광화위예의 양이후: 폴리락트산 화학 재활용의 기술적 경로, 장점 및 미래 시장

2006년 오픈소스 기술의 등장으로 3D 프린팅(적층 제조) 기술은 유럽과 미국에서 주목받기 시작했습니다. 하지만 당시 우리나라에서는 3D 프린팅이 여전히 틈새 연구 분야였고, 항공기 제조와 같은 산업 분야에 이제 막 적용되기 시작한 단계였습니다.

폴리락트산(PLA)은 옥수수, 카사바, 사탕수수 또는 사탕무와 같은 식물성 전분을 발효시켜 만든 폴리에스테르입니다. 이러한 재생 가능한 원료에 함유된 당분이 발효되어 젖산이 생성되고, 이 젖산을 이용하여 PLA를 만듭니다.

Guanghua Weiye(브랜드 "eSUN")2002년에 설립되었으며, 초기에는 다음을 전문으로 했습니다.젖산염, 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL)광화웨이예는 5년간의 연구 개발 끝에 3D 프린팅 소재를 주요 개발 방향 중 하나로 삼기로 결정했습니다. 2007년에는 세계 최초로 폴리락트산(PLA) 3D 프린팅 소모품을 상용화했으며, 이후 "eSUN" 브랜드를 구축하여 현재 세계적인 3D 프린팅 소모품 브랜드로 성장시켰습니다. 이 회사는 2006년부터 사업을 시작했습니다...폴리락트산 재활용 및 고부가가치 재사용연구.

광화웨이예는 한편으로는 제품 적용 분야를 수평적으로 확장하고, 다른 한편으로는 폴리락트산의 친환경적인 폐쇄형 산업 사슬을 구축하기 위해 수직적 통합을 지속적으로 심화하고 있습니다.

2013년, 광화웨이예는 후베이성 ​​샤오간에 독자적인 지식재산권을 보유한 시설을 설립했습니다."화학적 재활용을 통해 연간 5,000톤 규모의 락타이드를 생산하는 생산 라인"재료 합성 및 변형, 응용, 부산물 분해, 고분자 화학 재활용 및 재사용을 포괄하는 친환경 폐쇄형 기술 시스템이 초기 단계에서 구축되었습니다.

2023년 12월, 광화웨이예는 헝톈창장바이오소재유한공사(이하 "헝톈창장")의 지분 51.265%를 인수하며 수평적 응용 시나리오 개발 및 수직적 산업 사슬 확장에 있어 또 하나의 중요한 이정표를 세웠습니다.

주로 폴리락트산 섬유 및 제품의 연구 개발과 생산에 종사하는 Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd.가 공식적으로 사명을 변경했습니다.Yisheng New Materials (Suzhou) Co., Ltd.(이하 "이성신소재"라 함) 광화웨이예는 이번 인수를 통해 인수를 완료했습니다.바이오의학, 3D 프린팅, 친환경 섬유 및 환경친화적 포장네 가지 주요 애플리케이션 레이아웃그리고 더 개방되었습니다폴리락트산(PLA) 섬유는 락타이드를 화학적으로 회수한 후 다시 녹여서 PLA 섬유로 만듭니다.친환경적인 폐쇄형 산업 사슬.

"산업 사슬의 상류 단계에서는 후베이성 ​​샤오간에 연간 5,000톤 규모의 락타이드 합성 생산 시설을 건설했습니다. 젖산을 원료로 사용하는 것 외에도 재활용 폴리락트산을 원료로 사용하여 락타이드를 생산할 수 있습니다. 산업 사슬의 하류 단계에서는 이성신소재의 기술을 통해 락타이드를 원료로 폴리락트산 섬유를 생산합니다. 이처럼 산업 사슬에서 상류와 하류를 연결하고 기술적 측면에서 상호 보완적인 이점을 확보했습니다."라고 양이후는 말했다.

유럽 ​​플라스틱 협회에 따르면 2021년 전 세계 생분해성 소재 생산 능력은 155만 3천 톤이었으며, 전 세계 플라스틱 제품 생산량은 3억 9천만 톤이었다.

엄청난 격차는 거대한 시장 전망을 의미합니다.

플라스틱 감축 및 금지를 위한 전 세계적인 노력이 지속되는 가운데, 가장 유망한 생분해성 소재 중 하나인 폴리락트산(PLA)은 최근 몇 년간 전 세계적으로 생산 능력 확대를 경험하고 있습니다. 2020년 이후 토탈에너지 코비온(TotalEnergies Corbion)과 네이처웍스(Natureworks) 같은 해외 기업뿐만 아니라 펑위안 그룹(Fengyuan Group), 히순 바이오머티리얼즈(Hisun Biomaterials), 진리안 테크놀로지(Jindan Technology), 킹파 과학기술(Kingfa Science & Technology), 완화화학(Wanhua Chemical) 등 국내 기업들도 이러한 성장 기회를 포착하기 위해 신규 생산 설비를 구축해 왔습니다.

양이후는 다음과 같이 믿는다.원자재 생산 능력 확장이 한창 진행 중이지만, 신규 공급량의 실제 사용처는 아직 완전히 흡수되지 않았을 가능성이 있다.

양이후는 “폴리락트산(PLA)과 같은 원료 생산 능력은 비교적 빠르게 증가하고 있지만, 하류 응용 분야가 활성화되지 않으면 하류 시장이 이처럼 급격한 원료 생산량 증가를 흡수하기 어려울 것으로 판단된다”며, “사실 우리는 2006년부터 PLA의 하류 응용 시나리오 개발과 폐기물 화학적 재활용에 주목해 왔으며, 이 두 분야에서 전체 산업 발전의 취약점을 보완하고자 했다. 따라서 3D 프린팅 외에도 바이오 의약품, 친환경 섬유, 생분해성 제품 등 4대 응용 분야로 사업을 확장해 왔다”고 밝혔다.

"최근 몇 년 동안 전 세계적으로 플라스틱 사용 금지 및 제한이 강화되고, 특히 폴리락트산(PLA) 소재 기술을 비롯한 생체 소재 기술이 발전함에 따라 친환경 생분해성 소재 시장 규모가 점차 확대되었습니다. 저희 또한 이 분야의 응용 범위를 넓히기 위해 많은 노력을 기울여 왔습니다. 그 결과, 일회용 생분해성 제품과 친환경 섬유 제품이 3D 프린팅 소모품에 이어 두 번째로 큰 성장 동력이 되었습니다."화학적 재활용을 통해 생산되는 젖산 제품 또한 빠르게 성장하고 있습니다."국내 주요 포토레지스트 업체들이 당사의 전자 등급 락테이트 제품을 사용하고 있습니다. 현재 사용량은 적지만, 향후 응용 전망은 밝습니다."라고 양이후는 설명했다.

폐 폴리락트산은 화학적 또는 기계적 회수 방법을 통해 재활용될 수 있습니다.폐기물에는 오염 물질이 포함될 수 있지만, 폴리락트산은 다음과 같은 방법으로 관리할 수 있습니다...열 중합 또는 가수분해를 통해 단량체를 생산하는 화학적 회수.그런 다음 새로운 폴리락트산으로 제조됩니다. 폴리락트산은 또한 다음과 같은 과정을 통해 가공될 수 있습니다...에스테르 교환 반응은 메틸 락테이트를 생성합니다.이를 통해 화학 물질 재활용이 가능해집니다.

"당사의 독자적인 X자형 공동 생산 혁신 기술 모델은 원료 공급원과 최종 제품의 다양성을 확보하여 생산 라인의 기능을 풍부하게 하고, 생산 시스템의 효율성을 효과적으로 향상시키며, 에너지 소비와 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다. 젖산 또는 재활용 폴리젖산이라는 두 가지 원료로부터 락타이드를 생산한 후, 이를 추가 중합하여 다양한 생체 재료를 생산할 수 있습니다."폴리락트산 원료의 재활용을 예로 들면, 얻어진 결과는 다음과 같다.정제가 잘 된 락타이드는 다음 중합 단계에서 폴리락트산, 폴리카프로락톤 또는 폴리올을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.정제가 제대로 되지 않은 부산물은 에탄올과 반응시켜 화학적으로 순수한 젖산을 생산할 수 있으며, 고순도 락타이드는 고순도 젖산을 생산하기 위한 원료로 직접 사용할 수 있다."양이후가 덧붙였다."

2006년, 시장이 폴리락트산의 생분해성과 일회용 제품 분야에서의 장점에 주목하던 시기에, 광화웨이예는 폴리락트산 소재의 화학적 재활용 연구에 몰두했습니다.

생분해성 소재인 폴리락트산(PLA)의 화학적 재활용은 의미가 있을까요?

양이후는 이렇게 말했다.분해는 어느 정도까지는 일종의 폐기물을 의미하기도 합니다."

2012년, 6년간의 기술적 혁신 끝에 광화웨이예는 공식적으로 "..."을 제출했습니다.정제 등급 락타이드를 제조하기 위한 폴리락트산 회수 방법"및"에 대한 특허 출원2014년에 성공적으로 승인을 받았습니다.이 세계 최초의 기술은 폴리락트산을 재활용하여 고순도 락타이드를 얻을 수 있으며, 부산물을 이용하여 다양한 락트산 에스테르를 생산할 수도 있어, 생분해성 물질의 재활용 및 재사용이라는 세계적인 문제를 해결하고, 폐쇄형 산업 사슬을 구축하여 "녹색 순환" 경제를 형성할 수 있습니다.

한편, 최근 몇 년 동안 업계에서는 생분해성 플라스틱의 부적절한 수명 주기 종료 처리 문제에 대한 인식이 점차 높아지고 있습니다. 칭화대학교와 시노펙이 공동으로 발표한 "생분해성 플라스틱에 대한 환경 영향 평가 및 정책 지원 연구 보고서"에 따르면, 우리나라에서 생분해성 플라스틱의 96.77%는 소각 또는 매립되고, 3.1%는 환경으로 유출되며, 단 0.007%만이 하류 생물학적 처리 시설로 보내져 완전히 분해됩니다.

2021년에 발표된 유럽 위원회의 일회용 플라스틱 제품(SUP) 가이드라인은 산화 분해성 플라스틱, 생분해성 플라스틱, 퇴비화 가능 플라스틱의 사용을 금지할 것을 제안했습니다. 2022년에 발표된 일회용 플라스틱 제품 지침(PPW Directive)은 2030년까지 모든 포장재가 재활용 또는 재사용 가능해야 한다고 규정하고 있습니다. 또한 2023년에 발표된 폐차(ELV) 규정안은 신차에 재활용 소재 사용을 늘려 최소 25%의 재활용 플라스틱을 포함하도록 명시하고 있습니다.

이러한 정책들은 EU가 플라스틱 감축, 재활용 및 재사용이라는 개념을 장려하고 있음을 보여줍니다. 그러나 이러한 정책의 시행은 생분해성 플라스틱 기업의 생산 능력 확장을 제한할 것이며, 이는 생분해성 플라스틱의 미래가 여전히 유효한지에 대한 의문을 제기합니다.

양이후는 탄소 중립이라는 맥락에서 바이오 기반 폴리락트산(PLA)이 의미 있고 가치 있다고 믿습니다. 따라서 우리는 현재 PLA의 바이오 기반 탄소 포집 및 환경 친화성이라는 장점을 더욱 적극적으로 활용해야 합니다. 한편으로는 내구성이 뛰어난 PLA 문구류나 고광택 PLA 모조 세라믹 컵과 같은 내구성 있는 PLA 제품을 개발하고 보급해야 하며, 다른 한편으로는,사용 후 재활용과 재사용의 중요성을 강조해야 합니다.。

"기술적인 관점에서 볼 때, 폴리락트산의 화학적 재활용은 PET나 TPU와 같은 다른 플라스틱에 비해 여러 가지 장점이 있습니다."폴리락트산은 락타이드라는 단량체 하나만으로 이루어져 있기 때문입니다.재활용 후, 락타이드 정제 공정을 통해 고순도 락타이드를 얻을 수 있습니다. 경제적인 관점에서 볼 때,폴리락트산을 재활용하면 일부 전분과 설탕 원료를 대체할 수 있습니다.이는 폴리락트산(PLA) 원료와 식량 확보를 위한 인적 자원 간의 미래 경쟁을 어느 정도 완화할 것입니다.