Hạt nhựa Polypropylene sinh học

Nhựa PP sinh học được sản xuất như thế nào?

Quá trình sản xuất PP sinh học thường bao gồm hai bước chính:

1. Từ sinh khối đến monome sinh học

* Nguyên liệu thô: Chủ yếu sử dụng các loại cây giàu đường hoặc tinh bột như mía, ngô và lúa mì, hoặc các loại cây trồng không phải ngũ cốc như rơm, mùn cưa và dầu thải.

* Quy trình chuyển đổi:

* Quá trình lên men: Đường được lên men bằng vi sinh vật (như vi khuẩn và nấm men) để sản xuất propylene sinh học hoặc isopropanol sinh học, sau đó được khử nước thêm để sản xuất propylene sinh học.

* Chuyển hóa xúc tác: Dầu thực vật hoặc dầu thải được xử lý thông qua các quy trình hóa học như hydro hóa và nhiệt phân để tạo ra propylene sinh học.

2. Từ monome sinh học đến PP sinh học

* Các monome propylene sinh học thu được ở bước trước được trùng hợp bằng các quy trình tương tự như PP truyền thống có nguồn gốc từ dầu mỏ (chủ yếu là trùng hợp xúc tác Ziegler-Natta hoặc metallocene) để tạo ra các hạt PP sinh học.

--- Những ưu điểm chính của PP sinh học

1. Giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên hóa thạch

• Sử dụng các nguồn sinh khối tái tạo góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và tính bền vững của tài nguyên.

2. Giảm lượng khí thải carbon, hỗ trợ các mục tiêu kép về carbon

· Đây là ưu điểm cốt lõi của nó. Thực vật hấp thụ CO₂ từ khí quyển thông qua quá trình quang hợp trong suốt quá trình sinh trưởng. Do đó, xét từ góc độ vòng đời, lượng khí thải carbon của PP sinh học thấp hơn nhiều so với PP gốc dầu mỏ. Một số loại PP sinh học tiên tiến thậm chí còn có thể đạt được lượng khí thải carbon âm.

3. Giảm độ dẻo mà không làm giảm hiệu suất

• Nhờ cấu trúc hóa học tương đồng, nó có thể tích hợp liền mạch với các hệ thống tái chế PP hiện có. Các sản phẩm sử dụng PP sinh học có thể được tái chế và tái sử dụng cùng với PP truyền thống sau khi thải bỏ.

4. Hiệu năng và tính linh hoạt

• Sở hữu tất cả các ưu điểm của PP truyền thống: trọng lượng nhẹ, khả năng kháng hóa chất, dễ gia công (ép phun, ép đùn, v.v.) và chi phí tương đối thấp, cho phép ứng dụng trực tiếp vào các dây chuyền sản xuất hiện có.

--- Thách thức và tranh cãi

1. Vấn đề chi phí

• Hiện nay, chi phí sản xuất PP sinh học cao hơn đáng kể so với PP gốc dầu mỏ, điều này hạn chế việc ứng dụng thương mại quy mô lớn của nó.

2. Tranh cãi về nguyên liệu thô: "Cạnh tranh đất đai với cây trồng lương thực"

• Việc sử dụng cây lương thực (như ngô và mía) làm nguyên liệu thô có thể gây ra những lo ngại về an ninh lương thực và các tranh cãi về đạo đức.

• Giải pháp: Ngành công nghiệp đang tích cực phát triển các nguyên liệu thô sinh học thế hệ thứ hai (không phải thực phẩm) và thế hệ thứ ba (tảo), chẳng hạn như các nguyên liệu sử dụng chất thải nông nghiệp, phế phẩm lâm nghiệp và vi tảo, để giải quyết vấn đề này.

3. Sử dụng tài nguyên đất và nước

• Việc canh tác cây trồng năng lượng quy mô lớn có thể đòi hỏi lượng đất và nguồn nước đáng kể, tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái.

4. Mức độ trưởng thành về công nghệ và năng lực sản xuất

• Công nghệ sản xuất propylene sinh học quy mô lớn, hiệu quả cao vẫn đang trong giai đoạn phát triển và hoàn thiện, với năng lực sản xuất toàn cầu còn hạn chế.

--- Các nhà sản xuất chính và tình trạng thị trường

* Neste (Phần Lan):

Là nhà sản xuất hàng đầu thế giới về dầu diesel tái tạo và nhiên liệu hàng không bền vững, đồng thời cung cấp nguyên liệu sinh học từ dầu thải và dầu cặn cho các công ty hóa chất hạ nguồn để sản xuất PP sinh học.

* LyondellBasell:

Hợp tác với Neste, công ty này là một trong những tập đoàn hóa chất khổng lồ đầu tiên trên thế giới sản xuất PP sinh học trên quy mô thương mại, bán sản phẩm của mình dưới thương hiệu "CirculenRenew".

* Braskem (Brazil):

Là một nhà sản xuất hàng đầu thế giới về polyme sinh học, công ty này nằm trong số những công ty đầu tiên sản xuất hàng loạt PE sinh học và đang tích cực phát triển công nghệ PP sinh học.

* Các công ty Nhật Bản như Mitsubishi Chemical cũng có mặt trong lĩnh vực này. Thị trường đang trải qua giai đoạn tăng trưởng nhanh chóng. Với sự tiến bộ của các chính sách trung hòa carbon toàn cầu và sự gia tăng nhu cầu về vật liệu bền vững từ các chủ sở hữu thương hiệu (như ngành công nghiệp ô tô, bao bì và hàng tiêu dùng), triển vọng của PP sinh học được đánh giá rất tích cực.

Bản tóm tắt

Nhựa PP sinh học đại diện cho một hướng đi quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang phát triển bền vững của ngành công nghiệp nhựa. Nó kế thừa hoàn hảo những đặc tính tuyệt vời của PP truyền thống, đồng thời đạt được mục tiêu giảm thiểu carbon và tái tạo từ nguồn gốc. Mặc dù hiện tại đang đối mặt với những thách thức về chi phí và công nghệ, nhưng với những tiến bộ công nghệ, việc mở rộng năng lực sản xuất và sự sẵn có của các nguyên liệu thô không phải ngũ cốc, PP sinh học được kỳ vọng sẽ trở thành một trong những vật liệu polymer chủ đạo trong tương lai, đóng góp đáng kể vào nền kinh tế tuần hoàn và giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.