光華維業の楊一虎氏：ポリ乳酸化学リサイクルの技術的道筋、利点、そして将来の市場

2006年、オープンソース技術の登場により、3Dプリンティング（積層造形）技術は欧米で勢いを増し始めました。しかし当時、私の国では3Dプリンティングはまだ非常にニッチな研究分野であり、航空機製造などの産業分野で応用され始めたばかりでした。

ポリ乳酸（PLA）は、トウモロコシ、キャッサバ、サトウキビ、テンサイなどの植物デンプンを発酵させて作られるポリエステルです。これらの再生可能な原料に含まれる糖分は発酵されて乳酸となり、それがPLAの製造に使用されます。

Guanghua Weiye (ブランド「eSUN」)2002年に設立され、当初は乳酸塩、ポリ乳酸（PLA）、ポリカプロラクトン（PCL）5年間の研究開発を経て、光華維業は3Dプリンティング材料を主要な開発方向の一つとして注力することを決定しました。2007年には、世界で初めて市販のポリ乳酸（PLA）3Dプリンティング消耗品を発売し、その後「eSUN」ブランドを確立しました。このブランドは現在、世界有数の3Dプリンティング消耗品ブランドの一つに成長しています。2006年、同社は…ポリ乳酸のリサイクルと高付加価値再利用その研究。

光華維業は、製品の応用分野を水平方向に拡大する一方で、垂直統合を継続的に深化させ、ポリ乳酸の環境に配慮したクローズドループ型の産業チェーンの構築に尽力している。

2013年、光華維業は湖北省孝感市に独自の知的財産権を有する施設を建設した。「化学リサイクルから年間5,000トンのラクチドを生産する生産ライン」材料の合成と改質、応用、副産物の分解、ポリマーの化学的リサイクルと再利用を含む、環境に優しいクローズドループ技術システムが最初に構築された。

2023年12月、光華維業は恒天長江生物材料有限公司（以下「恒天長江」という）の株式51.265%の取得を完了し、水平応用シナリオの開発と垂直産業チェーンの拡張という点で、光華維業にとってまた新たな重要な節目を迎えた。

主にポリ乳酸繊維および製品の研究開発と製造に従事する恒天長江生物材料有限公司は、この度正式に社名を変更し、宜盛新材料（蘇州）有限公司（以下「易盛新材料」という）広華維業もこの買収を通じて買収を完了した。生物医学、3Dプリンティング、エコファイバー、環境に優しい包装4つの主要なアプリケーションレイアウトさらに開放ポリ乳酸（PLA）繊維は、ラクチドを化学的に回収し、それを再溶解してPLA繊維にすることで製造される。環境に配慮した、循環型産業チェーン。

「産業チェーンの上流端では、湖北省孝感市に年間5,000トンのラクチド合成生産施設を建設しました。乳酸を原料とするだけでなく、再生ポリ乳酸を原料としてラクチドを生産することも可能です。産業チェーンの下流端では、易盛新材料の技術がラクチドを原料としてポリ乳酸繊維を生産します。このようにして、産業チェーンの上流と下流の連携を確立し、技術レベルでの相補的な優位性を実現しました」と楊義虎氏は述べた。

欧州プラスチック協会によると、2021年の生分解性材料の世界生産能力は155万3000トン、プラスチック製品の世界生産量は3億9000万トンだった。

この大きなギャップは、巨大な市場の可能性を意味する。

プラスチック削減と禁止に向けた世界的な動きが着実に進む中、最も有望な生分解性材料の一つであるポリ乳酸（PLA）は、近年、世界的に生産能力拡大のサイクルを迎えている。2020年以降、TotalEnergies CorbionやNatureworksといった国際企業に加え、Fengyuan Group、Hisun Biomaterials、Jindan Technology、Kingfa Science & Technology、Wanhua Chemicalといった国内企業も、この発展機会を捉えようと新たな生産能力を投入している。

楊一虎は、原材料の生産能力拡大は本格化しているものの、新たな供給分の用途面での吸収はまだ十分ではない可能性がある。

「当社の評価では、ポリ乳酸（PLA）の上流原料生産能力は比較的急速に増加していますが、下流用途が普及しなければ、下流市場はこれほどの原料生産量の増加を吸収しきれない可能性があります」と楊一虎氏は述べています。「実際、当社は2006年にはすでにPLAの下流用途シナリオの開発と廃棄物の化学リサイクルに注目し始めており、これら2つの側面から業界全体の発展における弱点を補うことを目指しています。そのため、3Dプリンティングに加えて、バイオ医薬品、エコファイバー、生分解性製品の分野にも順次展開し、4つの主要な用途展開を形成してきました。」

「近年、プラスチックの世界的な禁止・規制、そしてバイオマテリアル、特にポリ乳酸（PLA）材料技術の成熟に伴い、環境に優しい生分解性材料の市場規模は徐々に拡大しています。当社もこの分野での用途拡大に注力してきました。現在、当社の使い捨て生分解性製品とエコファイバー製品は、3Dプリンティング消耗品に次ぐ第2位の成長牽引力となっています。」化学リサイクルによって生産される乳酸製品も急速な成長を遂げている。「国内の大手フォトレジストメーカーが当社の電子グレード乳酸塩製品を使用しています。現在の販売量は少ないですが、用途の見通しは有望です」と楊義虎氏は説明した。

廃ポリ乳酸は、化学的または機械的な回収方法によってリサイクルすることができる。廃棄物には汚染物質が含まれている可能性があるが、ポリ乳酸は…によって制御できる。熱重合または加水分解によるモノマー生成を介した化学的回収。そして、それは新しいポリ乳酸に製造される。ポリ乳酸はまた、次のような方法で加工することもできる。エステル交換反応により乳酸メチルが生成されるこれにより、化学物質のリサイクルが可能になります。

「当社独自のX型構成の共同生産イノベーション技術モデルは、原材料と最終製品の多様化を実現し、生産ラインの機能を充実させ、生産システムの効率を効果的に向上させ、エネルギー消費量とコストを削減するのに役立ちます。乳酸または再生ポリ乳酸という2つの原材料からラクチドを生産し、さらに重合させて様々なバイオマテリアルを製造することが可能です。」ポリ乳酸原料のリサイクルを例にとると、十分に精製されたラクチドは、次の重合工程でポリ乳酸、ポリカプロラクトン、またはポリオールを製造するために使用できる。精製度の低い副生成物をエタノールと反応させることで化学的に純粋な乳酸を生成したり、高純度ラクチドを原料として直接高純度乳酸を生成したりすることができる。「楊一虎氏が付け加えた。」

2006年、市場がポリ乳酸の生分解性に注目し、使い捨て製品分野におけるその利点を喧伝していた頃、光華維業はポリ乳酸材料の化学リサイクル研究に本格的に着手した。

生分解性素材であるポリ乳酸（PLA）の化学リサイクルは、意義があるのだろうか？

ヤン・イーフ氏はこう語った。劣化は、ある程度、廃棄物の一形態を意味する。。

2012年、6年間の技術革新を経て、光華維業は正式に「…」を提出しました。ポリ乳酸を回収して精製グレードのラクチドを製造する方法「and」の特許出願2014年に認可を無事取得しました。この世界初の技術は、ポリ乳酸をリサイクルすることで高純度のラクチドを得ることができ、副産物も様々な乳酸エステルの製造に利用できるため、バイオベースの分解性材料のリサイクルと再利用という世界的な課題を解決し、クローズドループの産業チェーンを構築して「グリーン循環型」経済を形成する。

一方、近年、生分解性プラスチックの不適切な最終処分が業界でますます認識されるようになってきている。清華大学と中国石油化工集団（Sinopec）が共同で発表した「生分解性プラスチックの環境影響評価と政策支援研究報告書」によると、中国国内の生分解性プラスチックの96.77%は焼却処分や埋め立て処分され、3.1%は環境中に流出し、下流の生物学的処分施設に送られて完全に分解されるのはわずか0.007%に過ぎない。

2021年に発行された欧州委員会のSUPガイドラインでは、使い捨てプラスチック製品における酸化分解性プラスチック、生分解性プラスチック、堆肥化可能プラスチックの使用禁止が提案されました。2022年に発行されたPPW指令では、2030年までにすべての包装がリサイクル可能または再利用可能であることが義務付けられています。また、2023年に発行された使用済み自動車（ELV）規制案では、新車におけるリサイクル材料の使用増加が提案され、新車には少なくとも25％のリサイクルプラスチックが含まれるべきであると規定されています。

これらの政策は、EUがプラスチックの削減、リサイクル、再利用という概念を推進していることを示しています。しかし、これらの政策の実施は、生分解性プラスチック企業の生産能力の拡大を制限することにもなり、生分解性プラスチックに将来性はあるのかという疑問が生じます。

楊一虎氏は、カーボンニュートラルの観点から、ポリ乳酸（PLA）のバイオベース原料は有意義で価値があると考えている。したがって、我々は現在、PLAのバイオベース炭素隔離と環境への優しさという利点をより活用すべきである。一方では、耐久性のあるPLA文房具や高光沢のPLA高模倣セラミックカップなどの耐久性のあるPLA製品を開発・普及させるべきであり、他方では、使用後のリサイクルと再利用の重要性を強調すべきである。。

「技術的な観点から見ると、ポリ乳酸の化学リサイクルは、PETやTPUといった他のプラスチックに比べて優位性がある。」ポリ乳酸は、ラクチドという単一のモノマーしか含まないためである。リサイクル後、ラクチド精製プロセスを経て高純度ラクチドが得られる。経済的な観点から、ポリ乳酸をリサイクルすることで、デンプンや砂糖の原料の一部を代替できる可能性がある。これは、ポリ乳酸（PLA）の原料と食料をめぐる人的資源との間の将来的な競争を、ある程度緩和するだろう。