CC BY
365
Г. Р. Тимирбаева
БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РЫНКА
Ключевые слова: биоразлагаемые полимеры, рынок биополимеров, эксплуатационные характеристики, технологические параметры.
Рассмотрены классы биоразлагаемых полимеров, основные области их использования, развитие рынка биоразлагаемых полимеров в разных регионах, факторы, влияющие на увеличение спроса. В дальнейшем развитии рынка решающую роль играют разработка новых продуктов и улучшение свойств ранее разработанных. Это относится к разработке более надежных и обладающих более низкой стоимостью сырьевых материалов для производства биополимеров, улучшению эксплуатационных характеристик по сравнению с обычными полимерами, улучшению технологических параметров и разработке новых полимеров и их композиций.
Keywords: biodegradable polymers, biopolymer market, performance properties, processing
performance.
In recent years biodegradable polymers have been the subject of many scientific and research projects, as well as many commercial programs. They have been developed in a variety of forms, and thus have potential uses in a range of industries.
The market potential of biodegradable polymers is large, the global biodegradable polymers market is currently estimated at 114 million lbs. But to be a real alternative to classical synthetic polymer the properties of biodegradable polymers have to be enhanced. It is necessary to develop more reliable and lower cost raw materials for the production of biodegradable polymers, improve performance properties and technology, develop new polymers and blends.
Развитие мировой экономики в настоящее время тесно связано с технологией полимеров. Потребление полимеров в развитых и развивающихся странах возрастает пропорционально росту валового национального продукта. В последние годы усиленное внимание уделяется разработке экологически благоприятных полимеров, таких, например, как получаемых из возобновляемых ресурсов или биоразлагаемых полимеров.
Научное сообщество дало четкое определение биоразлагаемым полимерам, которое было включено в стандарт Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM), позднее еще несколько стран приняли подобные определения. В документах ASTM определяется, что биологически разлагаемый пластик — это разлагаемый пластик, в котором разложение происходит в результате действия природных микроорганизмов, таких как бактерии, грибки и водоросли.
Обычно выделяют два класса промышленных биоразлагаемых полимеров:
- немодифицированные полимеры, которые чувствительны к биохимической активности ферментов;
- синтетические полимеры, преимущественно сложные полиэфиры;
Некоторые синтетические биополимеры также являются возобновляемыми, так как они получены из возобновляемого исходного сырья, например, полимолочная кислота (PLA), которую выделяют из сельскохозяйственного сырья. Диапазон использования био-разлагаемых продуктов достаточно высок, к ним можно отнести:
- упаковочные материалы (пакеты для мусора, контейнеры для пищевых продуктов);
- потребительские товары (ручки бритвенных станков, игрушки, посуда, соломинки);
- продукция промышленного назначения (рыболовные сети, мульчирующие покрытия);
- продукция медицинского назначения (системы доставки лекарственного вещества к участку действия, шовный материал, бинты, ортопедические имплантаты);
- покрытия (защитные покрытия с низкой водо-паропроницаемостью);
- гигиенические продукты (продукты гигиены, поступающие в систему канализации, составная часть подгузников).
Несмотря на экономический кризис, который затронул химическую промышленность и производство пластмасс, рынок биоразлагаемых полимеров в 2009 году возрос почти во всех регионах. В настоящее время он оценивается в 114 миллионов фунтов стерлингов. Согласно исследованиям SRI Consulting (одного из лидеров в исследованиях для химической промышленности всего мира) общий рост в Европе, которая является самым большим рынком биополимеров в мире, составил 5 - 10% по сравнению с 2008 годом в зависимости от продуктов и применения. Согласно прогнозам общее потребление биораз-лагаемых полимеров в Северной Америке, Европе и Азии будет возрастать примерно на 14% в год в течение периода до 2014 года. Тем не менее, производителей, выпускающих биоразлагаемые полимеры в промышленных масштабах, мало, например, в Европе 90% потребностей рынка обеспечивают четыре компании — Novamont, Nature works, BASF и Rodenburg Biopolymers. Европа в настоящее время продолжает оставаться регионом, потребляющим наибольшее количество биополимеров. Основными движущими силами рынка являются законодательство, ограниченные возможности захоронения отходов, давление со стороны предприятий розничной торговли, растущий интерес потребителей к экологически благоприятной продукции, уменьшение выбросов, ведущих к парниковому эффекту. В Северной Америке потребление за последние годы возросло в значительной степени, причины, в основном, те же, что и в Европе, дополнительно можно отметить улучшение технологий получения биоразлагаемых полимеров и их свойств, а также всемерную поддержку на федеральном и муниципальном уровне. В Японии также наблюдается некоторый рост производства биоразлагаемых полимеров в результате того, что и правительство и промышленность проводят благоприятную политику в отношении данного продукта, кроме этого внесло свой вклад повышение цен на нефть и нефтепродукты. Ожидается, что в остальных азиатских странах в ближайшие годы будет наблюдаться увеличения спроса.
Но объем рынка биоразлагаемых полимеров по сравнению со стандартными пластмассами все-таки остается чрезвычайно низким, хотя и стабильно растет. На увеличение спроса влияет ряд факторов:
- ведущие поставщики биоразлагаемых полимеров разработали новые технологии и новые продукты, которые открыли новые рынки и сферы применения;
- разница в стоимости между биоразлагаемыми полимерами и полимерами на основе нефтепродуктов в результате развития технологий уменьшилась;
- мировая промышленность по производству биополимеров установила ряд стандартов и процедур сертификации биоразлагаемых упаковочных материалов, что способствует росту их производства;
- ряд стран разработали нормативы, которые благоприятствуют переработке отходов;
- потребители все чаще отдают предпочтение экологически благоприятной упаковке;
- производители стали признавать преимущества рекламы «зеленой» упаковки.
Биоразлагаемые полимеры, чтобы достичь полного рыночного потенциала, должны
обладать большей функциональностью и производительностью. В дальнейшем развитии рынка решающую роль играют разработка новых продуктов и улучшение свойств ранее разработанных. Это относится к разработке более надежных и обладающих более низкой стоимостью сырьевых материалов для производства биополимеров, улучшению эксплуатационных характеристик по сравнению с обычными полимерами, улучшению технологических параметров и разработке новых полимеров и их композиций. Можно выделить ряд перспективных направлений:
- новые типы возобновляемого сырья, такие как пальмовое масло, которое используется для производства биоразлагаемых полимеров на основе крахмала;
- разработка биоразлагаемых полимеров с огнестойкими свойствами, которые могут использоваться для изготовления корпусов бытовой электротехники;
- разработка синтетических биоразлагаемых полимеров, таких как сукцинат полибутилена (PBS), с улучшенными термическими и прочностными характеристиками;
- гибкие пленки из полимолочной кислоты (PLA) без использования пластификаторов;
- бутылки из полимолочной кислоты (PLA) с низкой кислородной проницаемостью для напитков и продуктов питания;
- улучшение рецептуры добавок к биополимерам для улучшения эффективности технологического процесса;
- новые смеси синтетических биополимеров и полимолочной кислоты (PLA) с улучшенными свойствами и эксплуатационными характеристиками;
- новое поколение материалов из полимолочной кислоты (PLA), которые могут выдерживать высокие температуры и подходят для использования в микроволновых печах.
Одним из препятствий, затрудняющим более быстрое развитие биоразлагаемых полимеров, является, вероятно, недостаток муниципальных площадок для компостирования биополимеров. Развитие инфраструктуры компостирования позволит воспользоваться рыночными преимуществами, которое принесет использование экологически благоприятных материалов.
Стоимость производства биополимеров продолжает оставаться высокой из-за относительно малых объемов производства и низкой рентабельности. Разработка новых видов применения биополимеров является очень важной для достижения больших объемов производства и рентабельности, необходимых для дальнейших инвестиций в производственные мощности.
С точки зрения рынка важно учитывать не только стоимость материалов, но также все дополнительные расходы, включая стоимость транспортировки и утилизации отходов, для биоразлагаемых полимеров стоимость, несомненно, является более низкой. Поэтому маркетинг биоразлагаемых полимеров будет более успешным в том случае, если в полной
мере будет использоваться экономия на затратах и материальные преимущества. Кроме того, потребители биоразлагаемых полимеров могут выделиться среди конкурентов, показывая, насколько инновационны они, и какую активную позицию они занимают по отношению к окружающей природе.
Биоразлагаемые полимеры являются частью более обширного рынка биополимеров. Биополимеры определяются как полимеры, которые или являются биопродуктами или биоразлагаемыми. Некоторые биопродукты не являются биоразлагаемыми, в то время как некоторые биоразлагаемые продукты получают из нефтяного сырья. В последние годы спрос на биополимеры возрастает в связи с возрастанием требований общества к экологически благоприятным материалам, внедрением широкого спектра биополимеров, уменьшением разности цен между биополимерами и пластиками на основе нефтехимических продуктов.
Для еще большего распространения биополимеров требуется проведение дальнейших исследований. В настоящее время большая часть исследований посвящена самому продукту, что, несомненно, дает ценные результаты, но обязательно следует исследовать стадию переработки отходов, проанализировать несколько вариантов данной стадии.
Литература
1. Bastioli, C. Handbook of Biodegradable Polymers/c. Bastioli. - Rapra Technolgy Limited, 2005. -Р. 545.
2. Chiellini, E. Recent Advances in Biodegradable Polymers and Plastics/E. Chiellini, I. Meisel. -Wiley, John & Sons, 2003. - pp 466.
3. Griffin G. Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers/G. Griffin. - Springer, 1993. -pp127.
4. Malveda M. Biodegradable Polymers / M.Malveda, U.Lochner, K.Kazutery//CEN Report. 2010 (http://www.sriconsulting.com/CEH/Public/Reports/580.0280).
5. Petrie E. Biodegradable Polymers in Adhesive Systems/E. Petrie. 2007 (http://www.adhesivesmag.com/Articles/Feature_Article/BNP_GUID_9-5-2006_A_10000000000000112679)/
6. Platt ,D.K. Biodegradable Polymers: Market Report/ D.K.Platt. - Smithers Rapra Limited, 2006. - Р. 160.
7. Smith, R. Biodegradable Polymers for Industrial Application/R.Smith. - Woodhead, 2005. - Р. 531.
8. Stevens, E. Green Plastics: An Introduction to the New Science/ E. Stevens. - Princeton University Press, 2002. - Р. 238.
9. Половняк, В.К. Современные технические и технологические подходы к решению экологических проблем / В.К. Половняк, С.В.Фридланд // Вестн. Казанск. технол. ун-та. - 2009. - № 4. -С.17-26.
© Г. Р. Тимирбаева - доц. каф. иностранных языков в профессиональной коммуникации КГТУ, [email protected].
