد، الزام می‌کند که تمام بسته‌بندی‌ها تا سال ۲۰۳۰ باید قابل بازیافت یا قابل استفاده مجدد باشند؛ و مقررات پیشنهادی مربوط به خودروهای فرسوده (ELV) که در سال ۲۰۲۳ منتشر شد، افزایش استفاده از مواد بازیافتی در خودروهای جدید را پیشنهاد کرد و تصریح کرد که خودروهای جدید باید حداقل ۲۵٪ پلاستیک بازیافتی داشته باشند.

این سیاست‌ها نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا مفاهیم کاهش، بازیافت و استفاده مجدد از پلاستیک را ترویج می‌دهد. با این حال، اجرای این سیاست‌ها همچنین گسترش ظرفیت تولید شرکت‌های پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر را محدود می‌کند و این سوال را مطرح می‌کند: آیا پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر هنوز آینده‌ای دارند؟

یانگ ییهو معتقد است که در زمینه خنثی بودن کربن، منبع زیستی پلی‌لاکتیک اسید (PLA) معنادار و ارزشمند است. بنابراین، در حال حاضر باید از مزایای ترسیب کربن زیستی PLA و سازگاری آن با محیط زیست بیشتر استفاده کنیم. از یک سو، باید محصولات بادوام PLA، مانند لوازم التحریر بادوام PLA و لیوان‌های سرامیکی براق PLA با تقلید بالا را توسعه داده و ترویج دهیم. از سوی دیگر،اهمیت بازیافت و استفاده مجدد پس از استفاده باید مورد تأکید قرار گیرد.。

از نظر فنی، بازیافت شیمیایی پلی‌لاکتیک اسید نسبت به سایر پلاستیک‌ها مانند PET و TPU مزایایی دارد.زیرا پلی لاکتیک اسید فقط یک مونومر به نام لاکتید دارد.پس از بازیافت، لاکتید با خلوص بالا را می‌توان از طریق فرآیند خالص‌سازی لاکتید به دست آورد. از دیدگاه اقتصادی،بازیافت پلی لاکتیک اسید می‌تواند جایگزین برخی از مواد اولیه نشاسته‌ای و شکری شود.این امر تا حدودی رقابت آینده بین مواد اولیه پلی لاکتیک اسید (PLA) و منابع انسانی برای غذا را کاهش خواهد داد.