Yang Yihu của Guanghua Weiye: Lộ trình kỹ thuật, ưu điểm và thị trường tương lai của việc tái chế hóa chất axit polylactic

Năm 2006, với sự ra đời của công nghệ mã nguồn mở, công nghệ in 3D (sản xuất bồi đắp) bắt đầu phát triển mạnh mẽ ở châu Âu và Hoa Kỳ. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, in 3D vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu rất chuyên biệt ở nước tôi, và nó mới chỉ bắt đầu được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như sản xuất máy bay.

Axit polylactic (PLA) là một loại polyester được tạo ra từ quá trình lên men tinh bột thực vật từ ngô, sắn, mía hoặc củ cải đường. Đường trong các nguyên liệu tái tạo này được lên men thành axit lactic, sau đó được sử dụng để sản xuất PLA.

Quang Hoa Weiye (thương hiệu "eSUN")Được thành lập vào năm 2002, ban đầu chuyên vềLactate, axit polylactic (PLA) và polycaprolactone (PCL)Sau 5 năm nghiên cứu và phát triển, Guanghua Weiye quyết định tập trung vào vật liệu in 3D như một trong những hướng phát triển chính. Năm 2007, công ty trở thành đơn vị đầu tiên trên thế giới tung ra thị trường vật tư tiêu hao in 3D axit polylactic (PLA), và sau đó thành lập thương hiệu "eSUN", hiện đã phát triển thành một trong những thương hiệu hàng đầu thế giới về vật tư tiêu hao in 3D. Năm 2006, công ty bắt đầu...Tái chế axit polylactic và tái sử dụng có giá trị gia tăng caoNghiên cứu.

Một mặt, Guanghua Weiye đang mở rộng các lĩnh vực ứng dụng sản phẩm theo chiều ngang, mặt khác, công ty cũng không ngừng tăng cường tích hợp theo chiều dọc, cam kết tạo ra một chuỗi công nghiệp khép kín xanh cho axit polylactic.

Năm 2013, Guanghua Weiye đã xây dựng một cơ sở với quyền sở hữu trí tuệ độc lập tại Xiaogan, tỉnh Hồ Bắc."Dây chuyền sản xuất lactide từ quá trình tái chế hóa chất với công suất 5.000 tấn mỗi năm."Một hệ thống công nghệ khép kín thân thiện với môi trường đã được hình thành bước đầu, bao gồm tổng hợp và cải tiến vật liệu, ứng dụng, phân hủy sản phẩm phụ, và tái chế và tái sử dụng hóa chất polymer.

Vào tháng 12 năm 2023, Guanghua Weiye đã hoàn tất việc mua lại 51,265% cổ phần của Công ty TNHH Vật liệu sinh học Hengtian Changjiang (sau đây gọi là "Hengtian Changjiang"), đánh dấu một cột mốc quan trọng khác đối với Guanghua Weiye về phát triển kịch bản ứng dụng theo chiều ngang và mở rộng chuỗi công nghiệp theo chiều dọc.

Công ty TNHH Vật liệu sinh học Hengtian Changjiang, chủ yếu hoạt động trong lĩnh vực nghiên cứu, phát triển và sản xuất sợi và sản phẩm axit polylactic, nay đã chính thức đổi tên thành...Công ty TNHH Vật liệu mới Yisheng (Tô Châu)(sau đây gọi là "Yisheng New Materials"), Guanghua Weiye cũng đã hoàn tất việc mua lại thông qua thương vụ này.Công nghệ sinh học, in 3D, sợi sinh thái và bao bì thân thiện với môi trườngBốn bố cục ứng dụng chínhvà tiếp tục mở rộngSợi axit polylactic (PLA) được sản xuất bằng cách thu hồi lactide về mặt hóa học rồi nấu chảy lại thành sợi PLA.Một chuỗi công nghiệp khép kín thân thiện với môi trường.

“Ở khâu đầu nguồn của chuỗi công nghiệp, chúng tôi đã xây dựng một nhà máy sản xuất tổng hợp lactide với công suất 5.000 tấn/năm tại Xiaogan, Hồ Bắc. Ngoài việc sử dụng axit lactic làm nguyên liệu thô, chúng tôi cũng có thể sử dụng axit polylactic tái chế làm nguyên liệu để sản xuất lactide. Ở khâu cuối nguồn của chuỗi công nghiệp, công nghệ của Yisheng New Materials sử dụng lactide làm nguyên liệu để sản xuất sợi axit polylactic. Bằng cách này, chúng tôi đã tạo ra sự kết nối giữa khâu đầu nguồn và cuối nguồn trong chuỗi công nghiệp và đạt được lợi thế bổ sung ở cấp độ công nghệ”, ông Yang Yihu cho biết.

Theo Hiệp hội Nhựa Châu Âu, năm 2021, năng lực sản xuất toàn cầu các vật liệu phân hủy sinh học đạt 1,553 triệu tấn, trong khi sản lượng toàn cầu các sản phẩm nhựa là 390 triệu tấn.

Khoảng cách lớn này đồng nghĩa với tiềm năng thị trường vô cùng rộng lớn.

Trong bối cảnh nỗ lực toàn cầu không ngừng nhằm giảm thiểu và cấm sử dụng nhựa, axit polylactic (PLA), một trong những vật liệu phân hủy sinh học đầy triển vọng nhất, đã trải qua chu kỳ mở rộng năng lực sản xuất toàn cầu trong những năm gần đây. Từ năm 2020, các công ty quốc tế như TotalEnergies Corbion và Natureworks, cũng như các công ty trong nước như Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Science & Technology và Wanhua Chemical, đều đã triển khai năng lực sản xuất mới để nắm bắt cơ hội phát triển này.

Yang Yihu tin rằngMặc dù việc mở rộng năng lực sản xuất nguyên liệu thô đang diễn ra mạnh mẽ, nhưng nhu cầu sử dụng nguồn cung mới này có thể chưa được đáp ứng đầy đủ.

“Theo đánh giá của chúng tôi, năng lực sản xuất nguyên liệu thô axit polylactic (PLA) ở khâu đầu nguồn đang tăng trưởng khá nhanh, nhưng nếu các ứng dụng ở khâu cuối nguồn không phát triển mạnh, thị trường cuối nguồn có thể khó hấp thụ được sự gia tăng lớn về sản lượng nguyên liệu thô này”, ông Yang Yihu cho biết. “Trên thực tế, chúng tôi đã bắt đầu chú trọng đến sự phát triển của các kịch bản ứng dụng cuối nguồn cho PLA và việc tái chế hóa học các vật liệu phế thải từ năm 2006, với hy vọng bổ sung những mắt xích yếu trong sự phát triển tổng thể của ngành từ hai khía cạnh này. Do đó, ngoài in 3D, chúng tôi đã lần lượt triển khai trong các lĩnh vực y sinh học, sợi sinh thái và các sản phẩm phân hủy sinh học, hình thành bốn bố cục ứng dụng chính.”

"Trong những năm gần đây, với lệnh cấm và hạn chế sử dụng nhựa trên toàn cầu, cùng với sự phát triển ngày càng hoàn thiện của vật liệu sinh học, đặc biệt là công nghệ vật liệu axit polylactic (PLA), năng lực thị trường cho các vật liệu phân hủy sinh học thân thiện với môi trường đã dần được mở rộng. Chúng tôi cũng đã đầu tư nhiều nỗ lực hơn vào việc mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực này. Hiện nay, các sản phẩm phân hủy sinh học dùng một lần và sản phẩm sợi sinh thái của chúng tôi đã trở thành động lực tăng trưởng lớn thứ hai sau vật tư tiêu hao cho máy in 3D."Các sản phẩm lactate được sản xuất thông qua quá trình tái chế hóa học cũng đã đạt được sự tăng trưởng nhanh chóng."Các công ty sản xuất chất cản quang lớn trong nước đang sử dụng sản phẩm lactate cấp điện tử của chúng tôi. Hiện tại, khối lượng sử dụng còn nhỏ, nhưng triển vọng ứng dụng rất hứa hẹn," Yang Yihu giải thích.

Axit polylactic phế thải có thể được tái chế thông qua phương pháp thu hồi hóa học hoặc cơ học.Chất thải có thể chứa các chất gây ô nhiễm, nhưng axit polylactic có thể được kiểm soát thông qua...Thu hồi hóa chất thông qua quá trình trùng hợp nhiệt hoặc thủy phân để sản xuất monome.Sau đó, nó được chế biến thành axit polylactic mới. Axit polylactic cũng có thể được xử lý thông qua...Phản ứng chuyển hóa este tạo ra metyl lactatĐiều này cho phép tái chế hóa chất.

"Mô hình công nghệ đồng sản xuất cấu hình X độc đáo của chúng tôi giúp đạt được sự đa dạng về nguồn nguyên liệu và sản phẩm cuối cùng, từ đó làm phong phú thêm chức năng của dây chuyền sản xuất, nâng cao hiệu quả hệ thống sản xuất, giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí. Chúng tôi có thể sản xuất lactide từ hai nguyên liệu thô, axit lactic hoặc axit polylactic tái chế, và sau đó tiếp tục trùng hợp để sản xuất nhiều loại vật liệu sinh học khác nhau."Lấy việc tái chế nguyên liệu axit polylactic làm ví dụ, kết quả thu đượcLactide tinh khiết có thể được sử dụng trong bước trùng hợp tiếp theo để sản xuất axit polylactic, polycaprolactone hoặc polyol.Các sản phẩm phụ được tinh chế kém có thể được phản ứng với etanol để tạo ra lactat tinh khiết về mặt hóa học, hoặc lactua có độ tinh khiết cao có thể được sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu thô để sản xuất lactat có độ tinh khiết cao."Yang Yihu nói thêm."

Năm 2006, trong khi thị trường tập trung vào khả năng phân hủy sinh học của axit polylactic và quảng bá những ưu điểm của nó trong lĩnh vực sản phẩm dùng một lần, Guanghua Weiye đã dấn thân vào nghiên cứu tái chế hóa học vật liệu axit polylactic.

Liệu việc tái chế hóa học axit polylactic (PLA), một vật liệu có khả năng phân hủy sinh học, có ý nghĩa gì không?

Yang Yihu nói:Sự suy thoái, ở một mức độ nào đó, cũng đồng nghĩa với một dạng chất thải."

Năm 2012, sau sáu năm đột phá về công nghệ, Guanghua Weiye chính thức đệ trình "..."Phương pháp thu hồi axit polylactic để điều chế lactide tinh khiếtĐơn xin cấp bằng sáng chế cho "và"Đã được cấp phép thành công vào năm 2014.Công nghệ tiên tiến bậc nhất thế giới này có thể thu được lactide độ tinh khiết cao bằng cách tái chế axit polylactic, và các sản phẩm phụ cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại este axit lactic, giải quyết vấn đề tái chế và tái sử dụng vật liệu phân hủy sinh học trên toàn cầu, đồng thời tạo ra một chuỗi công nghiệp khép kín để hình thành nền kinh tế "tuần hoàn xanh".

Trong khi đó, việc xử lý không đúng cách các loại nhựa phân hủy sinh học sau khi sử dụng ngày càng được ngành công nghiệp nhận thức rõ hơn trong những năm gần đây. Theo "Báo cáo nghiên cứu đánh giá tác động môi trường và hỗ trợ chính sách về nhựa phân hủy sinh học" do Đại học Thanh Hoa và Sinopec cùng công bố, 96,77% nhựa phân hủy sinh học ở nước ta bị đốt và chôn lấp, 3,1% thải ra môi trường, và chỉ có 0,007% được đưa vào các cơ sở xử lý sinh học và phân hủy hoàn toàn.

Các hướng dẫn SUP của Ủy ban Châu Âu, được ban hành năm 2021, đề xuất cấm sử dụng nhựa phân hủy oxy hóa, nhựa phân hủy sinh học và nhựa có thể phân hủy thành phân bón trong các sản phẩm nhựa dùng một lần; Chỉ thị PPW, được công bố năm 2022, yêu cầu tất cả bao bì phải có thể tái chế hoặc tái sử dụng vào năm 2030; và các quy định về xe hết hạn sử dụng (ELV) được đề xuất, được công bố năm 2023, đề xuất tăng cường sử dụng vật liệu tái chế trong ô tô mới, quy định rằng ô tô mới phải chứa ít nhất 25% nhựa tái chế.

Những chính sách này cho thấy EU đang thúc đẩy các khái niệm giảm thiểu rác thải nhựa, tái chế và tái sử dụng. Tuy nhiên, việc thực hiện các chính sách này cũng sẽ hạn chế sự mở rộng năng lực sản xuất của các công ty sản xuất nhựa phân hủy sinh học, đặt ra câu hỏi: Liệu nhựa phân hủy sinh học còn có tương lai?

Yang Yihu tin rằng, trong bối cảnh trung hòa carbon, nguồn axit polylactic (PLA) sinh học có ý nghĩa và giá trị. Do đó, hiện nay chúng ta nên tận dụng tối đa ưu điểm về khả năng hấp thụ carbon sinh học và tính thân thiện với môi trường của PLA. Một mặt, chúng ta nên phát triển và thúc đẩy các sản phẩm PLA bền, chẳng hạn như văn phòng phẩm PLA bền và cốc sứ PLA bóng cao cấp; mặt khác,Cần nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tái chế và tái sử dụng sau khi sử dụng..

"Xét về mặt kỹ thuật, việc tái chế hóa học axit polylactic có nhiều ưu điểm hơn so với các loại nhựa khác như PET và TPU."Vì axit polylactic chỉ có một monome duy nhất, đó là lactide.Sau quá trình tái chế, có thể thu được lactide có độ tinh khiết cao thông qua quy trình tinh chế lactide. Về mặt kinh tế,Việc tái chế axit polylactic có thể thay thế một số nguyên liệu thô là tinh bột và đường.Điều này, ở một mức độ nào đó, sẽ làm giảm bớt sự cạnh tranh trong tương lai giữa nguyên liệu axit polylactic (PLA) và nguồn nhân lực trong lĩnh vực thực phẩm.