يانغ ييهو من شركة غوانغوا ويي: المسار التقني، والمزايا، والسوق المستقبلية لإعادة تدوير حمض البوليلاكتيك كيميائياً

في عام 2006، ومع ظهور تقنية المصادر المفتوحة، بدأت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع الإضافي) تكتسب زخماً في أوروبا والولايات المتحدة. إلا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد في ذلك الوقت كانت لا تزال مجالاً بحثياً متخصصاً للغاية في بلدي، ولم تكن قد بدأت بعدُ بتطبيقها في مجالات صناعية مثل صناعة الطائرات.

حمض البوليلاكتيك (PLA) هو بوليستر مصنوع من تخمير النشويات النباتية المستخرجة من الذرة أو الكسافا أو قصب السكر أو بنجر السكر. تُخمر السكريات الموجودة في هذه المواد المتجددة إلى حمض اللاكتيك، والذي يُستخدم بعد ذلك في صناعة حمض البوليلاكتيك.

غوانغهوا ويي (العلامة التجارية "eSUN")تأسست عام 2002، وكانت متخصصة في البداية فياللاكتات، وحمض البوليلاكتيك (PLA)، والبولي كابرولاكتون (PCL)بعد خمس سنوات من البحث والتطوير، قررت شركة غوانغوا ويي التركيز على مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد كأحد محاور نموها الرئيسية. في عام ٢٠٠٧، كانت أول شركة في العالم تُطلق مواد استهلاكية للطباعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من حمض البوليلاكتيك (PLA) متاحة تجاريًا، وأسست لاحقًا علامة "eSUN" التجارية، التي نمت لتصبح اليوم إحدى العلامات التجارية الرائدة عالميًا في مجال مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد. في عام ٢٠٠٦، بدأت الشركة...إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك وإعادة استخدامه بقيمة مضافة عاليةالبحث.

من جهة، تعمل شركة Guanghua Weiye على توسيع مجالات تطبيق منتجاتها أفقيًا، ومن جهة أخرى، تعمل أيضًا على تعميق تكاملها الرأسي باستمرار، ملتزمة بإنشاء سلسلة صناعية خضراء مغلقة لحمض البوليلاكتيك.

في عام 2013، قامت شركة Guanghua Weiye ببناء منشأة تتمتع بحقوق ملكية فكرية مستقلة في شياوغان، مقاطعة هوبي."خط إنتاج لإنتاج اللاكتيد من إعادة التدوير الكيميائي بمعدل سنوي قدره 5000 طن"تم في البداية تشكيل نظام تكنولوجي أخضر مغلق الحلقة، يشمل تصنيع المواد وتعديلها، وتطبيقها، وهضم المنتجات الثانوية، وإعادة تدوير المواد الكيميائية البوليمرية وإعادة استخدامها.

في ديسمبر 2023، أكملت شركة Guanghua Weiye عملية الاستحواذ على 51.265% من أسهم شركة Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (المشار إليها فيما يلي باسم "Hengtian Changjiang")، مما يمثل علامة فارقة أخرى مهمة لشركة Guanghua Weiye من حيث تطوير سيناريوهات التطبيق الأفقية وتوسيع سلسلة الصناعة الرأسية.

شركة هينغتيان تشانغجيانغ للمواد الحيوية المحدودة، التي تعمل بشكل رئيسي في مجال البحث والتطوير وإنتاج ألياف ومنتجات حمض البوليلاكتيك، غيرت اسمها رسميًا إلىشركة ييشينغ للمواد الجديدة (سوتشو) المحدودة(المشار إليها فيما يلي باسم "Yisheng New Materials")، أكملت شركة Guanghua Weiye أيضًا عملية الاستحواذ من خلال هذا الاستحواذ.الطب الحيوي، الطباعة ثلاثية الأبعاد، الألياف الصديقة للبيئة والتغليف الصديق للبيئةأربعة تخطيطات رئيسية للتطبيقاتوانفتحت أكثريتم إنتاج ألياف حمض البوليلاكتيك (PLA) عن طريق استخلاص اللاكتيد كيميائياً ثم إعادة صهره إلى ألياف PLA.سلسلة صناعية خضراء ذات حلقة مغلقة.

"في المرحلة الأولى من سلسلة التوريد، أنشأنا مصنعًا لإنتاج اللاكتيد بطاقة إنتاجية تبلغ 5000 طن سنويًا في شياوغان، هوبي. إلى جانب استخدام حمض اللاكتيك كمادة خام، يمكننا أيضًا استخدام حمض البوليلاكتيك المعاد تدويره كمادة خام لإنتاج اللاكتيد. وفي المرحلة الثانية من سلسلة التوريد، تستخدم تقنية شركة ييشنغ للمواد الجديدة اللاكتيد كمادة خام لإنتاج ألياف حمض البوليلاكتيك. وبهذه الطريقة، أنشأنا اتصالًا بين المرحلتين الأولى والثانية في سلسلة التوريد، وحققنا مزايا تكاملية على المستوى التقني"، هذا ما قاله يانغ ييهو.

وفقًا لمنظمة European Plastics، في عام 2021، بلغت الطاقة الإنتاجية العالمية للمواد القابلة للتحلل الحيوي 1.553 مليون طن، بينما بلغ الإنتاج العالمي للمنتجات البلاستيكية 390 مليون طن.

الفجوة الهائلة تعني وجود آفاق سوقية واسعة.

في ظلّ التوجه العالمي المتواصل نحو الحدّ من استخدام البلاستيك وحظره، يشهد حمض البوليلاكتيك (PLA)، باعتباره أحد أكثر المواد القابلة للتحلل الحيوي الواعدة، دورة توسع عالمية في طاقته الإنتاجية خلال السنوات الأخيرة. فمنذ عام 2020، قامت شركات عالمية مثل توتال إنيرجيز كوربيون ونيتشر وركس، بالإضافة إلى شركات محلية مثل مجموعة فينغ يوان، وهيسون للمواد الحيوية، وجيندان للتكنولوجيا، وكينغفا للعلوم والتكنولوجيا، ووان هوا للمواد الكيميائية، بتوظيف طاقات إنتاجية جديدة للاستفادة من هذه الفرصة التنموية.

يعتقد يانغ ييهو أنعلى الرغم من أن توسيع طاقة إنتاج المواد الخام جارٍ على قدم وساق، إلا أن جانب التطبيق من الإمدادات الجديدة قد لا يكون قد تم استيعابه بالكامل.

قال يانغ ييهو: "نرى أن قدرة إنتاج المواد الخام الأولية لحمض البوليلاكتيك (PLA) تتزايد بوتيرة سريعة نسبيًا، ولكن إذا لم تزدهر التطبيقات النهائية، فقد يجد السوق صعوبة في استيعاب هذه الزيادة الكبيرة في إنتاج المواد الخام. في الواقع، بدأنا نولي اهتمامًا لتطوير سيناريوهات التطبيقات النهائية لحمض البوليلاكتيك وإعادة التدوير الكيميائي للنفايات منذ عام 2006، آملين في سد الثغرات في تطوير الصناعة بشكل عام من هذين الجانبين. لذلك، بالإضافة إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد، قمنا بتطبيق تقنياتنا تباعًا في مجالات الطب الحيوي، والألياف الصديقة للبيئة، والمنتجات القابلة للتحلل الحيوي، مما يشكل أربعة مجالات رئيسية للتطبيقات."

في السنوات الأخيرة، ومع الحظر العالمي على البلاستيك وتقييد استخدامه، ونضج تقنيات المواد الحيوية، وخاصةً تقنية حمض البوليلاكتيك (PLA)، اتسعت القدرة السوقية للمواد القابلة للتحلل الحيوي الصديقة للبيئة تدريجياً. وقد بذلنا جهوداً أكبر لتوسيع نطاق تطبيقاتها في هذا المجال. واليوم، أصبحت منتجاتنا القابلة للتحلل الحيوي ذات الاستخدام الواحد ومنتجات الألياف الصديقة للبيئة ثاني أكبر محرك للنمو بعد مستلزمات الطباعة ثلاثية الأبعاد.كما حققت منتجات اللاكتات المنتجة من خلال إعادة التدوير الكيميائي نمواً سريعاً.وأوضح يانغ ييهو قائلاً: "تستخدم كبرى شركات المواد المقاومة للضوء المحلية منتجاتنا من اللاكتات ذات الجودة الإلكترونية. الحجم الحالي صغير، لكن آفاق التطبيق واعدة".

يمكن إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك المستعمل من خلال الاستخلاص الكيميائي أو الميكانيكي.قد تحتوي النفايات على ملوثات، ولكن يمكن التحكم في حمض البوليلاكتيك من خلال...الاستخلاص الكيميائي من خلال البلمرة الحرارية أو التحلل المائي لإنتاج المونومرات.ثم يُصنع منه حمض البوليلاكتيك الجديد. ويمكن أيضاً معالجة حمض البوليلاكتيك من خلال...ينتج عن عملية التبادل الإستري لاكتات الميثيلوهذا يسمح بإعادة التدوير الكيميائي.

"يُمكننا نموذجنا الفريد لتكنولوجيا الإنتاج المشترك ذي التكوين X من تحقيق تنوع في مصادر المواد الخام والمنتجات النهائية، مما يُثري وظائف خط الإنتاج، ويُحسّن كفاءة نظام الإنتاج بشكل فعّال، ويُقلل من استهلاك الطاقة والتكاليف. نستطيع إنتاج اللاكتيد من مادتين خام، حمض اللاكتيك أو حمض البوليلاكتيك المُعاد تدويره، ثم بلمرته لإنتاج مواد حيوية متنوعة."وبأخذ إعادة تدوير المواد الخام لحمض البوليلاكتيك كمثال، فإن الناتجيمكن استخدام اللاكتيد النقي جيدًا في خطوة البلمرة التالية لإنتاج حمض البوليلاكتيك أو البوليكابرولاكتون أو البوليولات.يمكن تفاعل المنتجات الثانوية غير المنقاة جيدًا مع الإيثانول لإنتاج اللاكتات النقي كيميائيًا، أو يمكن استخدام اللاكتيد عالي النقاء مباشرة كمادة خام لإنتاج اللاكتات عالي النقاء.وأضاف يانغ ييهو:

في عام 2006، بينما كان السوق يركز على قابلية حمض البوليلاكتيك للتحلل البيولوجي والترويج لمزاياه في مجال المنتجات التي تستخدم لمرة واحدة، انغمس غوانغوا ويي في أبحاث إعادة التدوير الكيميائي لمواد حمض البوليلاكتيك.

هل إعادة التدوير الكيميائي لحمض البوليلاكتيك (PLA)، وهو مادة قابلة للتحلل الحيوي، أمر ذو جدوى؟

قال يانغ يهو:التدهور، إلى حد ما، يعني أيضاً شكلاً من أشكال النفايات.。”

في عام 2012، وبعد ست سنوات من الإنجازات التكنولوجية، قدمت شركة غوانغوا ويي رسمياً مشروعها "..."طريقة لاستخلاص حمض البوليلاكتيك لتحضير اللاكتيد المكررطلب براءة اختراع لكلمة "و"تم الحصول على الترخيص بنجاح في عام 2014تتيح هذه التقنية الأولى من نوعها في العالم الحصول على اللاكتيد عالي النقاء عن طريق إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك، ويمكن أيضًا استخدام المنتجات الثانوية لإنتاج مجموعة متنوعة من إسترات حمض اللاكتيك، مما يحل مشكلة إعادة تدوير وإعادة استخدام المواد القابلة للتحلل الحيوي في العالم، ويخلق سلسلة صناعية مغلقة لتشكيل اقتصاد دائري "أخضر".

في غضون ذلك، باتت الصناعة تُدرك بشكل متزايد في السنوات الأخيرة عدم كفاية التخلص من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي بعد انتهاء عمره الافتراضي. ووفقًا لتقرير "تقييم الأثر البيئي ودعم السياسات المتعلقة بالبلاستيك القابل للتحلل الحيوي"، الصادر بالاشتراك بين جامعة تسينغهوا وشركة سينوبك، فإن 96.77% من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي في بلدي ينتهي به المطاف في محارق النفايات ومدافنها، بينما يتسرب 3.1% منه إلى البيئة، ولا يدخل سوى 0.007% فقط إلى مرافق التخلص البيولوجي ويتحلل بشكل كامل.

اقترحت المبادئ التوجيهية للمفوضية الأوروبية بشأن استخدام المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد، الصادرة في عام 2021، حظر استخدام البلاستيك القابل للتحلل التأكسدي، والبلاستيك القابل للتحلل الحيوي، والبلاستيك القابل للتسميد في منتجات البلاستيك ذات الاستخدام الواحد؛ ويشترط توجيه PPW، المنشور في عام 2022، أن تكون جميع العبوات قابلة لإعادة التدوير أو إعادة الاستخدام بحلول عام 2030؛ واقترحت اللوائح المقترحة بشأن المركبات المنتهية الصلاحية، المنشورة في عام 2023، زيادة استخدام المواد المعاد تدويرها في السيارات الجديدة، مع تحديد أن السيارات الجديدة يجب أن تحتوي على 25% على الأقل من البلاستيك المعاد تدويره.

تُشير هذه السياسات إلى أن الاتحاد الأوروبي يُشجع مفاهيم الحد من استخدام البلاستيك وإعادة تدويره وإعادة استخدامه. ومع ذلك، فإن تطبيق هذه السياسات سيُحدّ من توسع الطاقة الإنتاجية لشركات البلاستيك القابل للتحلل الحيوي، مما يثير التساؤل: هل لا يزال للبلاستيك القابل للتحلل الحيوي مستقبل؟

يعتقد يانغ ييهو أن المصدر الحيوي لحمض البوليلاكتيك (PLA) ذو أهمية وقيمة في سياق الحياد الكربوني. لذا، ينبغي لنا حاليًا الاستفادة بشكل أكبر من مزايا حمض البوليلاكتيك الحيوي في عزل الكربون وملاءمته للبيئة. من جهة، ينبغي لنا تطوير منتجات حمض البوليلاكتيك المتينة والترويج لها، مثل الأدوات المكتبية المصنوعة من حمض البوليلاكتيك المتين وأكواب السيراميك عالية اللمعان ذات المظهر المقلّد؛ ومن جهة أخرى،ينبغي التأكيد على أهمية إعادة التدوير وإعادة الاستخدام بعد الاستخدام.。

"من وجهة نظر فنية، فإن إعادة التدوير الكيميائي لحمض البوليلاكتيك له مزايا مقارنة بالبلاستيكات الأخرى مثل PET و TPU."لأن حمض البوليلاكتيك يحتوي على مونومر واحد فقط، وهو اللاكتيد.بعد إعادة التدوير، يمكن الحصول على اللاكتيد عالي النقاء من خلال عملية تنقية اللاكتيد. من الناحية الاقتصادية،يمكن أن يحل إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك محل بعض المواد الخام من النشا والسكر.سيؤدي هذا، إلى حد ما، إلى تخفيف المنافسة المستقبلية بين المواد الخام لحمض البوليلاكتيك (PLA) والموارد البشرية على الغذاء.