不可否认,塑料已经成为技术、消费和休闲领域中不可或缺的一部分。塑料生产成本低、用途广,容易成型、压平、挤压和塑造为任意形状,可用于任何用途。我们都知道,塑料包装可以保护食品、饮料和化妆品的安全,塑料制成的玩具耐用且颜色丰富,这些无所不在的材料还被用于制造可以救命的医疗设备和仪器、防水服,甚至防弹背心。

那么,什么是塑料?

塑料一词来自希腊词语“plastikos”,表示容易成型,实际上是指各种合成材料。大部分塑料都是聚合物。聚合物由结合形成长链的有机小分子组成。任何聚合物的最终属性(例如耐热性、柔软度或延伸度)取决于个体的化学成分、聚合物链的长度,以及这些链相互作用的方式。

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 是一种聚酯,也是全球制造最广泛的塑料之一。不同形式的聚合物可以制造出各种商品,包括食品包装。我们可能对其他常见塑料的名称比较熟悉,例如聚苯乙烯、聚氯乙烯 (PVC)。

目前,绝大多数塑料都是使用原油和煤等化石燃料制造的,但随着近年来科技的进步,已经可以使用可持续的植物萃取来源或给料制造塑料,包括甘蔗、马铃薯淀粉、纤维素(木头)、玉米、大豆、废植物油和其他食品与农业废弃物。全球的化工与工艺工程师正在开发生产这些生物基聚合物和塑料的方法,以取代使用化石燃料制造的材料。如今,使用可再生给料制造的许多聚合物都具有使用化石燃料制造的聚合物所具备的属性,而且是完全可生物降解且可回收的。

生物塑料的日常

生物塑料制造的替代途径

工业组织、材料科学家以及公共和私人团体都在利用“白色”开发成果或工业生物技术来优化可利用的工艺,以开发节能的资源节约型方法来进行可持续、更环保的生物塑料制造。

下面列举了几个例子:

  • 英国巴斯大学的一支团队开发出了使用纤维素制造完全可生物降解的塑料微粒的方法。 
  • 欧盟资助的 EUROPHA 项目正在开发纯天然的可生物降解聚羟基脂肪酸酯(PHA 基生物塑料)用于食品包装应用1。  
  • 墨西哥生物聚合物公司 Biofase 使用鳄梨种子制造出了生物塑料吸管和餐具,可以替代使用石油化工产品制造的一次性产品。 
  • 纽约的 Ecovative Design 开发的技术可以利用真菌培养可制造各种产品的生物基塑料替代物,范围涵盖保暖夹克、防水透气的服装和鞋类,以及美容业使用的海绵。 
  • GC Innovation America 隶属于泰国的化工公司 PTT Global Chemical Public Company Ltd,正在使用来自可再生来源的琥珀酸开发生物基化学品,包括生物聚合物。
  • 法国初创企业 Lyspackaging 生产出了 Veganbottle,这是一种 100% 植物可堆肥产品,可替代传统的石油基塑料水瓶,这种水瓶仅在法国每年的未回收量就高达 200,000 公吨。

据估计,生物塑料当前占全球每年所产塑料总量的 1%2,生物塑料生产产量逐年上升,全球生物塑料市场在 2018 年已经达到 69.5 亿美元,到 2023 年将达到 149.2 亿美元3

公共资金对于支持该领域的创新至关重要。2018 年底,英国政府承诺提供 6000 万英镑,为开发将农业、食品和工业废弃物转变为环保包装的可持续方法提供支持4。欧盟为一系列计划提供类似的资金支持,包括开发将甘蔗废弃物转变为用于耐火应用的生物聚合物,以及制造 100% 可堆肥食品包装的生物塑料的工艺5。 

生物塑料形成闭环

将生物质转变为生物聚合物和生物塑料的新工艺依赖于高效、可靠的技术和工艺设备。作为白色生物技术领域的全球领导者,GEA 站在该领域的前沿,已经从事生物塑料领域数十年,致力于开发、测试和微调设备和技术,使工业领域能够将研发与中试过程扩展为可行的商业制造流。

生物塑料形成闭环

GEA 的专家结合了关键制造阶段的各种详细专业技术,包括使用生物基中间化合物(例如琥珀酸),为生物塑料制造提供了替代途径。另一个示例是使用植物来源生产乳酸。乳酸用于制造聚乳酸 (PLA),PLA 是一种可生物降解的可持续产品,可以替代 PET,是全球最常见的生物塑料之一。

GEA 工程师可以为中间产品与生物聚合物制造的上游与下游过程阶段定制设计系统。GEA 产品组合涵盖发酵解决方案、使用离心机或膜过滤技术分离生物质、结合通过蒸馏进行净化的技术、熔融结晶或膜过滤,以及面向下游处理,包括最终产品的浓缩、结晶和干燥。

GEA 还加入了欧盟资助了 1400 万欧元的 PRODIAS 计划,欧洲的 8 个组织通过该计划开发可持续技术,致力于降低化石燃料基产品替代品的生产成本6

重要的是,GEA 与各组织合作解决工艺问题并提高效率,帮助将创新概念转变为可行的生物塑料和其他生物基产品的工业制造工艺。每个解决方案都以尽可能节能节水、回收余热和减少废弃物与排放物为宗旨进行设计,从而使用可持续技术实现可持续的工艺。

转至顶部
返回