البولي إيثيلين والبولي إيثيلين تيرفثالات الحيوي: التحول إلى البلاستيك الأخضر
مدفوعًا بالأهداف المزدوجة للسيطرة على التلوث البلاستيكي العالمي وتحقيق هدف "الكربون المزدوج"، أصبحت البلاستيكيات الحيوية اتجاهًا مهمًا لاستبدال البلاستيكيات التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري. تستخدم البلاستيكيات التقليدية موارد أحفورية مثل النفط والغاز الطبيعي كمواد خام، مما يؤدي إلى تفاقم استهلاك الطاقة الأحفورية ويسبب عبئًا بيئيًا خطيرًا بسبب خصائصها الصعبة التحلل.
تستخدم البلاستيكيات الحيوية الكتلة الحيوية كمواد خام ويتم تحويلها إلى مواد بوليمرية من خلال التكنولوجيا الحيوية، مما يظهر إمكانات كبيرة في تقليل البصمة الكربونية والتأثير البيئي. من بين هذه البلاستيكيات، يعتبر البولي إيثيلين الحيوي (PE) والبولي إيثيلين تيريفثاليت الحيوي (PET)، كإصدارات خضراء مطورة من البلاستيكيات التقليدية، قد حققا إنتاجًا واسع النطاق وتطبيقًا واسعًا، وأصبحا منتجات معيارية في مجال المواد الحيوية.
يُعد البولي إيثيلين الحيوي (PE) واحدًا من أكثر البلاستيكيات الحيوية نضجًا من الناحية التكنولوجية ومتاحة تجاريًا. على عكس البولي إيثيلين التقليدي القائم على الوقود الأحفوري، تأتي المواد الخام للبولي إيثيلين الحيوي من موارد الكتلة الحيوية المتجددة مثل قصب السكر والذرة والكسافا.
تتضمن عملية إنتاجه تحويل السكر في الكتلة الحيوية إلى إيثانول من خلال التخمير الميكروبي، ثم إنتاج مونومر الإيثيلين من خلال تفاعل نزع الماء، وأخيرًا تشكيل راتنج البولي إيثيلين من خلال تفاعل البلمرة. خذ "البولي إيثيلين الأخضر" لشركة Braskem البرازيلية كمثال.
تستخدم إيثانول قصب السكر كمادة خام. يمكن لكل طن من البولي إيثيلين الحيوي المنتج تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 2.1 طن، وهو ما يعادل تثبيت الكربون الناتج عن زراعة 3 أشجار.
من حيث الأداء، فإن البولي إيثيلين الحيوي يكاد يكون مطابقًا تمامًا للبولي إيثيلين التقليدي. يتمتع بمرونة ممتازة ومقاومة كيميائية وسهولة في المعالجة. يمكن تصنيعه إلى أفلام وأكياس تغليف وأفلام زراعية وأنابيب ومنتجات أخرى من خلال عمليات تقليدية مثل النفخ والحقن والبثق. في مجال التغليف، تم استخدام أفلام البولي إيثيلين الحيوي في تغليف المواد الغذائية وأكياس التوصيل وغيرها من السيناريوهات.
لا يمكنها فقط تلبية المتطلبات الوظيفية للإغلاق ومقاومة الرطوبة، ولكنها تقلل أيضًا من الاعتماد على الموارد الأحفورية من خلال ابتكار المواد الخام؛ في المجال الزراعي، يمكن لأفلام البولي إيثيلين الحيوي الزراعية تقليل تلوث الأفلام المتبقية في الحقول وتحقيق إعادة التدوير مع أنظمة إعادة التدوير المناسبة.
البولي إيثيلين تيريفثاليت الحيوي (PET) هو نوع آخر من البلاستيكيات التقليدية الحيوية ذات الآفاق التجارية الواسعة. يتم بلمرة PET التقليدي بواسطة حمض التيريفثاليك (PTA) والإيثيلين جلايكول (EG)، حيث يمثل الإيثيلين جلايكول حوالي 30% من إجمالي المواد الخام. يتم تصنيع PET الحيوي جزئيًا أو كليًا من مواد حيوية عن طريق استبدال الإيثيلين جلايكول بمواد خام مشتقة من الكتلة الحيوية.
تستخدم التكنولوجيا السائدة حاليًا الكتلة الحيوية مثل قصب السكر والذرة كنقطة انطلاق، وتنتج الإيثانول من خلال التخمير، ثم تحوله إلى إيثيلين جلايكول حيوي من خلال الأكسدة والهدرجة وعمليات أخرى، ويتم بلمرته مع PTA التقليدي لتشكيل PET الحيوي.
هذا الـ PET "الحيوي جزئيًا" يكاد يكون مطابقًا لـ PET التقليدي من حيث الأداء، حيث يحتفظ بقوة ميكانيكية ممتازة وشفافية ومقاومة كيميائية، لذا يمكن أن يكون متوافقًا مباشرة مع معدات إنتاج PET الحالية وأنظمة إعادة التدوير.
في مجال تغليف المشروبات، أطلقت شركات مثل كوكاكولا ودانون زجاجات مشروبات PET تحتوي على 30% من المواد الخام الحيوية، والتي لا تفي فقط بمعايير سلامة ملامسة الطعام، ولكنها تقلل أيضًا من انبعاثات الكربون بحوالي الثلث؛ في مجال النسيج، تُستخدم ألياف PET الحيوية لصنع الملابس ومنتجات النسيج المنزلي. لا تشعر فقط بنفس شعور البوليستر التقليدي، ولكنها يمكن أن تزيد أيضًا من القيمة البيئية المضافة للمنتجات من خلال إمكانية تتبع المواد الخام.
تتمثل القيمة الأساسية للبولي إيثيلين الحيوي وPET الحيوي في "دورة الكربون الخضراء". يمتد البصمة الكربونية للبلاستيكيات التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري عبر دورة الحياة بأكملها: استخراج المواد الخام الأحفورية يطلق غازات الدفيئة، وتستهلك عملية المعالجة الكثير من الطاقة، وحرقها بعد التخلص منها سيطلق ثاني أكسيد الكربون. تأتي المواد الخام للبلاستيكيات الحيوية من الكتلة الحيوية التي يتم تثبيتها بواسطة عملية التمثيل الضوئي، والتي تمتص ثاني أكسيد الكربون أثناء نموها.
تقل انبعاثات الكربون أثناء عملية الإنتاج بنسبة 30%-80% مقارنة بالعمليات التقليدية، مما يشكل دورة فاضلة من "الكتلة الحيوية تمتص الكربون - المواد تخزن الكربون - التحلل/إعادة التدوير بعد التخلص"، مما يقلل بشكل كبير من التأثير السلبي لتغير المناخ.
حاليًا، دخل البولي إيثيلين الحيوي وPET الحيوي مرحلة التطوير على نطاق واسع. تتركز القدرة الإنتاجية العالمية للبولي إيثيلين الحيوي بشكل رئيسي في البلدان ذات الموارد الزراعية الغنية مثل البرازيل والولايات المتحدة، بقدرة إنتاج سنوية تزيد عن مليون طن؛ بينما يتوسع PET الحيوي بسرعة في آسيا وأوروبا. وقد حققت الشركات الصينية تصنيع الإيثيلين جلايكول الحيوي من خلال اختراقات تكنولوجية، مما يعزز تطبيق PET الحيوي في مجالات التغليف والنسيج.
ومع ذلك، لا يزال هذا المجال يواجه تحديات متعددة: من حيث توفير المواد الخام، تتأثر المواد الخام الحيوية بشكل كبير بالمناخ والمنطقة، ويتطلب التوريد على نطاق واسع إنشاء نظام زراعة وتخزين زراعي مستقر؛ من حيث التكلفة، فإن عملية إنتاج المونومرات الحيوية معقدة، والسعر الحالي لا يزال أعلى من المواد الخام الأحفورية، مما يتطلب دعم السياسات والابتكار التكنولوجي لتقليل التكاليف؛ من حيث نظام إعادة التدوير، تتمتع البلاستيكيات الحيوية بهياكل كيميائية مشابهة للبلاستيكيات التقليدية، ويحتاج "إعادة التدوير الكيميائي" إلى تحسين لتجنب الاختلاط في نظام إعادة التدوير التقليدي والتأثير على جودة المنتجات المعاد تدويرها.
من الجدير بالذكر أن البلاستيكيات الحيوية ≠ البلاستيكيات القابلة للتحلل. تنعكس خصائص البولي إيثيلين الحيوي وPET الحيوي فقط في مصدر المواد الخام. هيكلها الكيميائي متطابق مع البولي إيثيلين وPET التقليديين. كما أنها صعبة التحلل في البيئة الطبيعية وتحتاج إلى الدخول في نظام إعادة التدوير من خلال إعادة التدوير الميكانيكي أو الكيميائي أو طرق أخرى.
يتطلب هذا "الفصل الخاصية" من المستهلكين والصناعة فهمًا واضحًا بأن القيمة البيئية للبلاستيكيات الحيوية تكمن في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وانبعاثات الكربون، وليس في حل مشكلة تحلل النفايات البلاستيكية، ويحتاج إلى الترويج بالتنسيق مع بناء أنظمة تصنيف وإعادة تدوير النفايات.
مع تقدم التكنولوجيا الحيوية وزيادة السياسات منخفضة الكربون، يتحرك البولي إيثيلين الحيوي وPET الحيوي من "مفاهيم خضراء" إلى "احتياجات صناعية ملحة".
في المستقبل، من خلال تحرير الجينات لتحسين إنتاجية المواد الخام الحيوية، وتطوير تقنية تحفيز فعالة لتقليل استهلاك الطاقة في التحويل، وبناء نموذج تعاوني لسلسلة الصناعة الكاملة "زراعة الكتلة الحيوية - إنتاج المواد - إعادة التدوير والتجديد"، ستتمكن البلاستيكيات التقليدية الحيوية من تحقيق استبدال واسع النطاق للبلاستيكيات القائمة على الوقود الأحفوري في مجالات التغليف والنسيج والزراعة وغيرها، مما يضخ قوة أساسية في التنمية المستدامة لصناعة البلاستيك العالمية.
تربط منصتنا مئات من الموردين الكيميائيين الصينيين الموثوق بهم بالمشترين في جميع أنحاء العالم، مما يعزز المعاملات الشفافة، وفرص الأعمال الأفضل، والشراكات ذات القيمة العالية. سواء كنت تبحث عن سلع بالجملة أو مواد كيميائية متخصصة أو خدمات شراء مخصصة، فإن TDD-Global جديرة بأن تكون خيارك الأول.
