20150128 thielen ru

БиопластмассыДр. Михаэль Тилен/ Dr. Michael Thielen

www.bioplasticsmagazine.com

Др. Михаэль Тилен/ Dr. Michael Thielen

Ответственный редакторжурнала bioplastics MAGAZINE


• 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


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.


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.

Германия

СШАДр. страны

Европа


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


Кроме того,

я - автор пособия

БИОПЛАСТМАССЫОсновные понятия.

Сферы применения.

Рынки.

На немецком и английском языках.

€ 20.00

Я благодарю компании, чьи доклады в рамках различных конференций, в том числеорганизованных bioplastics MAGAZINE, стали весомым вкладом, в частности,в данную презентацию, а именно:

European Bioplastics e.V., Huhtamaki, NatureWorks,Corbion, Avantium, FKuR, plasticker

Актуальная ситуация в сфере биополимеров


Что такое биопластмассы?(биопластик, биополимеры)

И для чего они нужны?

Биопластмассы


100

Peak war > 140 $Juli 2007

„Сегодня“ (08 января 2015) 53 $ (Brent)

„Пиковая“ стоимость до 148 $

1. Цены на нефть

„100-130 $


100

Peak war > 140 $Juli 2007

1. Цены на нефть

Во время последнего падения (середина июня ‘14) цены на сырьевые ресурсы(PET, HDPE, PP, PS, PA6) изменились лишь незначительно


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

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.

2. Изменения климата


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!

Что же такое биопластмассы…


B) Био-разлагаемые или компостируемые пластмассы

(Стандарт DIN 13432, ASTM 6400 и т.п.)

из возобновляемогоили невозобновляемого сырья (= из сырой нефти) !

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

Что же такое биопластмассы …


из сырья на основенефти

из возобновляемого сырья

Био-разлагаемые/компостируемыеИз не

возобновляемого сырья

PLAPHA (PHB...)TPSЭфир целлюлозы...

био-PE, био-PPбио-PAАцетат целлюлозыбио-полиизопрен...

PE-LD, PE-HDPP, PA, PS, PVC, EVOH,в т.ч. с oxo- или другими добавками...

Ко-полиэстер(Ecoflex),Поликапролактан,PVA,...

не являютсябио-пластмассами

Что же такое 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)



Примеры:

На основе био-сырья И био-разлагаемые/

компостируемые (II)

PHA (полигидрооксиалканат):(PHA, PHB, PHBV, PHBH, … )разновидность полиэфиров, которые

вырабатываются микроорганизмами,

имеющими свойство «потреблять»

углерод и накапливать в себе энергию

в виде данного полимера Ист

очни

к: M

etab

olix



Примеры:


компостируемые (III)

Биопластмассы на основе концентрата:Концентрат состоит из двух полимеров – амилозы и амилопектина, может быть преобразован в пластмассу.

23

Амилоза

Амилопектин



Примеры:


компостируемые (IV)

Биопластмассы на основе целлюлозы:на основе древесной целлюлозы (эфир целлюлозы и другие)

Ручка Biograde® (FKuR)Пленка NatureflexTM

(Пленки Innovia)



Примеры:Не на основе био-сырья, НО био-разлагаемые/ компостируемые

Алифатические ко-полиэфиры

(PBAT)Поли-бутират-адипинат-полиэтилен-

терефталатнапр. Ecoflex (BASF)



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 глюкозыпри помощи => 1,5 диамин-пентан) полностью на основе био-сырья

И прочие полиамиды



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: “Био-бутылка, кока-кола, моно-этилен-гликоль на основе сахарного тростника (~ 30 удельный вес %))




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…

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


Примеры:на основе био-сырья, НО НЕ био-разлагаемые/ компостируемые (IV)

ПолиуретанПолиол- компоненты / PUR производятся на протяжении многих лет, например из соевого масла.Ведется работа над био-изоцианатом

Дуромери здесь во многих случаях био-компоненты (зачастую на основе сои) известны и применяются на протяжении многих лет



Индивидуальные сочетания/ блэнды:

напр. на основе PLA и Co-полиэфира (PBAT)

Такие блэнды, как:

Ecovio (BASF)

Bioflex (FKuR)

Bio-Loy (Sukano)

...

Que

lle:

FK

uR



Индивидуальные сочетания/ блэнды:


напр. из PLA / PHA / воск Carnauba, минералы, …

Такие бленды, как:

Arboblend (Tecnaro)

(Proganic)...



Рыночная статистика


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


Сферы применения биопластмасс


Многочисленные готовые продуктылотки, сетки, пакеты…

Продукты дольше сохраняют свежесть.Сокращение потерь вследствие порчи и более долгий срок реализации оказывают положительное влияние на экологию и экономикуПреимущество компостируемой упаковки:Остатки продуктов питания и упаковки утилизируются

вместе. Нет необходимости сортировки испорченных продуктов в торговле.

Упаковка овощей и фруктов


37

Разновидности упаковки(термоформы)


38

Разновидности упаковки(вспененная упаковка)

39

Разновидности упаковки(В т.ч. горизонтальная упаковка в пакеты/ flow-wrap )

40

Компостируемые пакеты могутутилизироваться и использоваться в качестве биоразлагаемых пакетов для мусора

Пакеты, сумки, мешки


41


42

Пачка чипс(Frito Lay / NatureWorks)

Пакет для заморозки (McCain/FkuR))

Специальные решения


43

Пластиковые мешки из крафт-бумаги для цемента (Limagrain)

Многослойная упаковка (ламинированная), сочетающаятакие функции, как барьерная, нанесение печати, запечатывание и прочность (Innovia)


Специальные решения


Экструзионное литье

метод экструзии

био-разлагаемыеНЕбио-разлагаемые

Бутылки…


Большинство представленных здесь PLA-бутылок уже исчезли или исчезнут с рынка, причем по самым различным причинам.

Насколько мне известно,это единственные разновидности, которые пока есть на рынке.

Бутылки…


Sou

rce:

Coc

a-C

ola

В 2012 году Coca Cola подписала договоры о кооперации,целью которых является разработка и продвижение телефталатовых кислот на основе био-сырья.(Партнеры по кооперации – в т.ч. Gevo и Virent)

MEG (bio) TA (bio)

Бутылки …


Sou

rce:

SK

-Che

mic

als

Относительная новинка: ECOZEN Co-полиэфир, 15% био-сырья(Основная цель: Замещение PC-… дискусии по поводу бисфенола-A)

Бутылки …


Extrusionsgeblasene Flaschen, Tuben und Kanister(Polyethylen aus Zuckerrohr-basiertem Bio-Ethanol, Braskem / FKuR)

Green PETerralene®

Бутылки …


Бутылки, тубусы и канистры, изготовленные методом экструзии (полиэтилен из био-этанол на основе сахарного тростника, Braskem / FKuR)

Ист

очни

к: S

iepe

/ P

lane

t P

ure

Бутылки …


50

Бутылки и тубусы, изготовленные методом экструзии(Bioflex: блэнд PLA/Co-полиэфир от FKuR)

Бутылки …


Одноразовая посуда, которую можно утилизировать вместе с остатками еды. На международном католическом празднике для молодежи в Кёльне уже в 2005 (!) году было использовано 7 миллионов наборов компостируемой одноразовой посуды.

Фот

о из

ист

очни

ков:

FK

uR, H

uhta

mak

i, P

last

ic In

genu

ity

Одноразовая посуда


Биоразлагаемые укрывные пленки Компостируемые цветочные горшки Компостируемые цветочные пленки и другие

приспособления для садоводства (фиксаторы)

Вспомогательные материалы для (ре-)культивации

Ёмкости для подкормок (удобрения, феромоны, и т.п.)

Био-разлагаемые свойства как весомое преимущество (по сравнению с раздельной утилизацией & ручной сортировкой).

Сельское хозяйство/ садоводство

Пластмассы из возобновляемых ресурсов – вовсе не новинка

Уже в 1910-х годах прошлого векаконцерн Ford экспериментировалс пластмассами на основе сои. Первой разработкой, запущенной в серийное производство, стал корпус катушки для T-модели, а так же дверца багажника, укрепленная растительным волокном пеньки

Фото:Музей Генри Форда

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 2008/2009Одним 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.



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.



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.

Toyota является настоящим

“первопроходцем” в применении PLA-материалов.



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.



На 40-м авто-шоу Tokyo Motor Show в октябре 2007 года

Mazda представила инновационные сферы применения PLA-

пластмасс под собственным брендом “Mazda Biotechmaterials”.



FKuR

Прочие

продукты с “долгим сроком службы”


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)


А когда продукты уже „отслужили своё“?

Опции завершения жизненного цикла

продукции („End-of-life“)


Существует целый ряд опций завершения жизненного цикла

продукции („End-of-life“):

• Компостирование• Рециклинг (переработка)• Сжигание• Депонирование


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.

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 ...




NIR= Near-Infra-Red



Quelle: Ed KosiorNextek Limited

Nicht erkannt

z.B. PLA z.B. PET

Mod

ifizi

ert:

M. T

hiel

en


Ручная сортировка?• Благодаря специальной добавке

PLA-упаковка светится в темноте




Химический рециклинг/ переработка




www.lactic.com

Сокращение процесса завершения жизненного

цикла продукции

Corn Mill LacticAcid Plant

PLA Plant PLAConverter

Distribution

CompostingIncineration

TM

PLA


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.

Опции завершения жизненного цикла/ „End-of-life“ продукции:



Выводы


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


Благодарим Вас за внимание

© 2015 Др. Михаэль Тилен/ Dr. Michael ThielenТел.: +49 02161 [email protected]
