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      中國可完全生物降解塑料PBS行業發展態勢分析及產業發展前景預測報告(節選)

      君略研究報告網  2012-04-17  瀏覽:


        聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種具有完全生物降解性能的高分子聚酯塑料,具有良好的成型加工性能和優異的生物降解性,在自然條件下可100%分解成H2O和CO2,是國際上公認的可完全生物降解聚合物。和PCL、PHB、PHA等降解塑料相比,PBS價格極低廉,成本僅為前者的1/3甚至更低,且耐熱性能好,熱變形溫度和制品使用溫度可以超過100℃。其合成原料來源既可以是石油資源,也可以通過生物資源發酵得到,因此引起科技和產業界高度關注。自20世紀90年代進入材料研究領域,并迅速成為可廣泛推廣應用的通用型生物降解塑料研究熱點材料之一。


        第三章世界可完全生物降解塑料PBS行業發展現狀分析


        第一節世界可完全生物降解塑料PBS行業運行概況


        1.世界可完全生物降解塑料PBS市場現狀分析


        1.12008年國外產品生產總體概況


        近年來,國外PBS生產量增長比較穩定,為10%左右。2006年國外PBS產量為3.22萬噸,同比增長9.9%;2007年產量為3.57萬噸,增速為10.9%;2008年產量達到3.92萬噸,增速為3.92%,2009年上半年產量為2.87萬噸。


        圖表2006-2009年國外PBS產量情況

       



        1.22008年國外產品需求量情況


        PBS需求量巨大(包括潛在需求量),是產量的15倍左右,但由于價格等因素限制,PBS實際需求量遠未達到此規模。在增長率方面,PBS潛在需求量增長率也高于供給量年增長率。2006年國外PBS需求量(包括潛在需求量)為58.5萬噸,同比增長10.8%;2007年需求量(包括潛在需求量)為65.7萬噸,增速為12.3%;2008年需求量(包括潛在需求量)為72.9萬噸,增速為11%,2009年上半年需求(包括潛在需求量)37.1萬噸。


        圖表2006-2009年國外PBS需求量情況

       



        2.世界可完全生物降解塑料PBS技術分析


        PBS的國內外研究熱潮開始于上個世紀90年代。目前,中國在PBS的生產技術和生產能力上,已處于國際先進行列。但在專利數量上,中國和日本還有較大差距。中國PBS合成專利10項,而日本高達61項?傮w來說,PBS是一個生產工藝及技術創新的新材料環保產品,目前仍處于探索階段,尚需進一步改進和優化生產工藝,提高產品品質,降低成本。因此世界PBS技術研究發展研究階段,發達國家PBS技術的主要研究領域包括:pbs降解研究、制品的應用研究、生產流程的優化、生產成本的控制。


        圖表國外pbs技術的主要研究領域

       


        1、PBS基芳香族共聚酯的降解研究


        由于苯環結構的存在,共軛體系的加大,芳香族聚酯中;嫉目臻g阻力增大、正性下降,使芳香族聚酯發生水解、生物降解等反應的速度下降,所以,芳香族聚酯是聚酯家族中降解速度最慢的一類


        國外將PBS和含有芳香結構單元的共聚酯進行降解研究,發現隨著鄰苯二甲酸酯含量的增加,生物降解性能下降。影響PBS降解有分子量和聚酯形態等因素。分子量越高,越不容易降解;聚酯形態的比表面積越大,越容易降解。


        2、PBS基脂肪族共聚酯的降解研究


        采用可控堆肥法降解PBS及PBSA(聚丁二酸/己二酸一丁二醇酯)。結果表明:在可控堆肥條件下PBSA薄膜和PBS薄膜都具有良好的生物降解性能,但PBSA薄膜90d的生物降解百分率為92.1%,而PBS薄膜的降解率為60.7%,并且整個降解過程中,PBSA薄膜的降解速率都比PBS薄膜要快。PBSA比PBS降解速率快的原因與PBSA的熔點下降和結晶度的降低有關。熔點下降,分子間作用力變小,微生物容易攻擊并切斷分子鏈,所以降解性能提高;由于降解首先發生在非晶區,所以,結晶度降低,降解速度加快。


        Mal。NamKim在PBS中引入了第三單體1,2-BD(1,2-丁二醇)進行共聚,得到了具有枝狀結構的PBSB。對PBS基芳香族共聚酯而言,在芳香二元酸含量較低時,結晶度起主要作用,隨著芳香二元酸含量的增加,結晶度降低,生物降解性提高;當芳香二元酸的含量增大到一定程度時,芳香二元酸起了主導作用,芳香二元酸含量繼續增加,降解性下降。


        3、成本控制技術


        用非糧食作物如秸稈、玉米芯等制備丁二酸丁二醇。發酵法制備原材料的技術正在中試,水解法制備原材料已經中試成功。這些技術產業化后將降低PBS的價格。


        4、PBS生產工藝


        目前,較為成熟的PBS生產工藝如下圖所示。


        圖表PBS生產工藝流程

       



        3.世界可完全生物降解塑料PBS價格走勢分析


        目前,國外PBS價格約為5000美元/噸。隨著技術的不斷成熟及應用范圍的不斷擴大,預計未來2-3年PBS價格下降20-30%。


        第二節世界主要國家可完全生物降解塑料PBS行業發展情況分析


        1.美國


        1.1銷售者逐漸接受新型降解材料


        美國市場研究機構發現,41%的美國消費者和59%的歐洲消費者非?释徺I以天然材料制成的可生物降解材料包裝的食品,其中大約77%的歐洲消費者愿意為此多付5歐分,而74%的美國消費者愿意多付l0美分。上海市有關機構曾做過調研,只要新型降解材料的使用成本不超過普通產品成本的30%,政府可以承受,將鼓勵其推廣使用。


        1.2市場需求逐步擴大


        盡管2007年美國生物降解塑料的需求占所有熱塑性塑料樹脂需求的比例還不到0.5%,但由于近年來國際原油價格的大幅上漲,已經使得生物降解型塑料與傳統的石油基塑料樹脂相比在成本上開始具有競爭力。生物降解型塑料要想占到更多的市場份額,必須要進一步降價。然而,由于玉米價格的快速上漲,已經提高了主要以玉米為原料的生物降解型塑料的成本。


        美國生物技術工業組織近日預測,今后五年,隨著聚合技術的進步及加工手段的改進,可生物降解塑料的性能將不斷提升,從而刺激美國對可生物降解塑料的市場需求不斷增長。從現在起到2012年,美國可生物降解塑料的市場需求將增至32.7萬噸,市場規模將達8.45億美元,年均增長速度為16%。


        據稱,隨著產能的擴大及生產效率的提升,基礎樹脂價格將穩步降低,從而帶動美國可生物降解塑料的平均價格繼續下降。有了這樣的有利因素支撐,無疑將提升可生物降解塑料與石油基聚合物的競爭力,同時也將增強政府和消費者使用環境友好的可持續發展材料的動力。


        隨著產品價格的降低、性能的改善及人們對其加工機械越來越熟悉,到2012年,聚乳酸在美國將獲得更廣泛的應用,特別是在包裝膜、熱塑性產品及食品用具等領域將有更大的增長潛力。而產品價格的降低及樹脂共混料性能的提高,也讓淀粉基生物降解塑料顯示出較好的增長前景。除了用于庭院和廚房的包裝袋這一主要用途外,這類材料還可用作餐盤、碗及其他食品用具。而在所有這些材料中,聚酯基生物降解塑料的應用前景最廣,需求增長速度也最快。另外,聚酯基生物降解塑料與聚乳酸、淀粉及其他材料還有良好的協同性。


        2007年,美國生物降解塑料的70%都用在包裝業。今后,包裝業仍將為這種材料提供最多的應用機會。隨著樹脂性能及加工技術的提高,模塑生物降解產品在容器及托盤等方面將獲得更廣泛的應用。另外,生物降解塑料膜還可制成各種袋、襯里及其他包裝用具。


        由于看好生物塑料的發展前景,各大生產商紛紛擴能。帝人公司從豐田公司購買的愛媛縣1000噸/年聚乳酸(PLA)生產線已投入生產。與此同時,帝人與美國嘉吉的合資公司奈琪沃克(NatureWorks)正在亞洲和歐洲為第二個新廠選址。


        特樂斯(Telles)是美國生物科學公司Metabolix與ADM的合資生物塑料公司,正在美國愛荷華州為它的Mirel牌生物塑料產品建設第一條生產線。該生產線產能為5萬t/a。


        2.日本


        日本是全球生物降解塑料研究和應用開發最為活躍的國家之一。日本已經工業化生產的生物降解塑料主要有昭和高分子的PBS(商品名Bionolle)、三井化學的PLA(商品名LACEA)、三菱化學的PHB,合成化學的PVA等。昭和高分子公司的PBS產業化規模將達到10萬噸/年;三菱樹脂公司與美國NatureWorks公司簽訂代理協議,建成年產1萬噸/年規?山到獗∧ぶ圃旎。日本在應用技術開發方面投入相當大,如可降解的包裝薄膜、片材、板材、包裝容器和包裝袋等,近年來尤其引人注目的是日本豐田汽車公司和富士通公司分別在汽車內飾和筆記本電腦上使用生物降解塑料,日本JVC公司生產出玉米塑料DVD光盤。


        日本也是塑料生產大國。20世紀八十年代,其年均廢舊塑料排放量占生產量的46%。廢舊塑料的處理已成為日本的嚴重社會問題,而且日本是能源短缺國家,所以對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態度。九十年代初,日本回收利用廢舊塑料率為7%,燃燒利用熱能率為35%。日本在混合廢舊塑料的開發應用方面也處于世界領先地位。


        3.德國


        目前德國就有相關的產業扶持政策,如果采用聚乙烯材料,國家會向廠商征收一倍左右的稅收,以彌補全社會為這種不能降解的塑料材料的回收處理產生的成本,這樣一來原本具有價格優勢的聚乙烯等化學材料,本身價格將近10000多人民幣一噸,額外的稅還需繳納10000多人民幣,而先進的環境友好型材料聚乳酸售價也就在20000多一噸左右,這樣生物材料的性價比就能得到凸顯。


        德國的巴斯夫、Biotec等公司,得益于政府和民間環保組織的支持,生物降解塑料的產業化進展迅速,產品包括聚酯、淀粉基生物塑料等。2001年,BSAF公司將其開發的完全生物降解塑料Ecoflex產品推向市場,主要用作垃圾袋、一次性包裝袋。據報道,BASF目前又開發出一種新型生物降解塑料Ecovio,該新型塑料將美國NatureWorks公司的聚乳酸(PLA)通過化學反應與Ecoflex聚酯相鏈接,并首次推出商品名為EcovioLBX8145的產品,該產品將用于購物袋柔性薄膜。德國Biotec公司研發和生產以淀粉和脂肪族聚酯為主要原料的全生物降解塑料,商品名為“Bioplast”。


        4.意大利


        意大利是目前歐洲回收利用廢舊塑料工作做得最好的國家。意大利的廢舊塑料約占城市固體廢棄物的4%,其回收率可達28%。意大利還研制出從城市固體垃圾中分離廢舊塑料的機械裝置。意大利對廢舊塑料回收一般是將塑料碎片和紙片一起收集,分離后的廢舊聚乙烯制品經粉碎處理,用磁篩除去鐵等金屬雜質,經清洗、脫水、干燥后,通過螺桿擠出機進行造粒。這種回收料再加入新料,可保證其具有足夠的力學性能,可生產垃圾袋、異型材、中空制品等。


        意大利Novamont公司是世界上最早進行生物降解塑料產業化的企業,其中商品名為“MaterBi”的淀粉/PVA、淀粉/PCL生物降解塑料已有多年歷史,目前產能己達到1萬噸/年,被多家包裝制品生產商如愛爾蘭歐米家包裝公司、美國生物集團公司購入作為主要原料生產各種生物降解制品,主要用于包裝材料、堆肥袋、衛生用品、一次性餐具、農用地膜等制品加工。2004年,Novamont公司收購了美國伊士曼公司的"Eastar-Bio"共聚酯系生物降解塑料業務。在眾多的生物降解塑料生產企業中,尤以德國BASF公司、Biotech公司、美國NaturWorks公司、意大利Novonmont公司和日本昭和高分子等公司的技術和產品為代表,其降解產品都為全生物降解塑料。從研發歷史來看,意大利Novonmont公司研究生物降解塑料的時間最長。


        第三節世界可完全生物降解塑料PBS行業發展趨勢分析


        為滿足世界范圍的需求增長,PBS市場在逐漸擴大。預計今后幾年,PBS的開發、生產和需求都保持兩位數的增長速度。


        美國BCC研究機構曾預測,全球PBS年增長率17%,從2007年的24.6萬噸增長到2012年的54.5萬噸。盡管目前PBS用量不到全球塑料總用量的1%,但PBS市場仍將保持兩位數的速度增長,尤其在包裝領域和在一些耐用制品領域。


        盡管不同產品和市場存在較大差異,但從整體上看,這一市場仍將以兩位數速度增長。這一增長速度與可制堆肥和可生物降解的生物聚合物的增長有關。


        PBS增長的驅動力來自兩個方面:一是消費需求,二是波動的油價。雖然現在油價有所下降,但它會再次上揚,因此從短期看制造PBS在經濟上具有競爭力,從長期看也是可持續發展的解決方案。


        減少環境影響和化學工業創新,都是發展PBS強有力的推動力?煽诳蓸泛臀譅柆數绕髽I已宣布將致力于擴大PBS應用領域?煽诳蓸饭就瞥鲂碌目赏耆厥绽玫乃芰掀,其中30%由甘蔗和糖漿制成,其余部分為石油基聚乙烯。目前的PBS主要缺點是欠耐熱性、抗沖性和阻隔性。PBS價格往往高于普通塑料。同時,生物降解塑料并非適用于所有的應用領域,例如生物降解塑料管材不能埋在地下,在地下這些管材并不穩定,會突然開裂。聚乳酸PBS也需要進一步提高強度。

       


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