Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety
REKLAMA

Jaka przyszłość dla biopolimerów?

2025-04-16  / Autor: Karolina Lipiec

Z biopolimerami od dawna wiązane są duże nadzieje w zakresie przekształcenia rynku tworzyw sztucznych. Jednak ta spodziewana i przez wielu zapowiadana transformacja nie jest ani technologicznie i biznesowo taka oczywista, ani łatwa do przeprowadzenia.  

Aktualna sytuacja

Chociaż produkcja i zużycie biopolimerów będzie z pewnością stale wzrastać w kolejnych latach, to jednak nadal stanowią one tylko niewielką część rynku tworzyw sztucznych. Biopolimery są złożoną grupą materiałów, ponieważ zawierają wiele różnych typów i podgrup w zależności od ich chemii i właściwości. Mogą być materiałami chemicznie identycznymi z niektórymi polimerami opartymi na paliwach kopalnych, jak również mogą posiadać unikalne struktury i właściwości.

Podobnie jak polimery wytwarzane z surowców kopalnych, tak i biopolimery mogą być niebiodegradowalne lub biodegradowalne. Obecnie biopolimery stanowią tylko niewielką część całkowitej światowej produkcji tworzyw sztucznych – ok. 1%. Szacuje się, że globalna zdolność produkcyjna tych tworzyw sztucznych wzrośnie jednak o ok. 10% do roku 2030. Udział niebiodegradowalnych polimerów, takich jak biopolietylen, w całkowitej ilości wyprodukowanych biotworzyw sztucznych wynosi aktualnie 57%, a pozostałe 43% to polimery biodegradowalne, takie jak m.in. PLA i PHA.

Ponieważ produkcja wymienionych surowców jest wciąż bardzo skromna, to występują duże różnice w prognozach wzrostu dla różnych biopolimerów, przy czym obecnie wzrost napędzają biodegradowalne polimery, takie jak PLA i PHA. Szacuje się, że biopolimery niebiodegradowalne pozostaną przy stabilnej kilkuprocentowej dynamice wzrostu, podczas gdy zdolności produkcyjne dla PHA potroją się do 2030 r. Jednocześnie przewiduje się, że zdolności produkcyjne dla PLA, którego obszary zastosowań są podobne do polietylenu, polistyrenu i PET, wzrosną o 50% w tym samym okresie. Wzrost ten przypisuje się ulepszonej technologii przetwarzania i obniżonym kosztom produkcji.

Oczywiście, zawsze należy zachować ostrożność przy tego typu prognozach, biorąc pod uwagę ich złożoność. Ponadto fakt, że aktualne moce wytwórcze są dość małe może sprawić, że wskaźniki przyszłego wzrostu mogą wydawać się imponujące. Nie świadczy to jednak o jakimś spodziewanych boomie, ale po prostu baza porównawcza jest ustawiona na niewielkim poziomie, więc to automatycznie generuje pokaźne wzrosty w ujęciu procentowym. Na rozwój każdego biopochodnego polimeru wpływają również takie czynniki, jak cena ropy naftowej, przepisy, czy trendy konsumenckie.

Niemniej wiadomo, że w ciągu najbliższych kilku lat zdolność produkcyjna biopochodnych chemikaliów wyjściowych do produkcji biotworzyw będzie rosła szybciej niż w przypadku samych biopochodnych tworzyw sztucznych. Do roku 2030 szacowany roczny globalny wskaźnik wzrostu zdolności produkcyjnej wyniesie 5-6% dla biopochodnych chemikaliów wyjściowych do produkcji biotworzyw, przekraczając w ten sposób szacunki dla wzrostu biopolimerów ustawione na pułapie 3-4% rocznie. Analizy projektów finansowanych przez UE wskazują ponadto, że potencjał rynkowy dla półproduktów takich, jak fruktoza, kwas bursztynowy, kwas itakonowy i kwas 2,5 furandikarboksylowy (FDCA) także stale rośnie.

Wydaje się, że w niedalekiej przyszłości to biomateriały i biochemikalia będą napędzać popyt na odnawialne surowce. Mimo, że produkcja tworzyw sztucznych nadal opiera się głównie na surowcach kopalnych, to jednak biotworzywa stawać się mogą coraz bardziej realną alternatywą ze względu na ulepszone technologie ich przetwarzania, dostępność katalizatorów i szczepów produkcyjnych drobnoustrojów. Według niektórych przewidywań, popyt na odnawialne surowce do produkcji materiałów i chemikaliów biopochodnych rośnie obecnie w tempie 1,5-2% rocznie w Europie i 3-4% rocznie na świecie. Popyt ten rośnie jednak szybciej niż popyt na odnawialne surowce do bioenergii (energii wytwarzanej z biomasy lub biopaliw), który ma roczną stopę wzrostu wynoszącą 1% na świecie i nieco ponad 0% w UE.

Pomoc dla gospodarki obiegu zamkniętego

Wykorzystanie odnawialnych surowców, które aktualnie są uważane za produkty uboczne o niskiej wartości lub wręcz za nieprzydatne odpady jest ważną częścią przejścia do gospodarki o obiegu zamkniętym. Sektory przemysłowe wytwarzają ogromną ilość strumieni ubocznych i odpadów, które obecnie nie są wykorzystywane. Ponadto cykle odzysku chemicznego wytwarzają biogeniczny CO2 i metan, które można wychwytywać i przekształcać w polimery i chemikalia za pomocą ścieżek biologicznych lub chemicznych. Przekształcając te strumienie w cenne biochemiczne substancje wyjściowe do produkcji dalszych surowców i w tworzywa sztuczne, można z łatwością zwiększyć ogólną efektywność wykorzystania zasobów.

Właściwości biopolimerów

Chociaż określa on wydajność i efektywność procesu, to jednak rodzaj surowca ma ograniczony wpływ na wydajność polimeru. Polimery biopochodne mogą być wytwarzane w trzech procesach produkcyjnych: przez bezpośrednie wykorzystanie lub modyfikację naturalnie występującego polimeru (np. modyfikowanej celulozy, takiej jak wiskoza); przez produkcję roślinną lub mikrobiologiczną (np. PHA) oraz przez syntezę polimerów z chemicznie modyfikowanego, biologicznego surowca (np. biopolietylen lub PEF).

Do produkcji tworzyw sztucznych i chemikaliów służących do dalszej produkcji można pozyskać szeroki zakres surowców. Konkretny surowiec, z którego pochodzi polimer, zasadniczo nie wpływa na wydajność biopochodnych tworzyw sztucznych, szczególnie w przypadku chemikaliów typu drop-in.

Wydajność zależy natomiast od jego chemii. Jednak charakter surowca w dużej mierze decyduje o tym, jak łatwo można przekształcić biomasę w różne produkty pośrednie lub produkty końcowe. Tworzywa sztuczne biopochodne, podobnie jak ich odpowiedniki kopalne, muszą spełniać liczne wymagania dotyczące wydajności i funkcjonalności w ramach konkretnego zastosowania. Przykładami wymaganych właściwości są dobra przyczepność, właściwości barierowe wobec wody i gazów oraz właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie i odporność na rozdarcie. Ponadto właściwości i funkcjonalność tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego i tworzyw biodegradowalnych, zapotrzebowanie na odpowiednią wydajność i stałą jakość produktu, są kluczowymi kwestiami optymalizacji procesów przemysłowych i skalowania.

Od pewnego czasu zauważalnie rośnie zainteresowanie przemysłu surowcami odnawialnymi drugiej i trzeciej generacji. Obecnie biotworzywa sztuczne są wytwarzane głównie z surowców pierwszej generacji, takich jak trzcina cukrowa lub rośliny oleiste. Podczas gdy surowce pierwszej generacji są wciąż najbardziej wydajnymi surowcami do produkcji biotworzyw sztucznych, pozytywnie wpływając zarówno na gospodarkę, jak i środowisko, to jednak posiadają one także wady z perspektywy ekonomicznej, środowiskowej i społecznej. Wprawdzie niektóre z tych wad można rozwiązać poprzez odpowiednie ramy regulacyjne, dotyczące wykorzystania produktów ubocznych z rolnictwa i leśnictwa, to jednak przemysł równolegle bada surowce drugiej i trzeciej generacji inne niż żywność, takie jak pozostałości drewna, produkty uboczne z mleczarstwa, owoców i warzyw, strumienie odpadów i algi.

Strumienie surowców drugiej generacji są stosunkowo obfite i nie konkurują z produkcją żywności lub pasz. Badania nad produkcją biopaliw wykazały, że podczas, gdy ceny źródła biomasy drugiej generacji są różne, to jednak surowiec ten może konkurować z surowcami pierwszej generacji pod względem kosztów. Ponadto niektóre rodzaje odpadów komunalnych i pozostałości po zbiorach można pozyskać przy niewielkich kosztach. W porównaniu z surowcami pierwszej generacji, korzyści środowiskowe surowców drugiej generacji obejmują waloryzację przemysłowych produktów ubocznych lub strumieni odpadów oraz zmniejszenie konkurencji w zakresie użytkowania gruntów z uprawami żywnościowymi lub paszowymi.


“Chemia i Biznes” nr 5/2024
CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 5/2024

"Chemia i Biznes” to dwumiesięcznik biznesowo-gospodarczy, stworzony z myślą o firmach poszukujących rzetelnej, aktualnej i profesjonalnie przygotowanej informacji na temat rynku chemicznego i sektorów powiązanych.


biotworzywatworzywa sztucznebadania i rozwójgospodarka obiegu zamkniętego

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


REKLAMA

WięcejNajnowsze

Więcej aktualności

REKLAMA


WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)

REKLAMA


WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)

REKLAMA


WięcejSonda

Czy Grupa Azoty ponownie stanie się zyskowna w przeciągu kolejnych 12 miesięcy?

Zobacz wyniki

REKLAMA

WięcejW obiektywie