向生物基塑料转型:为何如此缓慢?

向生物基塑料转型:为何如此缓慢?

Dr Bryony Core
向生物基塑料转型:为何如此缓慢?
对于气候变化和污染的全球意识正在不断增强,但事实证明,要设法暂停我们对石油和塑料的依赖,却极为艰难。一个可行解决方案,是在生产塑料时,用生物基原料来代替石油化工产品,但这种方案的现实性如何呢?IDTechEx 在其报告中揭示了影响生物基聚合物采用率的因素,生物基聚合物2018-2023:技术和市场的视角
 
现代社会的交通、能源和生产都受到石油资源的束缚。虽然在 2015 年出台了巴黎协定,且公众的科学意识不断增加,但全球二氧化碳排放毫无减缓的迹象。随着石油化工产品越来越稀少,使用这种原料来生产塑料的价格会有所上升,但考虑到其无数的应用领域,这些材料的需求并不太可能消失。越来越明显的一点是,人们的行为方式需要改变,既要逐渐从石油过渡到可再生能源资源,也要更好地管理我们对塑料的使用。
 
那么,答案究竟是什么?作为单糖(例如葡萄糖)的可靠来源,生物基原料可通过结合使用合成生物学和化学技术,转化为塑料。事实上,许多初创企业和大型机构正在开发众多由基因工程微生物制造的产品,这些产品可以作为现有塑料的"即用型"替代品;在某些情况下,甚至计划推出性能比常见聚合物更优越的替代品。NatureWorks 和 Corbion 等公司开发了聚乳酸 (PLA),这是一种可降解的聚酯,每年全球总产量共计超过 22.5 万吨。PLA 的应用领域从 3D 打印到包装替代材料,并且拥有可完全降解的优势,有潜力消除需要回收废弃物以循环利用材料的状况。
 
尽管生物基原料似乎有潜力降低排放和减少回收需求,但其总市场份额与传统石化塑料相比则相形见绌。阻碍生物基聚合物技术广泛应用的障碍数之不尽。首先,尽管在学术环境中概念已经过验证,但向工业规模生产的过渡还远非易事。保守的生产方法和高容量发酵的复杂性并不匹配。此外,在帮助学术创新者和早期初创企业扩大生产方面,风投和政府的资本投资均有所不足。由于许多生物基产品的制造成本更高,使得缺乏资金的局面更加复杂,这种状况在短期内几乎一定存在,并可能长期维持,直到规模经济开始启动,以降低生产成本。最后,限制需求的因素还有公众意识,以及为环保产品付出额外成本的意愿。得益于诸如 David
 
Attenborough 等公众人物的宣传,人们已经意识到塑料的缺点,但面临在较便宜的石化塑料和环保成本较高的生物基竞争产品之间作出选择时,消费者往往会选择成本较低的产品。
 
到目前为止,向生物基制造业经济转型显然非常困难;然而,有迹象表明,各国政府正准备推出政策举措,以克服部分挑战。去年,欧盟更新了其生物经济战略,并通过"地平线 2020"计划的形式,为循环经济项目提供总计 800 亿欧元的资金。展望未来,随着障碍得到解决,对环保材料的需求增加,IDTechEx 预计到 2023 年,生物基聚合物的市场规模将达到 270 万吨。
 
通过 IDTechEx 了解环保技术的最新趋势;有关生物基聚合物的详细信息请参阅我们的报告 生物基聚合物2018-2023:技术和市场的视角
 
图:用于熔丝制造 3D 打印机的 PLA 3D 打印长丝,是 PLA 的应用场景之一(图片由 Airwolf3D 提供)。