Az utóbbi időben számos iparági kolléga tárgyalt a bioalapú vegyszerekről, és a vegyipar jelentős jövőbeli irányának tekinti őket. Miért kapnak figyelmet a bioalapú vegyszerek? Melyek a bioalapú vegyszerek jövőbeni főbb alkalmazásai?
1. Mik azok a bio-alapú vegyszerek?
A "Bio-alapú anyagok terminológiája, definíciói és azonosítása GB/T 39514-2020" szerint a bioalapú vegyszerek olyan vegyi anyagokat jelentenek, amelyeket biomasszából nyersanyagként vagy biológiai gyártás útján állítanak elő. Ide tartoznak a bioalkoholok, szerves savak, alkánok és biomasszából vagy bioszintézissel, biofeldolgozással és biofinomítással előállított alkének, valamint a cukortechnológiai termékek. Ide tartoznak a bioalapú polimerek, bioalapú műanyagok, bioalapú vegyi szálak, bioalapú gumi, bioalapú bevonatok, bioalapú anyagok adalékai, bioalapú kompozitok és különféle bioalapú anyagokból készült termékek is.
A bioalapú vegyszerek alapvetően olyan vegyszerek, amelyeket biológiai fermentációs folyamatok során állítanak elő. Lehetnek kereskedelmi vegyszerek, például bioetanol, biodízel és biohidrogén, vagy speciális vegyszerek, amelyeket olyan területeken használnak, mint az illatanyagok és a napi ápolószerek, például a bioillatanyagok, a bioaminosavak és a biovitaminok. Alapvető alapanyagként is szolgálhatnak az alapvető vegyi anyagok előállításához, mint például a bioetanol az etilénhez és a bio-OEM a PTT szálakhoz, valamint a bioalapú polimer termékek, amelyek kritikus alaptermékek a vegyiparban.
A bioalapú vegyszerek különböznek a hagyományos vegyipari gyártási eljárásoktól, mivel előállításuk során hagyományos bioanyagokat használnak nyersanyagként. Bizonyos versenyelőnyökkel rendelkeznek a szénciklus, a tiszta energia hasznosítás és a piaci verseny terén. A bioalapú vegyszergyártási technológia fejlődése, különösen az egyes szabadalmak lejártát követő széles körű alkalmazás, valamint a szén-dioxid-csúcs közeledése jelentősen megnövelte az iparág figyelmét a bioalapú vegyszerekre.
2. Bio-alapú vegyi anyagok kategóriái és reprezentatív termékei
A nemzeti szabványok alapján a bioalapú vegyszereket anyagjellemzők és alkalmazási forgatókönyvek alapján lehet besorolni a következő kategóriába: bioalapú vegyszerek, bioalapú polimerek, bioalapú anyagok adalékai, bioalapú vegyi szálak, bioalapú kompozitok, bioalapú gumi , bioalapú bevonatok és egyéb bioalapú vegyszerek. A másodlagos osztályozások további típusokat is megkülönböztethetnek.
Mivel számos bioalapú vegyi termék létezik, az alapvető vegyi anyagok bioalapúként is előállíthatók és gyárthatók, és nincs egyértelmű osztályozási koncepció az osztályozás szintjén. Ezért sok iparágnak van osztályozási szabványa. Mindazonáltal, a besorolástól függetlenül a bioalapú vegyszerek ugyanazokat a funkciókat és tulajdonságokat érhetik el, mint a hagyományos vegyszerek, sőt egyes területeken kiváló tulajdonságokat is mutatnak.
Az ipari lánc szerint a bioalapú vegyszerek a következő folyamatokra oszthatók: biomassza (alapanyag) - köztes termék (átmeneti termék) - bioalapú vegyszerek (főtermék) - termékek (végfelhasználás). A leggyakrabban használt biomassza nyersanyagok többek között a keményítő, a cellulóz, a lignin, a növények és a fehérjék. A hiányos statisztikák szerint Kínában több mint 40 típusú bioalapú vegyszert sikerült ipari termelést elérni, és egyes termékek tömegtermelése meghaladja a 100,{8}} tonnát.
Jelenleg a bioalapú vegyszerek a kínai piacon elérték a kezdeti léptéket, a termékek választéka folyamatosan növekszik, a gyártási méret pedig bővül.
3. Miért kapnak figyelmet a bioalapú vegyszerek?
A bioalapú vegyszerek több okból is vonzzák a figyelmet: a nyersanyagok fenntarthatósága és megújulása, a jelenlegi környezetvédelmi politikákhoz való igazodás, a piaci fogyasztás gyors növekedése, a széles körű alkalmazás és jelentős társadalmi következmények.
Először is, a bioalapú vegyszereket zöld, megújuló erőforrásokból állítják elő biológiai átalakítási módszerekkel. Az olyan anyagok, mint a levelek, a szalma, a gabona, a zöldségek és más növények és állatok, alapvető nyersanyagként szolgálhatnak a bioalapú vegyszerek számára. A fogyatkozó globális petrolkémiai erőforrások összefüggésében ezen nyersanyagok fenntarthatósága és megújulása jelentős előnyt jelent a bioalapú vegyszerek számára. Sok erőforrásszegény város aktívan fejleszt bioalapú vegyszereket, hogy elkerülje a városi erőforrások hátrányait, és megvalósítsa a regionális erőforrás-újrahasznosítást. A bioalapú vegyszerek jelenlegi fő problémája azonban a magas költségek, különösen a szénforrások költsége, és verseny van az élelmiszerforrásokért. Ezeket a kérdéseket a nyersanyagok vagy a technológia terén elért áttörések révén kell kezelni.
Másodszor, a bioalapú vegyszerek környezetbarátak a hagyományos vegyszerekhez képest, amelyek elsősorban nem megújuló fosszilis erőforrásokra, például olajra, szénre és földgázra támaszkodnak. A bioalapú vegyszergyártási folyamatok környezetbarátabbak, kevésbé szennyezik, és takarmányként felhasználható melléktermékek keletkeznek, szinte három hulladékból. Ez összhangban van az egyre szigorodó környezetvédelmi törvényekkel és szabályozásokkal, megfelel a kettős szén-dioxid-kibocsátási politika követelményeinek, és tükrözi a fenntartható társadalmi fejlődést.
Harmadszor, a bioalapú új anyagok termelési mérete és fogyasztási piaci kínálata gyorsan növekszik. A vonatkozó adatok szerint 2023 végére Kína bioalapú új anyagok termelése meghaladta az 1,9 millió tonnát, ami az elmúlt néhány évben mintegy 9%-os éves növekedést jelent. 2021-től felgyorsult a bioalapú új anyagok gyártása Kínában, az átlagos éves növekedési ütem meghaladta a 13%-ot. A technológiai fejlődésnek és az áttöréseknek köszönhetően a bioalapú új anyagok gyártási mérete Kínában várhatóan továbbra is gyorsan növekszik, miközben a többi fosszilis alapú termékek általános növekedési üteme csökken.
Ami a bioalapú vegyszerek iránti kereslet növekedését illeti, a fogyasztás folyamatosan nőtt az elmúlt kilenc évben, Kína bioalapú vegyszerek felhasználása 2023-ra meghaladta az 1,9 millió tonnát, ami éves szinten átlagosan 12%-os növekedést jelent. A bioalapú vegyszereket Kínában kétféleképpen alkalmazzák: a bioalapú vegyszerek speciális alkalmazásai, például a gyógyszerek és a lebomló fogyasztói piacokon, valamint a hagyományos vegyi termékek helyettesítőjeként, ahol nem magasak a költségigények. A nagyüzemi bioalapú vegyszerek terén elért áttörés a legnagyobb előny a bioalapú vegyszerek piacán.
Ami a bioalapú vegyszerek kibocsátását illeti, Kína termelési értéke 2023-ra elérte a 26 milliárd jüant, ami az elmúlt kilenc évben átlagosan 11%-os éves növekedést jelent, beleértve az exportértéket is. A bioalapú vegyszerek Kínában speciális alkalmazási piacokkal rendelkeznek, a piaci árak viszonylag stabilan emelkedő tendenciát mutatnak. A fogyasztói piacok Európában és Észak-Amerikában azonban nagyobbak, így az export a kínai bioalapú vegyszerek fontos értékesítési iránya.
A bioalapú vegyszerek átlagos egységértéke Kínában az elmúlt kilenc évben fokozatosan nőtt, és 2023-ra elérte a 13,000 jüant tonnánként, a legmagasabb érték pedig meghaladja a 14,000 jüant tonnánként, lassan, évi 2%-kal növekszik. Más vegyi anyagokhoz képest számos termék ára fokozatosan csökkent a megnövekedett kínálat, az élesedő verseny és a tartós infláció miatt, de a bioalapú vegyszerek piaci árai tovább emelkedtek, ami vonzza a vállalkozásokat. Figyelembe kell azonban venni a magas árak „glória”-ját is, hiszen a magas árak hátrányt jelenthetnek, ha a jövőben teljes mértékben felveszik a versenyt a petrolkémiai alapú vegyszerekkel.
Végül, a bioalapú vegyszerek széles körben alkalmazhatók és jelentős társadalmi vonatkozásúak. Számos előnyük van, például változatos típusok, összetett szerkezetek, fejlett előkészítési technológia, egyedi teljesítmény, alacsony előkészítési költség és rövid gyártási ciklus. Elengedhetetlenek az orvostudományban, a mezőgazdaságban, az élelmiszeriparban, a környezetvédelemben, az energetikában és más területeken. Például az orvostudományban a bioalapú vegyszerek jelentős eredményeket értek el az antibiotikumok és vírusellenes gyógyszerek terén. A környezetvédelem területén új, újrahasznosítható bioalapú anyagokat, például hőre keményedő epoxigyantákat kutatnak és fejlesztenek, amelyek potenciálisan jelentős hatással lehetnek a környezeti anyagok területére.
A bioalapú vegyszerek fejlesztése és alkalmazása segít megoldani a petrolkémiai forráshiány problémáját, elősegíti a biológiai ipar fejlődését, elősegíti a gazdasági szerkezet átalakítását és korszerűsítését. Környezetbarátságuk hozzájárul a környezetminőség és az életszínvonal javításához is.
Ezek a tényezők együttesen vezetik a bioalapú vegyszerek iránti figyelem gyors növekedését.
4. Hogyan fejlődnek a bio-alapú vegyszerek a jövőben?
Az állam már korán bevezetett számos politikát a bioalapú vegyszerek fejlesztésének ösztönzése érdekében.
2021 októberében az Állami Tanács kiadta a „Cselekvési tervet a 2030 előtti szén-dioxid-kibocsátás csúcsértékéről”, amelynek fő célja az ipari és energetikai struktúrák optimalizálása terén tett jelentős előrelépés a „14. ötéves terv” időszakában, új előrelépés a zöld és alacsony széntechnológiai kutatás és alkalmazás, valamint a zöld termelés és életmód széles körű elterjedése. A zöld, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és körkörös fejlesztést elősegítő szakpolitikai rendszer továbbfejlesztésre kerül. 2025-re a nem fosszilis energiafogyasztás aránya eléri a 20%-ot. Ez a politika meghatározza a bioalapú fejlesztés mértékét, ütemtervét és trendjét, világos fejlesztési célokat javasolva a bioalapú ipar számára.
2021 decemberében az Ipari és Informatikai Minisztérium kiadta a „Nyersanyagipar fejlesztésének 14. ötéves tervet”, amelyben kiemeli a bioalapú anyagok teljes ipari lánc-előkészítési technológiájának tervezését, mint a technológiai kulcsfontosságú irányt. innováció, kulcsfontosságú szűk keresztmetszetű anyagok áttörést jelentő akcióinak végrehajtása, valamint az anyaggyártó és -felhasználó vállalkozások támogatása a bioalapú anyagokkal és az orvosbiológiai anyagokkal kapcsolatos közös kutatások elvégzésében. Ez az irányelv tisztázza a bioalapú új anyagok fő alkalmazási forgatókönyveit, és irányítja a bioalapú vegyi anyagok alkalmazását Kínában.
2023 januárjában többek között az Ipari és Informatikai Minisztérium kiadta a „Hároméves cselekvési tervet a nem gabonaalapú bioalapú anyagok innovációjának és fejlesztésének felgyorsítására”, amelyben kikötötte, hogy 2025-re a nem gabonaalapú bio- alapú anyagipar innovációs és fejlesztési ökoszisztémát fog alkotni, erős független innovációs képességekkel, folyamatosan gazdagodó termékrendszerrel és zöld körkörös, alacsony szén-dioxid-kibocsátású rendszerrel. Alapvetően kiforrott lesz a nem gabonaalapú biomassza-alapanyag hasznosítási és alkalmazási technológia, és egyes nem gabonaalapú bioalapú termékek versenyképesek lesznek a fosszilis alapú termékekkel, kezdetben jó minőségű, fenntartható ellátási és fogyasztási rendszerrel. Ez a szabályzat tisztázza a nem gabonaalapú bioalapú vegyszerek alkalmazási irányát és céljait, és tovább részletezi az alkalmazási forgatókönyveket.
Jelenleg olyan globális bioalapú óriáscégek, mint a Genomatica, a Cathay Biotech, a Mitsubishi Chemical és a DuPont rendelkeznek szabadalmakkal bizonyos bioalapú vegyszerekre, amelyek hamarosan lejárnak vagy már lejártak. Sok tengerentúli szakértő és tudós tér vissza Kínába fejlődésért. Ez bőséges erőforrásokat és technológiát biztosít a kínai bioalapú vegyszerek fejlesztéséhez. A kínai politikák támogatásával és ösztönzésével a bioalapú vegyipar Kínában várhatóan.