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韓國(guó)CJ的PHA產(chǎn)能已達(dá)1萬(wàn)噸，在美國(guó)設(shè)配方廠
在可持續(xù)發(fā)展的要求下，美國(guó)的一次性包裝生產(chǎn)商和品牌商，都在重新考慮用生物基聚合物來(lái)替代傳統(tǒng)的PE塑料。
生物基聚合物的前景可期，許多機(jī)構(gòu)都預(yù)測(cè)其強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。BCC Publishing預(yù)測(cè)，到2027年，全球生物基塑料市場(chǎng)將從2022年的48億美元增長(zhǎng)到144億美元，2022年至2027年的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為24.8%。
聚羥基烷酸酯（PHA）便是主要生物基聚合物選擇之一。
在美國(guó)馬薩諸塞州的奧本市，韓國(guó)CJ Biopolymers組建了一個(gè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，并設(shè)置了一個(gè)命名為“卓越中心”的聚合物科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，配備了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的復(fù)合設(shè)備、吹塑薄膜生產(chǎn)線、小噸位注塑機(jī)、增材制造機(jī)。這些設(shè)備能幫助一次性包裝生產(chǎn)商從傳統(tǒng)塑料過(guò)渡到PHA，生產(chǎn)吹塑、流延薄膜產(chǎn)品、模制餐具、擠壓吸管、熱成型餐飲碗等。
PHA是天然來(lái)源的，并且是可持續(xù)生產(chǎn)的，糖來(lái)源于甘蔗、木薯、玉米和纖維素生物質(zhì)等植物。它們可以作為單體，取代和改善成品生產(chǎn)中各種塑料的功能特性，也可以作為其他聚合物的改性劑，可用于增加生物基含量，加速生物降解，改善樹(shù)脂和成品的功能性能。
韓國(guó)CJ開(kāi)發(fā)了使用無(wú)定形PHA聚合物、PHA/PLA定制混合物。這些PHA樹(shù)脂可以使用傳統(tǒng)的塑料加工設(shè)備進(jìn)行復(fù)合和加工。CJ可以通過(guò)工程微生物菌株發(fā)酵，將微生物中PHA含量從約5%增加到高達(dá)85%。
CJ是世界上大型生物技術(shù)公司之一，而韓國(guó)CJ BIO是世界最大的發(fā)酵生物制品供應(yīng)商。2016年，該公司收購(gòu)了美國(guó)Metabolix公司，將其技術(shù)平臺(tái)擴(kuò)展到聚合物下游。2021年，該公司聘請(qǐng)了Metabolix公司的高管Max Senechal擔(dān)任首席商務(wù)官，這對(duì)Senechal來(lái)說(shuō)是一種回歸。
Senechal說(shuō)：“CJ收購(gòu)Metabolix代表了該產(chǎn)品線的重新啟動(dòng)。在這里，我們學(xué)到了很多，CJ已經(jīng)能夠從基本的微生物角度和發(fā)酵規(guī)模的角度顯著改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。這產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。”
在奧本市的“卓越中心”，CJ不會(huì)量產(chǎn)PHA樹(shù)脂，必要時(shí)，它將利用其收費(fèi)合作伙伴的服務(wù)進(jìn)行更大規(guī)模的運(yùn)營(yíng)。或者，如果加工商自行配制或擁有配制伙伴網(wǎng)絡(luò)，CJ將只提供配方。
CJ的PHA純樹(shù)脂由印度尼西亞的一家工廠提供，該工廠有兩條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線有5000噸的造粒能力，一條用于生產(chǎn)無(wú)定形樹(shù)脂，另一條用于最近推出的半結(jié)晶生產(chǎn)線。
Senechal解釋說(shuō)：“我們首先是PHA樹(shù)脂制造商和供應(yīng)商。我們?cè)诿绹?guó)沒(méi)有自己的復(fù)合能力。我們與一些復(fù)合商有著牢固的關(guān)系，如果我們需要提供化合物，我們將與這些供應(yīng)商合作，制備客戶(hù)所需的化合物。當(dāng)然，我們更容易銷(xiāo)售純樹(shù)脂。但我們明白，根據(jù)應(yīng)用，客戶(hù)需要對(duì)配方進(jìn)行一些調(diào)整。沒(méi)有靈丹妙藥，沒(méi)有一種聚合物可以做到一切，因此復(fù)合是必要的。我們將與人合作，幫助開(kāi)發(fā)這種化合物。有時(shí)我們只提供配方。”
韓國(guó)CJ Biomaterials首席商務(wù)官M(fèi)ax Senechal指出，卓越中心擁有各種加工機(jī)器，可以測(cè)試和開(kāi)發(fā)量身定制的配方。
CJ的PHA應(yīng)用范圍廣泛
對(duì)于薄膜擠出，CJ Biomaterial提供五種等級(jí)的復(fù)合樹(shù)脂，均基于PLA和aPHA(商品名為PHACT A1000P)。據(jù)說(shuō)這些半結(jié)晶生物聚合物化合物可以提高功能性能，并使堆肥速度比PLA更快。據(jù)說(shuō)，與僅使用PLA的薄膜相比，由PHACT化合物制成的薄膜具有優(yōu)異的密封性、柔韌性和更低的噪音。據(jù)說(shuō)，由PHACT化合物制成的最終產(chǎn)品比純PLA薄膜具有更快的生物降解率。
對(duì)于吸管擠出，CJ Biomaterials有一個(gè)適合吸管的等級(jí)。這是一種環(huán)保的半結(jié)晶生物聚合物化合物，可提高功能性能，并使堆肥速度比PLA更快。在PLA中添加aPHA可以提高柔韌性和沖擊強(qiáng)度，非常適合秸稈應(yīng)用。
CJ Biomaterials在利用PHA制造吸管方面取得了商業(yè)成功。
對(duì)于片材擠出/熱成型，其產(chǎn)品線由三種半結(jié)晶生物聚合物化合物組成，據(jù)說(shuō)它們可以提高功能性能，并使堆肥速度比PLA更快。CJ說(shuō)，在PLA中添加aPHA可以提高柔韌性和沖擊強(qiáng)度，限制生產(chǎn)和分銷(xiāo)過(guò)程中的斷裂。這些混合物還可以提高熱成型過(guò)程中的生產(chǎn)率。據(jù)說(shuō)與PLA相比，這些化合物可以將最終產(chǎn)品的厚度減少12-15%，從而節(jié)省成本。
對(duì)于注塑成型，有兩種半結(jié)晶生物聚合物化合物可供選擇，據(jù)報(bào)道，它們可以提高功能性能，并使堆肥速度比PLA更快。在PLA中添加aPHA可以提高柔韌性和沖擊強(qiáng)度，并增強(qiáng)耐水性/耐油性。針對(duì)餐具、容器和其他產(chǎn)品，這些化合物也被認(rèn)為可以改善成型過(guò)程中的加工性能，從而實(shí)現(xiàn)更大的設(shè)計(jì)靈活性。CJ表示，這些等級(jí)的模具收縮率與ABS相似，這意味著可以使用現(xiàn)有的ABS模具。
CJ還為這些工藝提供母粒形式的材料。
Senechal表示：“我們現(xiàn)在在餐飲服務(wù)領(lǐng)域看到了很大的吸引力，這意味著一次性餐具、吸管、盤(pán)子等。這個(gè)領(lǐng)域有很大的發(fā)展勢(shì)頭，因?yàn)槿藗儚?qiáng)烈推動(dòng)可堆肥解決方案。例如，今天很多場(chǎng)所都在尋找全可堆肥的解決方案。他們將在場(chǎng)地周?chē)鷦澏ㄒ粋€(gè)邊界，這樣所有進(jìn)來(lái)的東西都可以堆肥。生物聚合物特別適合這種應(yīng)用場(chǎng)景。”
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