Интервью с Ян Иху в рамках проекта «Биоэкология» | Гуанхуа Вэйе: Горизонтальное расширение и вертикальное углубление для создания экологически чистой замкнутой производственной цепочки полимолочной кислоты

В 2006 году, с появлением технологий с открытым исходным кодом, технология 3D-печати (аддитивного производства) начала набирать обороты в Европе и Соединенных Штатах. Однако в то время 3D-печать в моей стране все еще оставалась очень узкоспециализированной областью исследований и только начинала применяться в таких промышленных областях, как авиастроение.

В том же году компания Guanghua Weiye, основанная в 2002 году и первоначально специализировавшаяся на исследованиях и разработках таких продуктов, как сложные эфиры молочной кислоты, полимолочная кислота (PLA) и поликапролактон (PCL), после пяти лет разработок решила расширить свою деятельность на рынки конечного применения.

После тщательного исследования рынка компания Guanghua Weiye решила сделать материалы для 3D-печати одним из основных направлений своего развития. В 2007 году она возглавила глобальный запуск коммерческих расходных материалов для 3D-печати из полимолочной кислоты и создала бренд "eSUN".

За последние пятнадцать лет компания eSUN превратилась в ведущий мировой бренд расходных материалов для 3D-печати, продукция которого продается более чем в 100 странах. В то же время компания Guanghua Weiye активно расширяет свою деятельность в другие области применения, добившись быстрого роста в сегменте биоразлагаемых материалов, что позволило ей сформировать двухступенчатую модель развития: «3D-печать + экологически чистые биоразлагаемые материалы».

С одной стороны, компания Guanghua Weiye расширяет области применения своей продукции в горизонтальном направлении, а с другой — постоянно углубляет вертикальную интеграцию, стремясь создать экологически чистую замкнутую производственную цепочку для полимолочной кислоты.

В 2006 году компания Guanghua Weiye начала исследования в области переработки полимолочной кислоты (PLA) и ее повторного использования с высокой добавленной стоимостью. В 2013 году компания построила производственную линию с независимыми правами интеллектуальной собственности в городе Сяогань, провинция Хубэй, для производства 5000 тонн химически переработанного лактида в год, первоначально сформировав экологически чистую замкнутую технологическую систему, охватывающую синтез и модификацию материалов, их применение, переработку побочных продуктов, химическую переработку и повторное использование полимеров.

В декабре 2023 года компания Guanghua Weiye завершила приобретение 51,265% акций компании Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (далее именуемой «Hengtian Changjiang»), что стало еще одной важной вехой для Guanghua Weiye в плане развития горизонтальных сценариев применения и расширения вертикальной производственной цепочки.

Компания Hengtian Changjiang, занимающаяся в основном исследованиями, разработкой и производством полимолочных волокон и изделий, официально сменила название на Yisheng New Materials (Suzhou) Co., Ltd. (далее именуемая «Yisheng New Materials»). Благодаря этому приобретению компания Guanghua Weiye завершила формирование четырех основных направлений применения: биомедицина, 3D-печать, экологически чистые волокна и биоразлагаемые изделия, а также создала замкнутую зеленую производственную цепочку, включающую химическую переработку полимолочной кислоты и прямое прядение полимолочных волокон.

«На начальном этапе производственной цепочки мы построили в Сяогане, провинция Хубэй, завод по синтезу лактида мощностью 5000 тонн в год. Помимо использования молочной кислоты в качестве сырья, мы также можем использовать переработанную полимолочную кислоту для производства лактида. На конечном этапе производственной цепочки технология компании Yisheng New Materials использует лактид в качестве сырья для производства полимолочнокислого волокна. Таким образом, мы сформировали связь между начальным и конечным этапами производственной цепочки и достигли взаимодополняющих преимуществ на технологическом уровне».Ян Иху рассказал изданию Bio-based Ecology об этих зарубежных инвестициях.

Краткое описание Ян Иху:

Председатель совета директоров компании Shenzhen Guanghua Weiye Co., Ltd., вице-президент Комитета по биоразлагаемым материалам Китайской ассоциации производителей пластмасс, председатель Альянса технологий низкоуглеродной биопластиковой промышленности, член Национального технического комитета по стандартизации биооснованных материалов и биоразлагаемых продуктов, а также член Национального технического комитета по стандартизации методов контроля качества ключевых продуктов. В 2013 году был назван Forbes одним из пионеров науки в Китае, в 2014 году – ведущим специалистом в области научно-технического предпринимательства в провинции Хубэй, в 2015 году – одним из 10 самых влиятельных деятелей китайской индустрии 3D-печати, в 2016 году был отобран для участия в Программе содействия инновационным талантам Министерства науки и технологий, в 2017 году – в третью группу национальной программы «Десять тысяч талантов» для ведущих предпринимателей, а в 2018 году – одним из 10 лучших бизнес-лидеров в индустрии новых материалов. Он возглавил разработку международного стандарта 3D-печати ISO 5425:2023 «Технические условия использования нитей на основе полимолочной кислоты в аддитивном производстве» и участвовал в разработке национальных стандартов, таких как «Поликапролактон», «Полимолочная кислота» и «3D-печать PLA». «Расходные материалы». Он руководил и осуществлял многочисленные научно-технические проекты, финансируемые Национальной комиссией по развитию и реформам, Министерством науки и технологий провинции Гуандун и муниципалитетом Шэньчжэня. Он подал заявки на более чем 100 международных и национальных патентов на изобретения, более 60 из которых уже были выданы.

1. Глубоко укоренившись в сфере 3D-печати, компания создала всемирно известный бренд.

За последнее десятилетие мировой рынок 3D-печати пережил взрывной рост. Согласно отчету Wohlers Report 2023, объем мирового рынка 3D-печати в 2022 году достиг 18 миллиардов долларов, при этом среднегодовой темп роста составил 18,3%, что почти в восемь раз превышает показатель 2,288 миллиарда долларов в 2012 году.

С 2007 года компания Guanghua Weiye занимается исследованиями и разработкой материалов для 3D-печати. ​​Можно сказать, что Guanghua Weiye стала свидетелем изменения размера рынка 3D-печати с «сотни миллионов» до «десятков миллиардов» долларов США, а также воспользовалась возможностями развития, сделав eSUN известным брендом в мировой сфере расходных материалов для 3D-печати.

Решение компании Guanghua Weiye создать собственный бренд eSUN на самом начальном этапе развития материалов для 3D-печати стало решающим шагом.

«Когда мы занялись 3D-печатью в 2007 году, это был еще очень нишевый рынок. В то время у нас было два варианта: первый — работать по OEM-контрактам с производителями 3D-принтеров, а второй — продвигать собственный бренд. Мы выбрали двойной подход: с одной стороны, работали по OEM-контрактам с производителями 3D-принтеров, а с другой — создали и начали продвигать бренд eSUN», — объяснил Ян Иху.

По его мнению, успех бренда eSUN неразрывно связан с двумя аспектами усилий: во-первых, с непрерывными инновациями, постоянным предоставлением рынку новых продуктов, отвечающих потребностям потребителей, при одновременном улучшении качества, что позволяет запомниться потребителям и является основой для построения бренда. Во-вторых, Гуанхуа Вэйе также придает большое значение демонстрации имиджа бренда eSUN посредством маркетинга, повышая узнаваемость бренда за счет широкого участия в известных международных профессиональных выставках и маркетинговых мероприятиях.

В настоящее время у eSUN более 50 авторизованных агентов по всему миру, а маркетинговая сеть охватывает более 100 стран. В 2019 году eSUN начала создавать собственную трансграничную платформу электронной коммерции, и теперь ее собственные интернет-магазины представлены более чем в 15 странах Северной Америки, Европы и Азии. Быстрый рост онлайн-платформ трансграничной электронной коммерции способствует дальнейшему расширению влияния бренда eSUN.

«На самом деле, с развитием рынка расходных материалов для 3D-печати в моей стране многие конкуренты, стремящиеся быстро выйти на этот рынок, не уделяют должного внимания созданию бренда. Все используют один и тот же бренд «Сделано в Китае», а это значит, что, по крайней мере внешне, ваша продукция однородна. Однородность приводит к ценовым войнам. Создав бренд eSUN, мы избежали однородной конкуренции и внутренних ценовых войн, получили более высокую переговорную силу и разумную прибыль, что позволило нам постоянно инвестировать в НИОКР, улучшать качество, внедрять инновации в продукцию и формировать замкнутый цикл», — добавил Ян Иху.

Этот замкнутый цикл обеспечивает eSUN постоянным источником мотивации для самосовершенствования. В настоящее время ассортимент продукции eSUN охватывает две основные категории: филаменты для 3D-принтеров FDM и фоточувствительные смолы для фотополимерных 3D-принтеров SLA/DLP/LCD, насчитывающие более 90 наименований. Кроме того, компания активно разрабатывает полимерные порошковые материалы, такие как полимолочная кислота и поликапролактон, для порошковых 3D-принтеров.

Говоря о будущем 3D-печати, Ян Иху полон уверенности. Он считает, что после многих лет развития 3D-печать вступила в период стремительного роста, постепенно смещая акцент с производства прототипов на производство готовых изделий, с потребительских приложений на промышленные, с мелкосерийного производства на массовое, а также с отдельных материалов на комплексные решения. В ответ на эту тенденцию появляются новые бизнес-модели. В настоящее время, будь то замена неэффективных методов производства традиционными отраслями с помощью 3D-печати или разработка новых бизнес-моделей посредством 3D-печати+, открываются широкие перспективы.

В преддверии 2024 года, исходя из тенденций развития и динамики индустрии 3D-печати, компания eSUN продолжит придерживаться бизнес-философии «дифференцированного позиционирования и открытых инноваций», сосредоточившись на новых материалах, новых технологиях и новых областях применения для разработки разнообразных новых продуктов и достижения высококачественного развития бренда.

В частности, компания eSUN будет всесторонне оптимизировать характеристики высокоскоростной печати своих материалов, переходя от материалов общего назначения к инженерным и функциональным материалам, предоставляя пользователям отрасли высококачественные, экономически эффективные продукты с низким углеродным следом. Одновременно компания будет углубляться в новые технологии и процессы, используя свои сильные стороны в исследованиях и разработках полимолочной кислоты (PLA) и ее применении для разработки материалов для порошковой SLS-печати, обеспечивая индустриализацию порошковой печати PLA и предоставляя отрасли более экологичную альтернативу. Кроме того, eSUN будет активно расширять свое присутствие в различных областях применения, таких как интеллектуальное производство, стоматология, автомобильная электроника, ландшафтный дизайн, медицинские имплантаты и реабилитационная медицина, используя инновации в материалах для обеспечения более эффективного и устойчивого развития индустрии 3D-печати.

Расходные материалы для 3D-печати eSUN

2. Расширить области применения биоматериалов и исследовать новые перспективные направления.

Согласно данным Европейской ассоциации производителей пластмасс, в 2021 году мировая производственная мощность по выпуску биоразлагаемых материалов составила 1,553 миллиона тонн, а мировой объем производства пластмассовых изделий — 390 миллионов тонн.

Огромный разрыв означает огромные рыночные перспективы.

На фоне неуклонного глобального стремления к запрету и ограничению использования пластика, полимолочная кислота (PLA), как один из наиболее перспективных биоразлагаемых материалов, в последние годы переживает глобальный цикл расширения производственных мощностей. С 2020 года международные компании, такие как TotalEnergies Corbion и Natureworks, а также отечественные компании, такие как Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Science & Technology и Wanhua Chemical, активно наращивают производственные мощности, чтобы воспользоваться этой возможностью для развития.

Ян Иху считает, что, хотя расширение производственных мощностей по выпуску сырья идет полным ходом, поглощения новых поставок конечными потребителями может оказаться недостаточно.

«По нашей оценке, производственные мощности по выпуску полимолочной кислоты (PLA) на начальном этапе производства растут относительно быстро, но если не будет развито ее применение на последующих этапах, то рынку сбыта может быть сложно поглотить такой значительный рост производства сырья», — сказал Ян Иху. «Фактически, мы начали уделять внимание развитию сценариев применения PLA на последующих этапах производства и химической переработке отходов еще в 2006 году, надеясь восполнить слабые звенья в общем развитии отрасли в этих двух областях. Поэтому, помимо 3D-печати, мы последовательно внедряем технологии в области биомедицины, эковолокон и биоразлагаемых продуктов, сформировав четыре основных направления применения».

«В последние годы, в связи с глобальным запретом и ограничением использования пластика, а также с развитием биоматериалов, особенно технологии производства полимолочной кислоты (PLA), рыночные возможности для экологически чистых биоразлагаемых материалов постепенно расширяются. Мы также вложили больше усилий в расширение областей применения в этой сфере. Сейчас наши одноразовые биоразлагаемые изделия и изделия из эко-волокна стали вторым по величине драйвером роста после расходных материалов для 3D-печати, а наши лактатные продукты, производимые путем химической переработки, также демонстрируют быстрый рост. Крупнейшие отечественные компании по производству фоторезистов используют наши лактатные продукты электронного класса. Текущий объем невелик, но перспективы применения многообещающие», — пояснил Ян Иху.

Согласно промежуточному отчету компании Guanghua Weiye за 2023 год, сегмент экологически чистых биоразлагаемых материалов (включая биомедицинские, эковолоконные и биоразлагаемые продукты) продемонстрировал значительный рост выручки за отчетный период, увеличившись на 161,53% в годовом исчислении.

«Наша уникальная инновационная технологическая модель совместного производства в X-конфигурации помогает нам достичь разнообразия источников сырья и конечной продукции, тем самым обогащая функциональные возможности производственной линии, эффективно повышая эффективность производственной системы и снижая энергопотребление и затраты. Мы можем производить лактид из двух видов сырья: молочной кислоты или переработанной полимолочной кислоты, а затем дополнительно полимеризовать его для получения различных биоматериалов. Например, из переработанной полимолочной кислоты полученный хорошо очищенный лактид может быть использован на следующем этапе полимеризации для получения полимолочной кислоты, поликапролактона или полиолов, в то время как плохо очищенные побочные продукты могут реагировать с этанолом для получения химически чистых лактатных эфиров, или же высокочистый лактид может быть использован непосредственно в качестве сырья для производства высокочистых лактатных эфиров».Ян Иху добавил.

Штапельное волокно полимолочной кислоты, нить, нетканый материал

3. Приобретение компании Hengtian Changjiang придает новый импульс производству экологически чистых волокон.

Волокна из полимолочной кислоты (PLA) имеют долгую историю применения в текстильной промышленности. Еще в 1989 году японская компания Kanebo в сотрудничестве с Shimadzu разработала чистое пряденое волокно PLA Lactron™ и его смешанный вариант Corn Fiber™ (отсюда и название «кукурузное волокно»), которые были представлены на зимних Олимпийских играх в Нагано в 1998 году.

Впоследствии «кукурузное волокно», казалось, стало популярным трендом. Однако из-за низкой гидрофильности, высокой хрупкости, шероховатости и твердости на ощупь, раннее полимолочное волокно не получило широкого распространения и вместо этого использовалось в текстильной промышленности как нишевый вид волокна.

В последние годы, на фоне глобальных запретов и ограничений на использование пластика, «зеленый» тренд достиг и текстильной промышленности. Крупные компании и бренды начали уделять больше внимания сырьевым материалам и осваивать рынок экологически чистых материалов, а полимолочная кислота вновь привлекла внимание текстильной отрасли.

Ян Иху напомнил, что компания Guanghua Weiye начала исследовать полимолочную кислоту (PLA) и ее применение в 2006 году. Однако из-за длинной производственной цепочки было сложно интегрировать всю цепочку, сосредоточившись исключительно на сырье, что не позволило достичь крупномасштабного производства. С 2020 года компания Guanghua Weiye заметила, что рынок применения PLA-волокон становится все более активным благодаря государственной поддержке, и поэтому возобновила свои усилия в этом направлении.

«В 2021 году мы подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве с компанией Hengtian Changjiang для укрепления взаимодействия в таких областях, как модификация сырья, обработка волокна, расширение области применения и переработка волокна. После трех лет сотрудничества мы заложили прочную основу для дальнейшего сотрудничества с Hengtian Changjiang и добились хороших результатов. В 2023 году наши продажи на рынке экологически чистого волокна быстро росли, и благодаря сотрудничеству между двумя сторонами компания Hengtian Changjiang также получила прибыль. По совпадению, группа компаний Hengtian Fiber собиралась продать свою долю в Hengtian Changjiang, поэтому мы приобрели эту часть акций. Теперь Hengtian Changjiang стала членом Guanghua Weiye под новым названием Yisheng New Materials».

Согласно сообщениям, в первой половине 2018 года компания Yisheng New Materials заняла лидирующую позицию в создании первой в мире производственной линии с годовым объемом выпуска 10 000 тонн полимолочной кислоты, синтезированной из лактида и полимолочно-кислотного волокна, полученного методом экструзионного формования из расплава. Ее запатентованная технология «экструзионного формования полимолочной кислоты из расплава» снижает энергозатраты на 30% без нарезки и позволяет сэкономить 2100 юаней/тонну в целом.

«На начальном этапе производственной цепочки мы построили в Сяогане, провинция Хубэй, завод по синтезу лактида мощностью 5000 тонн в год. Помимо использования молочной кислоты в качестве сырья, мы также можем использовать переработанную полимолочную кислоту для производства лактида. На конечном этапе производственной цепочки технология компании Yisheng New Materials использует лактид в качестве сырья для производства полимолочнокислого волокна. Таким образом, мы сформировали связь между начальным и конечным этапами производственной цепочки и достигли взаимодополняющих преимуществ на технологическом уровне».

«Благодаря этому приобретению мы заполнили пробел в производственных мощностях в области полимолочнокислого волокна, завершили разработку четырех основных областей применения: биомедицина, 3D-печать, экологичные волокна и биоразлагаемые изделия, а также создали замкнутую зеленую производственную цепочку от химически переработанного полимолочнокислого лактида до производства полимолочнокислого волокна методом экструзионного формования», — сказал Ян Иху, комментируя приобретение.

Схема цикла производства PLA-волокна

4. Развивать химическую переработку отходов для создания экологически чистой замкнутой производственной цепочки.

В 2006 году, когда рынок был сосредоточен на биоразлагаемости полимолочной кислоты и рекламировал ее преимущества в области одноразовых изделий, компания Guanghua Weiye погрузилась в исследования по химической переработке материалов на основе полимолочной кислоты.

Имеет ли смысл химическая переработка полимолочной кислоты (PLA), биоразлагаемого материала?

Ян Иху сказал:«Разложение в некоторой степени также означает своего рода отходы».

В 2012 году, после шести лет технологических прорывов, компания Guanghua Weiye официально подала заявку на патент на «способ получения очищенного лактида из переработанной полимолочной кислоты», который был успешно одобрен в 2014 году. Эта первая в мире технология позволяет получать высокочистый лактид из переработанной полимолочной кислоты, а побочные продукты могут быть использованы для производства различных сложных эфиров молочной кислоты, решая глобальную проблему переработки и повторного использования биоразлагаемых материалов и создавая замкнутую производственную цепочку для формирования «зеленой циркулярной» экономики.

Между тем, в последние годы отрасль все чаще осознает ненадлежащую утилизацию биоразлагаемых пластмасс после окончания срока их службы. Согласно совместному отчету «Оценка воздействия на окружающую среду и поддержка политики в области биоразлагаемых пластмасс», опубликованному Университетом Цинхуа и компанией Sinopec, 96,77% биоразлагаемых пластмасс в моей стране в конечном итоге сжигаются и захораниваются на свалках, 3,1% попадают в окружающую среду, и только 0,007% попадают в последующие биологические хранилища и полностью разлагаются.

В руководящих принципах Европейской комиссии по одноразовым пластиковым изделиям, опубликованных в 2021 году, предлагалось запретить использование окислительно разлагаемых, биоразлагаемых и компостируемых пластиков в одноразовых пластиковых изделиях; Директива о пластиковой упаковке и отходах, опубликованная в 2022 году, требует, чтобы вся упаковка была пригодна для вторичной переработки или повторного использования к 2030 году; а предлагаемые правила утилизации транспортных средств, вышедших из эксплуатации, опубликованные в 2023 году, предлагали увеличить использование переработанных материалов в новых автомобилях, указывая, что новые автомобили должны содержать не менее 25% переработанного пластика.

Эти меры означают, что ЕС продвигает концепции сокращения использования пластика, переработки и повторного использования. Однако реализация этих мер также ограничит расширение производственных мощностей компаний, занимающихся биоразлагаемым пластиком, что поднимает вопрос: есть ли у биоразлагаемого пластика будущее?

Ян Иху считает, что в контексте углеродной нейтральности биооснованный источник полимолочной кислоты (PLA) имеет важное значение и представляет большую ценность. Поэтому нам следует шире использовать преимущества PLA в плане связывания углерода на биологической основе и защиты окружающей среды. С одной стороны, мы должны разрабатывать и продвигать долговечные изделия из PLA, такие как прочные канцелярские товары из PLA и глянцевые чашки из PLA, имитирующие керамику; с другой стороны, мы должны уделять особое внимание переработке и повторному использованию после применения.

«С технической точки зрения, химическая переработка полимолочной кислоты (PLA) имеет преимущества перед другими пластмассами, такими как ПЭТ и ТПУ. Это связано с тем, что PLA содержит только один мономер — лактид, который можно перерабатывать и очищать для получения лактида высокой чистоты. С экономической точки зрения, переработка PLA может заменить некоторые виды крахмала и сахара в качестве сырья, что в некоторой степени может смягчить проблему конкуренции сырья PLA с человеческими ресурсами в пищевой промышленности в будущем».

«С точки зрения переработки отходов, мы можем двигаться в трех направлениях в зависимости от их качества: высококачественные отходы, такие как промышленные отходы, могут быть физически переработаны путем регрануляции, например, хлопья от бутылок, которые после регрануляции могут даже использоваться в качестве сырья для производства волокна или модифицироваться добавками для использования в более низкокачественных целях. Для отходов, которые уже в некоторой степени разложились в процессе использования и утилизации, что привело к значительному снижению молекулярной массы, можно использовать химическую переработку для их расщепления на мономеры, которые затем могут быть реполимеризованы для получения полимолочной кислоты (ПЛА) или подвергнуты реакции с этанолом для получения сложных эфиров молочной кислоты. Для отходов очень низкого качества, где ни физическая, ни химическая переработка не являются экономически целесообразными, биологическая переработка посредством промышленного компостирования может разложить их на углекислый газ и воду, позволяя им снова участвовать в фотосинтезе. Органическое сочетание физической и химической переработки может стать очень важным источником сырья для будущего производства ПЛА», — предложил Ян Иху.

Сегодня линия по переработке лактида в рамках химической программы компании Guanghua Weiye мощностью 5000 тонн в год прошла промышленное внедрение и валидацию. Ян Иху сообщил, что в будущем компания также планирует расширить свои мощности по химической переработке полимолочной кислоты за рубежом.