ما هو احتمال المواد الحيوية القائمة

تشير المواد الحيوية إلى المواد المشتقة من الكتلة الحيوية الطبيعية ، بما في ذلك المواد التي تستخدم الكتلة الحيوية كمواد خام أو (و) يتم الحصول عليها من خلال التصنيع البيولوجي. المواد الحيوية مستمدة من الموارد المتجددة ولها العديد من المزايا مثل الحد من الكربون والاستدامة.

مع إدخال مفهوم حياد الكربون ، حظيت المواد ذات الأساس الحيوي ، وحتى المواد القابلة للتحلل الحيوي ، باهتمام واسع بسبب خصائصها الجيدة لحماية البيئة. ما هي حالة العرض والطلب الحالية للمواد ذات الأساس الحيوي ؟ ما هي توزيعات المصب ؟ دعونا نلقي نظرة أدناه.

الطلب في سوق الاتحاد الأوروبي يتجاوز الطلب ، والمواد الحيوية لديها مساحة واسعة للنمو

المواد الخام للكتلة الحيوية بدلاً من المواد الخام البترولية ، فإن الجمع بين الطرق الكيميائية الحيوية أو الطرق البيولوجية هي الاتجاهات الرئيسية لتطوير صناعة التصنيع الكيميائي. تشير المواد الكيميائية الحيوية إلى منتجات مثل المواد الكيميائية السائبة والمواد الكيميائية الدقيقة المنتجة باستخدام الكتلة الحيوية المتجددة (النشا ، الجلوكوز ، الليغنوسيلوز ، إلخ) كمواد خام.

تظهر أبحاث معهد نوفا أنه من وجهة نظر تقنية ، يمكن استبدال جميع المواد الصناعية تقريبًا المصنوعة من الموارد الأحفورية بمواد ذات أساس حيوي. في السنوات الأخيرة ، قام التقدم في علم الجينوم والبروتيوميات والأيض وبيولوجيا الأنظمة المتعلقة بتقنية التكبير الحيوي ببناء مشترك لشبكة تخليق حيوي من المواد الكيميائية والمواد المتدفقة.

في السنوات الأخيرة ، بتوجيه من سياسات مختلف البلدان ، عزز نمو القدرة الإنتاجية للوقود الحيوي تطوير قطاع التكرير الحيوي ، وفي الوقت الذي تسرع فيه أيضا بناء السلسلة الصناعية الكاملة للقطاع الزراعي-قطاع التكرير الحيوي-شركات التصنيع في المراحل النهائية-وكالات التصديق-قطاعات المستهلكين ، القيادة الكيمياء الحيوية القائمة على مجرى النهر التطور السريع للمنتجات والمواد الجديدة.

الاقتصاد الحيوي الأوروبي لديه مزايا المحرك الأول. خطط مشروع RoadToBio بقيادة الاتحاد الأوروبي خريطة طريق للصناعة الكيميائية في الاتحاد الأوروبي للتحرك نحو الاقتصاد الحيوي ، بهدف تحقيق محفظة منتجات متنوعة ذات أساس حيوي.

يقسم مشروع RoadToBio المنتجات الحيوية ، بما في ذلك المواد الكيميائية السائبة ، والمذيبات ، والبوليمرات للبلاستيك ، ومنتجات الألياف الكيميائية ، والدهانات/الطلاء/الأحبار/الأصباغ ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي ، ومستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية ، مواد لاصقة ومواد تشحيم ومواد ملدنات وغيرها من المجالات.

كواحد من أكبر الأسواق الاستهلاكية في العالم للكيماويات الحيوية والمواد النهائية ، لدى الاتحاد الأوروبي جمهور كبير للمنتجات في إطار الدعاية السياسية الرسمية طويلة الأجل. تشمل فئات منتجات الاتحاد الأوروبي البيولوجية 10 فئات رئيسية (باستثناء الوقود الحيوي) مثل المواد الكيميائية السائبة والبلاستيك والمذيبات والمواد الخافضة للتوتر السطحي. من بينها ، المواد الكيميائية السائبة والمذيبات كلها مواد كيميائية أساسية ، مثل السطحي ، والعناية الشخصية/مستحضرات التجميل ، والمواد اللاصقة. المواد اللاصقة ومواد التشحيم واللدائن كلها مواد كيميائية دقيقة ، والدهانات/الطلاء/الأحبار/الأصباغ والبلاستيك ومنتجات الألياف هي بوليمرات ذات أساس حيوي.

في تونج ، بلغ إنتاج سوق الاتحاد الأوروبي من المواد الكيميائية الحيوية ما يقرب من مليون طن ، وكان الطلب ما يقرب من مليون طن ، وكانت قيمة الإنتاج حوالي مليون يورو. هناك طلب قوي على المنتجات الحيوية في السوق الاستهلاكية الراقية. من بين سلسلة المنتجات الحيوية ، يعد إنتاج مواد سطحية ، والدهانات/الطلاء/الأحبار/الوقود ، ومنتجات الألياف والعناية الشخصية/مستحضرات التجميل هو الأكبر. ويرجع ذلك إلى ارتفاع مستوى الاستهلاك في سوق الاتحاد الأوروبي والطلب الكبير على الزيوت والدهون الحيوية.

من حيث السعر ، الذي يحد منه حجم الإنتاج في المنطقة ، فإن سعر المواد الكيميائية الحيوية الأساسية أعلى من المنتجات القائمة على النفط في هذه المرحلة. كلما أصبحت فئات المنتجات أكثر دقة ، كلما اقترب المستهلك النهائي ، انخفض سعر المنتج. ضاقت الفجوة السعرية. مع التقدم السريع لتقنية التخليق الحيوي ، فإن سعر بيع بعض المواد الكيميائية الدقيقة ذات الأساس الحيوي (مثل حمض السكسينيك ، PA56) هو أقل من المنتجات البتروكيماوية المقابلة.

معدل تغلغل المواد الكيميائية الحيوية والمهربة في سوق الاتحاد الأوروبي هو فقط ، مساحة نمو السوق في المستقبل 4 مرات ، ومن المتوقع أن تتجاوز السوق العالمية بمليار يورو. وفقًا لبيانات JRC ، كان إجمالي إنتاج المواد الكيميائية في القطاعات الفرعية المقابلة في الاتحاد الأوروبي في من من من من من من من من حيث المساحة حوالي مليون طن/سنة ، وكانت نسبة المواد الكيميائية ذات الأساس الحيوي فقط. خاصة في صناعات المواد الكيميائية والبلاستيك السائبة ، والتي تمثل إجمالي الإنتاج ، ومعدل الاستبدال الحيوي فقط.

وفقًا لخطة رؤية التكنولوجيا الحيوية الصناعية في الاتحاد الأوروبي ، يتم حساب الحد الأدنى لمعدل الاستبدال للمواد الكيميائية السائبة والمنتجات البلاستيكية وللمواد الكيميائية الدقيقة. من خلال هذا المنتج ، ستصل قيمة إنتاج المنتجات الحيوية إلى 37 مليار يورو/سنة ، مقارنة بمليار في قيمة إنتاج اليورو ، حيث تصل مساحة النمو إلى 4 مرات.

وفقًا لبيانات JRC ، من المتوقع أن يصل حجم الاستثمار الخاص الجديد في القطاعات الفرعية المذكورة أعلاه إلى 19 مليار يورو من ، من فرضا على خطة الاستثمار الخاصة بالاقتصاد الحيوي في الاتحاد الأوروبي والتي استمرت في الزيادة في السنوات الأخيرة ، هناك مجال كبير لمعدلات استبدال المنتجات الحيوية في المستقبل.

بالإضافة إلى سوق الاتحاد الأوروبي ، يتم تنفيذ استراتيجيات الاقتصاد الحيوي في الولايات المتحدة والصين بقوة. وبافتراض أن حجم السوق يعادل حجم السوق في الاتحاد الأوروبي ، فمن المتوقع أن تصل الأسواق العالمية للكيماويات الحيوية وأسواق المصب إلى مستوى يبلغ مليار يورو في المستقبل.

هناك العديد من المواد الكيميائية الحيوية ومسارات سباق المصب ، والدول تتسارع للدخول

نما إنتاج المواد الكيميائية الحيوية بسرعة في السنوات الأخيرة. وفقًا لتقديرات الطاقة الحيوية ، سيبلغ إجمالي إنتاج المواد الكيميائية ذات الأساس الحيوي في صو حوالي 10 ملايين طن سنويًا (باستثناء وقود الإيثانول) ، بمعدل نمو مركب يبلغ تقريبا من من من من من من من إلى هذا العام.

في الوقت الحالي ، تشمل المواد الكيميائية الأساسية ذات الأساس الحيوي في العالم الإيثيلين ، جلايكول الإيثيلين ، البروبيلين غليكول ، الجلسرين ، جلايكول البوتيلين ، حمض اللاكتيك ، حمض سيباسيك ، إلخ. وقد تم تصنيع تكنولوجيا التخليق الحيوي.

من بينها مركبات الإيثيلين القائمة على السكر ، وجليكول الإثيلين ، وجليكول البروبيلين ، وحمض اللاكتيك ، وجليكول البوتيلين ، وحمض السكسينيك ، والبنتان ديامين ، وما إلى ذلك هي المواد الخام الرئيسية لمجرى النهر الحيوي PE ، PLA ، PET ، PBS ، PTT و PBAT ، إلخ. الجلسرين المركب القائم على النفط ، تُستخدم الأحماض الدهنية طويلة السلسلة والأحماض الدهنية في إعداد المواد الحيوية مثل PHA و PA وراتنجات الإيبوكسي.

1. عمالقة البتروكيماويات التقليدية تصعد تصميمها على الدائرة الكيميائية الحيوية الكبيرة

بتشجيع من سياسات وخطط الحكومة ، البترول البريطاني (BP) ، القشرة ، BASF ، دوبونت ، داو الكيميائية ، Evonik ، DSM DSM) وغيرها من الشركات العملاقة البترولية والكيميائية متعددة الجنسيات الكبيرة استثمرت بكثافة في صناعة الكيمياء الحيوية لتطوير التكنولوجيا الحيوية الصناعية للتصنيع الحيوي.

أدى تدفق عدد كبير من القوات الجديدة إلى تسريع البناء المتكامل للسلسلة الصناعية من المواد الكيميائية الحيوية إلى المواد الجديدة.

براسكيم هو المنتج الرئيسي في العالم للأوليفينين والبولي أوليفينين ذات الأساس الحيوي. تنتج الشركة الإيثيلين من إيثانول قصب السكر من الموارد المتجددة وأطلقت البولي إيثيلين الأخضر إلى السوق في من من من من. تمتلك براسكيم الآن 36 قاعدة إنتاج في البرازيل والولايات المتحدة وألمانيا. انتظر المكان.

تلتزم شركة Avantium بتطوير وتسويق الجيل التالي من المواد الكيميائية والبلاستيك ذات الأساس الحيوي. تشمل أعمالها وتقنياتها الرئيسية إنتاج جلايكول الإثيلين (MEG) من السكريات الصناعية ذات الأصل النباتي ، وتحويل السكريات الأحادية القائمة على النباتات (الفركتوز) في مختلف المواد الكيميائية والبلاستيك (مثل بيف) ، تحويل المواد النباتية غير الغذائية إلى السكر الصناعي واللجنين ، تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية عالية القيمة من خلال الكيمياء الكهربائية ، الخ.

حمض اللاكتيك هو جزء كبير نسبيا من المواد الكيميائية ذات الأساس الحيوي. وهي تستخدم أساسا لإنتاج مواد جديدة قابلة للتحلل في المصب وصديقة للبيئة PLA. الشركات ذات الصلة تشمل بشكل رئيسي كوربيين في الأراضي السفلى ، المجرة في بلجيكا والأعمال الطبيعية في الولايات المتحدة. ينتج الكوربين حمض اللاكتيك واللاكتيد. تباع لشركات مثل سينبرا ، هولندا ، لإنتاج المزيد من المواد الرغوية PLA ؛ NatureWorks و Galactic هم قادة في PLA. هذا الأخير أيضا بتدوير مواد PLA وزيادة تحلل منتجات PLA إلى حمض اللاكتيك.

بدأت البحوث الكيميائية البيولوجية في بلدي في وقت متأخر نسبيا ، ولكن في الخطة الوطنية "الخمسية الثانية عشرة" لدعم العلوم والتكنولوجيا ، يتم سرد المواد الحيوية القائمة والمواد الكيميائية الحيوية باعتبارها جوهر البحث ، وقد تم تعزيز تطوير تطبيقات المواد النهائية ونماذج الأعمال بقوة.

Meihua Bio ، شركة الأحماض الأمينية الرائدة في الصين ، catay Biotech ، الشركة الرائدة في حمض dibasic الحيوي ، وتكنولوجيا Jindan ، الشركة الرائدة في صناعة حمض اللاكتيك ، جميع القادة في كل صناعة فرعية. بينما تقوم بعمل جيد في الأعمال الكيميائية ، فإنها تنشر بنشاط المواد الحيوية القائمة على المصب.

2. الطريق إلى تصنيع التكنولوجيات الجديدة

قبل إنشاء مصنع تجاري ، عادة ما تمر تقنية التحول الجديدة بمسار تطوير من اختبار مختبري صغير إلى رفع مستوى ، ثم إلى اختبار تجريبي. هذا ينطبق بشكل خاص على معظم المنتجات الحيوية (خاصة الطرق البيولوجية). بهذه الطريقة.

يعتمد عدد السنوات اللازمة لتسويق المنتجات البيولوجية إلى حد كبير على المسار التقني واقتصادات المنتجات نفسها وتوافقها (مقارنة بالمنتجات المرجعية القائمة على البتروكيماويات ، ما إذا كانت مرافق دعم البتروكيماويات الأصلية تتطابق مع مسار التكنولوجيا الحيوية والقائمة على التكنولوجيا الحيوية سواء كان أداء المنتج يطابق المعدات النهائية والطلب ، وما إلى ذلك) ، نوع تكنولوجيا التحول والشراكة (تكامل سلسلة التوريد الأولية والنهائية).

يعد مستوى الجاهزية التكنولوجية (TRL) مؤشرًا مهمًا لقياس النضج التكنولوجي للمشاريع ذات الأساس الحيوي. وفقًا لخطة أفق الاتحاد الأوروبي ، تنقسم المستويات إلى مستويات 1-9 ، تتوافق مع مرحلة التحقق من الاختبار الصغيرة (المستوى 1-3). مرحلة التوسع (المستوى 4-5) ، المرحلة التجريبية (مرفق البيان ، المستوى 6-7) ومرحلة التسويق (المستوى 8-9).

وفقًا لأبحاث JRC ، في ظل بيئة سياسة داعمة ، قد يستغرق الأمر حوالي 10 سنوات للمواد الكيميائية الحيوية العامة للانتقال من TRL5 إلى trl8. لذلك ، تُعرف هذه المرحلة أيضًا باسم "وادي الموت". مثال نموذجي هو PLA و trl8. تاريخ تطور صناعة حمض اللاكتيك المنبع ؛

ومع ذلك ، عند استخدام عمليات المصب التقليدية (مثل الانتقال من الطرق الكيميائية إلى البيولوجية) ، هناك خطوات معينة (مثل اختبار توافق المعدات) ويمكن تخطيها لتسريع هذه العملية وزيادة معدل نجاح تسويق المنتجات ذات الأساس الحيوي. في الوقت الحالي ، تقع معظم مرافق البحث والتطوير الصغيرة النطاق والنطاق التجريبي في أوروبا وأمريكا الشمالية ، حيث تشكل أمريكا الشمالية الأغلبية ، وآسيا (الصين بشكل رئيسي) يهيمن على تصنيع المنتجات الحيوية في مرحلة التسويق.

البلاستيك القائم على البيولوجيا: الأسواق الناشئة هي في نقطة البداية للنمو السريع

1. البلاستيك الحيوي هو حاليا أهم مجال تطبيق لمواد المصب من المواد الكيميائية الحيوية

كما يوحي الاسم ، يشير البلاستيك الحيوي إلى المواد الجديدة التي تكون موادها الخام مشتقة كليًا أو جزئيًا من الكتلة الحيوية (الذرة وقصب السكر والسليلوز وما إلى ذلك). وفقًا لما إذا كان يمكن أن تتحلل إلى مركبات جزيئية صغيرة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والقوالب والطبقات وما إلى ذلك) في ظل ظروف معينة ، تنقسم المواد البلاستيكية الحيوية إلى مواد بلاستيكية قابلة للتحلل وغير قابلة للتحلل.

تُظهر بيانات البلاستيك الحيوي الأوروبي أن بولي هيدروكسي ألكانوات (PHA) ، وحمض عديد اللبن (PLA) ، وسكسينات البولي بوتيلين (PBS) ، وحمض الأديبيك/تيريفثالات البوتيلين (PBAT) والبلاستيك القائم على النشا كلاهما بلاستيك قابل للتحلل.

والبولي إيثيلين ذي الأساس الحيوي (PE) ، والبولي بروبلين (PP) ، وتيرفثالات البروبيلين (PTT) ، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET) ، والنايلون (PA) وفورانات البولي إيثيلين (PEF) وما إلى ذلك ليست قابلة للتحلل.

تتميز المنتجات البلاستيكية ذات الأساس الحيوي بميزتين رئيسيتين: (1) قدرات ممتازة للحد من الانبعاثات. إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من البلاستيك الحيوي هي فقط من البلاستيك التقليدي ؛ (2) بعض البلاستيك قابل للتحلل بشكل طبيعي وغير قابل للتحلل. يمكن أيضًا إعادة تدوير البلاستيك الأساسي وإعادة استخدامه.

في الواقع ، بلغ الإنتاج العالمي من البلاستيك ما يقرب من مليون طن ، وكان ناتج البلاستيك الحيوي الأساس في من من من من من من من من من من من من من ، وهو ما يمثل أقل من في السنوات الأخيرة ، مع نمو الطلب وظهور المزيد والمزيد من البوليمرات والتطبيقات والمنتجات الحيوية ، استمر سوق البلاستيك الحيوي في النمو.

وفقًا لتوقعات الأسواق ، من المتوقع أن يصل حجم سوق البلاستيك الحيوي والبوليمر العالمي إلى مليار دولار أمريكي. ومن المتوقع أن ينمو ، مدفوعًا بالسياسات الصناعية لمختلف الحكومات ، ليصل إلى دعم بمليار دولار أمريكي ، مع معدل نمو سنوي مركب يبلغ.

المواد البلاستيكية الخمسة الأولى المعتمدة على البيولوجيا في العالم هي اللدائن القائمة على النشا (من من من من من من من من نوع PLA) ، وpa (من من من من من من نوع PE (من من ومن نوع PTT). حسابات PBAT (من) تقريبًا من إجمالي الإنتاج. %.

من حيث التوزيع الإقليمي ، تعد أوروبا المحور الرئيسي لصناعة البلاستيك الحيوي بالكامل ومنطقة ناضجة نسبيًا لتطوير البلاستيك الحيوي. تحتل الشركة موقعًا محوريًا في البحث والتطوير في البلاستيك الحيوي وهي أكبر سوق صناعي في العالم. ومع ذلك ، فإن معدل نمو سوق البلاستيك الحيوي في أوروبا منخفض نسبيًا ، حيث يُحسب الإنتاج من من من من من من من من في منطقة آسيا والمحيط الهادئ.

منطقة آسيا والمحيط الهادئ هي سوق ناشئة. كمركز إنتاج رئيسي ، تقع البنية التحتية للقولبة بالحقن في العالم في آسيا ، وبالتالي فإن السوق ينمو بأسرع معدل. مجموع أمريكا الشمالية والجنوبية في السنوات الأخيرة ، زاد الإنتاج على أساس سنوي ، ومساحة السوق كبيرة. إنها نقطة مضيئة للترويج للبلاستيك الحيوي في المستقبل.

2. أصبح نطاق تطبيق البلاستيك الحيوي أكثر تنوعًا

تستخدم المواد البلاستيكية الحيوية الأساس بشكل رئيسي في التغليف (التغليف الصلب والتعبئة المرنة) والمنسوجات والسيارات والنقل والسلع الاستهلاكية والزراعة والبستنة والطلاء والمواد اللاصقة والبناء والتشييد ، الأجهزة الإلكترونية والكهربائية ، وغيرها من الصناعات. البلاستيك الحيوي مناسب لصناعة التعبئة والتغليف بسبب لمعانها الجيد وحاجزها الجيد والمقاومة الكهربائية وخصائص الطباعة. ولذلك ، فإن صناعة التعبئة والتغليف هي أكبر مجال تطبيقات البلاستيك الحيوي ، وهو ما يمثل حوالي من إجمالي سوق البلاستيك الحيوي ، ما يقرب من 1 مليون طن.

حسابات الحيوانات الأليفة ذات الأساس الحيوي لأكبر نسبة من البلاستيك الحيوي المستخدم في التغليف الصلب. على سبيل المثال ، يتم تعبئة جميع مشروبات الكوكا كولا في زجاجات للحيوانات الأليفة ، في حين أن البلاستيك الحيوي المستخدم في التغليف المرن يمثل أكبر نسبة من خلائط النشا القابلة للتحلل الحيوي.

تمثل اللدائن الحيوية المستخدمة في المنسوجات حوالي O مجموع اللدائن الحيوية ، والنسبة الأكبر هي PTT. أكبر نسبة من البلاستيك الحيوي المستخدم في السيارات والنقل هو أساس بيولوجي. تجدر الإشارة إلى أن شركة PLA لديها أيضًا العديد من التطبيقات في مجالات التعبئة والتغليف والمنسوجات بسبب خصائص الاستخدام والمعالجة الجيدة. تحتوي البلاستيك الحيوي على مجموعة واسعة من التطبيقات ، وآفاقها في السوق مثيرة للإعجاب للغاية.