Entrevista con Yang Yihu en "Ecología de base biológica" | Guanghua Weiye: Expansión horizontal y profundización vertical para construir una cadena industrial verde de ciclo cerrado para el ácido poliláctico

En 2006, con la llegada de la tecnología de código abierto, la impresión 3D (fabricación aditiva) comenzó a ganar impulso en Europa y Estados Unidos. Sin embargo, en aquel entonces, la impresión 3D seguía siendo un campo de investigación muy específico en mi país, y apenas comenzaba a aplicarse en sectores industriales como la fabricación de aeronaves.

Ese mismo año, Guanghua Weiye, fundada en 2002 e inicialmente especializada en la investigación y el desarrollo de productos como ésteres de ácido láctico, ácido poliláctico (PLA) y policaprolactona (PCL), decidió expandirse a los mercados de aplicaciones posteriores tras cinco años de desarrollo.

Tras un exhaustivo estudio de mercado, Guanghua Weiye decidió convertir los materiales para impresión 3D en una de sus principales líneas de desarrollo. En 2007, lideró el lanzamiento mundial de consumibles comerciales de ácido poliláctico para impresión 3D y estableció la marca "eSUN".

En los últimos quince años, eSUN se ha consolidado como una marca líder mundial en consumibles para impresión 3D, con productos vendidos en más de 100 países. Por su parte, Guanghua Weiye también se ha expandido activamente a otros sectores de aplicación, logrando un rápido crecimiento en su segmento de materiales biodegradables, lo que ha permitido a la empresa consolidar un modelo de desarrollo dual basado en la combinación de impresión 3D y materiales biodegradables respetuosos con el medio ambiente.

Por un lado, Guanghua Weiye está expandiendo horizontalmente sus áreas de aplicación de productos y, por otro, también está profundizando continuamente su integración vertical, comprometida con la creación de una cadena industrial verde de circuito cerrado para el ácido poliláctico.

En 2006, Guanghua Weiye inició su investigación sobre el reciclaje del ácido poliláctico (PLA) y su reutilización de alto valor añadido. En 2013, la empresa construyó una línea de producción con derechos de propiedad intelectual propios en Xiaogan, provincia de Hubei, para la producción de 5.000 toneladas de lactida reciclada químicamente al año, conformando inicialmente un sistema tecnológico ecológico de circuito cerrado que abarca desde la síntesis y modificación de materiales hasta su aplicación, la digestión de subproductos y el reciclaje y reutilización química de polímeros.

En diciembre de 2023, Guanghua Weiye completó la adquisición del 51,265% del capital social de Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (en adelante, "Hengtian Changjiang"), lo que supone otro hito importante para Guanghua Weiye en términos de desarrollo de escenarios de aplicación horizontal y extensión de la cadena industrial vertical.

Ahora, Hengtian Changjiang, dedicada principalmente a la investigación, el desarrollo y la producción de fibras y productos de ácido poliláctico, ha cambiado oficialmente su nombre a Yisheng New Materials (Suzhou) Co., Ltd. (en adelante, "Yisheng New Materials"). Mediante esta adquisición, Guanghua Weiye ha completado la planificación de cuatro aplicaciones principales: biomedicina, impresión 3D, fibra ecológica y productos biodegradables, y ha abierto además una cadena industrial verde de ciclo cerrado para el lactido de ácido poliláctico reciclado químicamente y el hilado directo de fibra de ácido poliláctico.

En la fase inicial de la cadena industrial, hemos construido una planta de síntesis de lactida con una capacidad de 5000 toneladas anuales en Xiaogan, Hubei. Además de utilizar ácido láctico como materia prima, también podemos emplear ácido poliláctico reciclado para la producción de lactida. En la fase final de la cadena, la tecnología de Yisheng New Materials utiliza lactida como materia prima para la producción de fibra de ácido poliláctico. De esta forma, hemos logrado una conexión integral en la cadena industrial, obteniendo ventajas complementarias a nivel tecnológico.Yang Yihu habló con Bio-based Ecology al comentar esta inversión en el extranjero.

Breve introducción de Yang Yihu:

Presidente de Shenzhen Guanghua Weiye Co., Ltd., Vicepresidente del Comité de Materiales Degradables de la Asociación China de la Industria del Plástico, Presidente de la Alianza Tecnológica de la Industria de Bioplásticos Bajos en Carbono, Miembro del Comité Técnico Nacional para la Normalización de Materiales de Base Biológica y Productos Degradables, y Miembro del Comité Técnico Nacional para la Normalización de los Métodos de Inspección de Productos Clave Bajo Supervisión de Calidad. Nombrado Pionero Científico de Forbes China en 2013, Talento Líder en Emprendimiento Científico y Tecnológico en la Provincia de Hubei en 2014, una de las 10 Figuras Más Influyentes en la Industria de Impresión 3D de China en 2015, seleccionado para el Programa de Promoción de Talento para la Innovación del Ministerio de Ciencia y Tecnología en 2016, seleccionado para la tercera edición del Programa Nacional "Diez Mil Talentos" para Talentos Líderes Emprendedores en 2017, y uno de los 10 Líderes Empresariales en la Industria de Nuevos Materiales en 2018. Lideró la redacción de la norma internacional de impresión 3D ISO 5425:2023, "Especificaciones para el uso de filamentos a base de poli(ácido láctico) en aplicaciones de fabricación aditiva", y participó en la redacción de normas nacionales como "Policaprolactona", "Ácido Poliláctico" y "Consumibles de Impresión 3D de PLA". Ha liderado y participado en numerosos proyectos de desarrollo científico y tecnológico financiados por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma, el Ministerio de Ciencia y Tecnología de la provincia de Guangdong y el municipio de Shenzhen. Ha solicitado más de 100 patentes de invención, tanto nacionales como internacionales, de las cuales más de 60 ya han sido concedidas.

1. Profundamente arraigados en el campo de la impresión 3D, construyendo una marca de renombre mundial.

La última década ha sido testigo de un crecimiento explosivo en el mercado mundial de la impresión 3D. Según el Informe Wohlers 2023, el mercado mundial de la impresión 3D alcanzó los 18.000 millones de dólares en 2022, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 18,3%, casi ocho veces los 2.288 millones de dólares de 2012.

Desde 2007, Guanghua Weiye se ha dedicado a la investigación y el desarrollo de materiales para impresión 3D. Se puede decir que Guanghua Weiye ha sido testigo de la transformación del mercado de la impresión 3D, pasando de cientos de millones a decenas de miles de millones de dólares estadounidenses, y ha aprovechado la oportunidad de desarrollo, convirtiendo a eSUN en una marca reconocida a nivel mundial en el sector de consumibles para impresión 3D.

La decisión de crear su propia marca, eSUN, al comienzo mismo del desarrollo de los materiales para impresión 3D fue un paso crucial dado por Guanghua Weiye.

“Cuando nos iniciamos en la impresión 3D en 2007, todavía era un mercado muy especializado. En aquel entonces, teníamos dos opciones: fabricar impresoras 3D para otros fabricantes y promocionar nuestra propia marca. Optamos por un enfoque doble: por un lado, fabricar impresoras 3D para otros fabricantes y, por otro, consolidar y comenzar a promocionar la marca eSUN”, explicó Yang Yihu.

En su opinión, el éxito de la marca eSUN se basa en dos pilares fundamentales: primero, la innovación continua, que consiste en ofrecer constantemente al mercado nuevos productos que satisfagan las necesidades de los consumidores, mejorando al mismo tiempo la calidad y logrando así que los consumidores la recuerden, lo cual constituye la base para la construcción de una marca. Segundo, Guanghua Weiye también otorga gran importancia a la promoción de la imagen de marca eSUN a través del marketing, aumentando su reconocimiento mediante una amplia participación en ferias y actividades de marketing profesionales de renombre internacional.

Actualmente, eSUN cuenta con más de 50 agentes autorizados a nivel mundial y una red de marketing que abarca más de 100 países. En 2019, eSUN comenzó a desarrollar su propia plataforma de comercio electrónico transfronterizo, y sus tiendas online, operadas directamente por la compañía, ahora tienen presencia en más de 15 países de Norteamérica, Europa y Asia. El rápido crecimiento de las plataformas de comercio electrónico transfronterizo está contribuyendo a la expansión de la influencia de la marca eSUN.

“De hecho, con el desarrollo del mercado de consumibles para impresión 3D en mi país, muchos competidores que desean ingresar rápidamente a la industria no prestan atención a la construcción de marca. Todos usan la misma marca ‘Hecho en China’, lo que significa que, al menos en apariencia, sus productos son homogéneos. La homogeneidad conduce a guerras de precios. Al construir la marca eSUN, hemos evitado la competencia homogénea y las guerras de precios internas, hemos obtenido mayor poder de negociación y ganancias razonables, lo que nos ha permitido invertir continuamente en I+D, mejorar la calidad, innovar productos y formar un círculo virtuoso”, agregó Yang Yihu.

Este círculo virtuoso ha proporcionado a eSUN una fuente constante de motivación para su crecimiento. Actualmente, la cartera de productos de eSUN abarca dos categorías principales: filamentos para impresoras 3D FDM y resinas fotosensibles para impresoras 3D de fotopolímeros SLA/DLP/LCD, con más de 90 subproductos. Además, la empresa está desarrollando activamente materiales poliméricos en polvo, como ácido poliláctico y policaprolactona, para impresoras 3D de polvo.

Al hablar del futuro de la impresión 3D, Yang Yihu se muestra muy optimista. Considera que, tras años de desarrollo, la impresión 3D ha entrado en una fase de rápido crecimiento, pasando gradualmente de la fabricación de prototipos a la de piezas finales, de las aplicaciones de consumo a las industriales, de la producción en pequeñas series a la producción en masa, y de los materiales individuales a las soluciones integradas. En respuesta a esta tendencia, están surgiendo nuevos modelos de negocio. Actualmente, tanto si se trata de sustituir los métodos de producción ineficientes de las industrias tradicionales mediante la impresión 3D, como si se desarrollan nuevos modelos de negocio a través de la impresión 3D combinada con otras tecnologías, las perspectivas son muy prometedoras.

De cara a 2024, y basándose en las tendencias de desarrollo y la dinámica de la industria de la impresión 3D, eSUN seguirá defendiendo la filosofía empresarial de "posicionamiento diferenciado e innovación abierta", centrándose en nuevos materiales, nuevas tecnologías y nuevas aplicaciones para desarrollar nuevos productos diversificados y lograr un desarrollo de marca de alta calidad.

En concreto, eSUN optimizará integralmente el rendimiento de impresión de alta velocidad de sus materiales, evolucionando desde materiales de uso general hasta materiales de ingeniería y funcionales, proporcionando a los usuarios industriales productos de alta calidad y rentables con una baja huella de carbono. Simultáneamente, profundizará en nuevas tecnologías y procesos, aprovechando su experiencia en I+D y aplicación de ácido poliláctico (PLA) para desarrollar materiales de impresión en polvo SLS, logrando la industrialización de la impresión en polvo de PLA y ofreciendo a la industria una alternativa más ecológica y respetuosa con el medio ambiente. Además, eSUN se expandirá activamente a múltiples áreas de aplicación, como la fabricación inteligente, la odontología, la electrónica automotriz, el paisajismo, los implantes médicos y la medicina de rehabilitación, utilizando la innovación en materiales para liderar e impulsar un desarrollo más eficiente y sostenible de la industria de la impresión 3D.

Consumibles para impresión 3D de eSUN

2. Ampliar las aplicaciones posteriores y explorar nuevas áreas de crecimiento para los biomateriales.

Según European Plastics, en 2021, la capacidad de producción mundial de materiales biodegradables fue de 1,553 millones de toneladas, mientras que la producción mundial de productos plásticos fue de 390 millones de toneladas.

Esta enorme brecha representa un vasto potencial de mercado.

En el contexto de una constante presión global para prohibir y restringir el uso de plásticos, el ácido poliláctico (PLA), uno de los materiales biodegradables más prometedores, ha experimentado un ciclo de expansión de su capacidad de producción a nivel mundial en los últimos años. Desde 2020, empresas internacionales como TotalEnergies Corbion y Natureworks, así como empresas nacionales como Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Science & Technology y Wanhua Chemical, han estado desplegando nueva capacidad de producción para aprovechar esta oportunidad de desarrollo.

Yang Yihu cree que, si bien la expansión de la capacidad de producción de materia prima está en pleno auge, la absorción de la nueva oferta por parte de los usuarios finales podría no ser suficiente.

“Nuestra evaluación indica que la capacidad de producción de ácido poliláctico (PLA), materia prima de la cadena de suministro, está aumentando con relativa rapidez, pero si las aplicaciones posteriores no se consolidan, el mercado podría tener dificultades para absorber un incremento tan grande en la producción de materia prima”, afirmó Yang Yihu. “De hecho, comenzamos a prestar atención al desarrollo de escenarios de aplicación para el PLA y el reciclaje químico de materiales de desecho ya en 2006, con la esperanza de subsanar las deficiencias en el desarrollo general de la industria desde estas dos perspectivas. Por ello, además de la impresión 3D, nos hemos expandido sucesivamente a los campos de la biomedicina, las ecofibras y los productos biodegradables, conformando cuatro áreas principales de aplicación”.

En los últimos años, con la prohibición y restricción global de los plásticos y la creciente madurez de los biomateriales, especialmente la tecnología de materiales de ácido poliláctico (PLA), el mercado de materiales biodegradables y respetuosos con el medio ambiente se ha expandido gradualmente. También hemos invertido más esfuerzos en ampliar las aplicaciones en este campo. Actualmente, nuestros productos biodegradables desechables y los productos de ecofibra se han convertido en el segundo motor de crecimiento más importante después de los consumibles para impresión 3D, y nuestros productos de lactato, producidos mediante reciclaje químico, también han experimentado un rápido crecimiento. Las principales empresas nacionales de fotorresistencias utilizan nuestros productos de lactato de grado electrónico. El volumen actual no es grande, pero las perspectivas de aplicación son prometedoras”, explicó Yang Yihu.

Según el informe provisional de Guanghua Weiye de 2023, el segmento de materiales biodegradables y respetuosos con el medio ambiente de la compañía (que incluye productos biomédicos, de ecofibra y biodegradables) logró un fuerte crecimiento de los ingresos durante el período del informe, aumentando un 161,53 % interanual.

Nuestro exclusivo modelo tecnológico de coproducción con configuración en X nos permite diversificar las fuentes de materia prima y los productos finales, enriqueciendo así las funciones de la línea de producción, mejorando la eficiencia del sistema y reduciendo el consumo de energía y los costos. Podemos producir lactida a partir de dos materias primas, ácido láctico o ácido poliláctico reciclado, y luego polimerizarla para producir diversos biomateriales. Tomando como ejemplo el ácido poliláctico reciclado, la lactida purificada obtenida puede utilizarse en la siguiente etapa de polimerización para producir ácido poliláctico, policaprolactona o polioles, mientras que los subproductos con menor pureza pueden reaccionar con etanol para producir ésteres de lactato químicamente puros, o bien, la lactida de alta pureza puede utilizarse directamente como materia prima para producir ésteres de lactato de alta pureza.Yang Yihu añadió.

Fibra discontinua de ácido poliláctico, filamento, tejido no tejido

3. La adquisición de Hengtian Changjiang da un nuevo impulso a la producción de ecofibras.

Las fibras de ácido poliláctico (PLA) tienen una larga trayectoria de aplicación en la industria textil. Ya en 1989, Kanebo de Japón colaboró ​​con Shimadzu para desarrollar la fibra de PLA hilada pura Lactron™ y su variedad mezclada Corn Fiber™ (de la que toma su nombre "fibra de maíz"), que se exhibió en los Juegos Olímpicos de Invierno de Nagano en 1998.

Posteriormente, la fibra de maíz pareció convertirse en una tendencia popular. Sin embargo, debido a su escasa hidrofilicidad, su alta fragilidad y su tacto áspero y duro, la fibra de ácido poliláctico inicial no logró ampliar su escala de aplicaciones y, en cambio, se utilizó como una variedad de fibra de nicho en el sector textil.

En los últimos años, en el contexto de las prohibiciones y restricciones globales sobre los plásticos, la tendencia "verde" también ha llegado a la industria textil. Grandes empresas y marcas han comenzado a centrarse en las materias primas y a conquistar el mercado de la protección ambiental, y la fibra de ácido poliláctico ha vuelto a captar la atención del sector textil.

Yang Yihu recordó que Guanghua Weiye comenzó a explorar las fibras de ácido poliláctico (PLA) y sus aplicaciones en 2006. Sin embargo, debido a la larga cadena industrial, era difícil integrar toda la cadena centrándose únicamente en la materia prima, lo que impidió alcanzar una capacidad de producción a gran escala. Desde 2020, Guanghua Weiye ha observado que el mercado de aplicaciones de fibras de PLA se está volviendo cada vez más dinámico gracias al apoyo gubernamental y, por lo tanto, ha retomado sus esfuerzos en este sentido.

En 2021, firmamos un acuerdo de cooperación estratégica con Hengtian Changjiang para fortalecer la colaboración en áreas como la modificación de materias primas, el procesamiento de fibras, la expansión de aplicaciones y el reciclaje de fibras. Tras tres años de cooperación, hemos sentado bases sólidas para la colaboración con Hengtian Changjiang y hemos obtenido excelentes resultados. En 2023, nuestras ventas en el mercado de ecofibras crecieron rápidamente y, gracias a la cooperación entre ambas partes, Hengtian Changjiang también obtuvo beneficios. Casualmente, Hengtian Fiber Group iba a desinvertir en Hengtian Changjiang, por lo que adquirimos esa participación. Ahora, Hengtian Changjiang forma parte de Guanghua Weiye bajo la nueva identidad de Yisheng New Materials.

Según los informes, en el primer semestre de 2018, Yisheng New Materials lideró la construcción de la primera línea de producción mundial con una producción anual de 10 000 toneladas de ácido poliláctico sintetizado a partir de lactida y fibra de ácido poliláctico extruido por fusión. Su tecnología patentada de "ácido poliláctico extruido por fusión" reduce los costos de consumo de energía en un 30 % sin necesidad de corte, y permite ahorrar 2100 yuanes por tonelada en costos totales.

En la fase inicial de la cadena industrial, hemos construido una planta de síntesis de lactida con una capacidad de 5000 toneladas anuales en Xiaogan, Hubei. Además de utilizar ácido láctico como materia prima, también podemos emplear ácido poliláctico reciclado para la producción de lactida. En la fase final de la cadena, la tecnología de Yisheng New Materials utiliza lactida como materia prima para la producción de fibra de ácido poliláctico. De esta forma, hemos logrado una conexión integral en la cadena industrial, obteniendo ventajas complementarias a nivel tecnológico.

"Mediante esta adquisición, hemos cubierto la brecha de capacidad en el campo de la fibra de ácido poliláctico, completado el diseño de cuatro aplicaciones principales: biomédica, impresión 3D, ecofibra y productos biodegradables, y establecido una cadena industrial verde de ciclo cerrado, desde el lactido de ácido poliláctico reciclado químicamente hasta la producción de fibra de ácido poliláctico mediante hilado en fusión", dijo Yang Yihu al hablar sobre la adquisición.

Diagrama del ciclo de la fibra PLA

4. Desarrollar el reciclaje químico para crear una cadena industrial verde de circuito cerrado.

En 2006, mientras el mercado se centraba en la biodegradabilidad del ácido poliláctico y ensalzaba sus ventajas en el campo de los productos desechables, Guanghua Weiye se adentró en la investigación del reciclaje químico de materiales de ácido poliláctico.

¿Tiene sentido el reciclaje químico del ácido poliláctico (PLA), un material biodegradable?

Yang Yihu dijo:"La degradación, en cierta medida, también implica una especie de desperdicio."

En 2012, tras seis años de avances tecnológicos, Guanghua Weiye presentó oficialmente una solicitud de patente para "un método para preparar lactida refinada a partir de ácido poliláctico reciclado", que fue concedida con éxito en 2014. Esta tecnología, pionera a nivel mundial, permite obtener lactida de alta pureza a partir de ácido poliláctico reciclado, y los subproductos también pueden utilizarse para producir diversos ésteres de ácido láctico, resolviendo así el problema global del reciclaje y la reutilización de materiales biodegradables de origen biológico y creando una cadena industrial de circuito cerrado para conformar una economía "verde circular".

Mientras tanto, la industria ha reconocido cada vez más en los últimos años la gestión inadecuada de los plásticos biodegradables al final de su vida útil. Según el "Informe de investigación sobre evaluación del impacto ambiental y apoyo a las políticas de plásticos biodegradables", publicado conjuntamente por la Universidad de Tsinghua y Sinopec, el 96,77 % de los plásticos biodegradables en mi país terminan en incineración y vertederos, el 3,1 % se filtra al medio ambiente y solo el 0,007 % llega a las instalaciones de eliminación biológica y se degrada por completo.

Las directrices de la Comisión Europea sobre plásticos de un solo uso (SUP, por sus siglas en inglés), publicadas en 2021, proponían prohibir el uso de plásticos degradables por oxidación, plásticos biodegradables y plásticos compostables en productos de plástico de un solo uso; la Directiva PPW, publicada en 2022, exige que todos los envases sean reciclables o reutilizables para 2030; y la propuesta de reglamento sobre vehículos al final de su vida útil (ELV, por sus siglas en inglés), publicada en 2023, proponía aumentar el uso de materiales reciclados en los coches nuevos, especificando que estos deberían contener al menos un 25 % de plásticos reciclados.

Estas políticas implican que la UE promueve la reducción del plástico, el reciclaje y la reutilización. Sin embargo, su implementación también limitará la expansión de la capacidad de producción de las empresas de plásticos biodegradables, lo que plantea la siguiente pregunta: ¿Existe aún futuro para los plásticos biodegradables?

Yang Yihu considera que, en el contexto de la neutralidad de carbono, el ácido poliláctico (PLA) de origen biológico es significativo y valioso. Por lo tanto, debemos aprovechar mejor las ventajas del secuestro de carbono y la protección ambiental que ofrece el PLA de origen biológico. Por un lado, debemos desarrollar y promover productos de PLA duraderos, como artículos de papelería de PLA resistentes y tazas de PLA de alta calidad que imitan la cerámica; por otro lado, debemos hacer hincapié en el reciclaje y la reutilización.

Desde una perspectiva técnica, el reciclaje químico del ácido poliláctico (PLA) presenta ventajas sobre otros plásticos como el PET y el TPU. Esto se debe a que el PLA solo contiene un monómero, el lactido, que puede reciclarse y purificarse para obtener lactido de alta pureza. Desde una perspectiva económica, el reciclaje de PLA puede sustituir algunas materias primas de almidón y azúcar, lo que podría mitigar, en cierta medida, el problema de la competencia entre las materias primas de PLA y los recursos humanos para la producción de alimentos en el futuro.

“Desde la perspectiva del reciclaje, podemos proceder en tres direcciones según la calidad de los residuos: Los residuos de alta calidad, como los residuos industriales, pueden reciclarse físicamente mediante regranulación, como las escamas de botellas, que incluso pueden utilizarse como materia prima para fibras tras la regranulación, o modificarse con aditivos para su uso en aplicaciones menos sostenibles. Para los residuos que ya se han degradado en cierta medida durante su uso y eliminación, lo que resulta en una disminución significativa del peso molecular, se puede utilizar el reciclaje químico para descomponerlos en monómeros, que luego pueden repolimerizarse para producir ácido poliláctico (PLA), o reaccionar con etanol para producir ésteres de ácido láctico. Para los residuos de muy baja calidad, donde ni el reciclaje físico ni el químico son económicamente viables, el reciclaje biológico mediante compostaje industrial puede degradarlos en dióxido de carbono y agua, permitiendo que participen nuevamente en la fotosíntesis. La combinación orgánica de reciclaje físico y químico puede ser una fuente muy importante de materias primas para la futura producción de PLA”, propuso Yang Yihu.

Hoy, la línea de producción de reciclaje químico de Guanghua Weiye, con una capacidad de 5000 toneladas anuales para la producción de lactida, ha sido industrializada y validada. Yang Yihu reveló que la empresa también planea expandir su capacidad de reciclaje químico de ácido poliláctico en el extranjero en el futuro.