หยาง อี้หู จากบริษัท กวงฮวา เหวยเย่: เส้นทางเทคโนโลยี ข้อดี และตลาดในอนาคตของการรีไซเคิลสารเคมีกรดโพลีแลคติก

ในปี 2006 ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีโอเพนซอร์ส เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ (การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ) เริ่มได้รับความนิยมมากขึ้นในยุโรปและสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม ในเวลานั้น การพิมพ์ 3 มิติยังคงเป็นเพียงสาขาการวิจัยเฉพาะกลุ่มในประเทศของผม และเพิ่งเริ่มนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องบิน

กรดโพลีแลคติก (PLA) เป็นโพลีเอสเตอร์ที่ผลิตจากการหมักแป้งพืชจากข้าวโพด มันสำปะหลัง อ้อย หรือบีทรูท น้ำตาลในวัสดุหมุนเวียนเหล่านี้จะถูกหมักเป็นกรดแลคติก ซึ่งจากนั้นจะนำไปใช้ในการผลิต PLA

Guanghua Weiye (แบรนด์ "eSUN")ก่อตั้งขึ้นในปี 2545 โดยเริ่มแรกมีความเชี่ยวชาญในด้าน...แลคเตท, กรดโพลีแลคติก (PLA) และโพลีแคโปรแลคโตน (PCL)หลังจากทำการวิจัยและพัฒนามาเป็นเวลาห้าปี บริษัท Guanghua Weiye ตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่วัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติเป็นหนึ่งในทิศทางการพัฒนาหลัก ในปี 2550 บริษัทได้กลายเป็นบริษัทแรกของโลกที่เปิดตัววัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการพิมพ์ 3 มิติที่ทำจากกรดโพลีแลคติก (PLA) สู่ตลาดเชิงพาณิชย์ และต่อมาได้ก่อตั้งแบรนด์ "eSUN" ซึ่งปัจจุบันเติบโตขึ้นเป็นหนึ่งในแบรนด์ชั้นนำของโลกด้านวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ในปี 2549 บริษัทได้เริ่มต้น...การรีไซเคิลกรดโพลีแลคติกและการนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มสูงการวิจัย

ในด้านหนึ่ง Guanghua Weiye กำลังขยายขอบเขตการใช้งานผลิตภัณฑ์ในแนวนอน และในอีกด้านหนึ่ง บริษัทก็ยังคงเสริมสร้างการบูรณาการในแนวดิ่งอย่างต่อเนื่อง โดยมุ่งมั่นที่จะสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบบปิดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับกรดโพลีแลคติก

ในปี 2013 บริษัท Guanghua Weiye ได้สร้างโรงงานที่มีสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเป็นของตนเองในเมืองเซียวกัน มณฑลหูเป่ย"สายการผลิตสำหรับผลิตแลคไทด์จากของเสียรีไซเคิลทางเคมีในอัตราปีละ 5,000 ตัน"ในขั้นต้นได้มีการจัดตั้งระบบเทคโนโลยีแบบวงปิดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งครอบคลุมการสังเคราะห์และการดัดแปลงวัสดุ การใช้งาน การย่อยสลายผลิตภัณฑ์พลอยได้ และการรีไซเคิลและการนำสารเคมีโพลีเมอร์กลับมาใช้ใหม่

ในเดือนธันวาคม 2023 บริษัท Guanghua Weiye ได้เข้าซื้อหุ้น 51.265% ของบริษัท Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "Hengtian Changjiang") ซึ่งถือเป็นอีกก้าวสำคัญสำหรับ Guanghua Weiye ในด้านการพัฒนาการใช้งานในแนวนอนและการขยายห่วงโซ่อุตสาหกรรมในแนวตั้ง

บริษัท เหิงเทียน ชางเจียง ไบโอเมเทเรียลส์ จำกัด ซึ่งดำเนินธุรกิจหลักด้านการวิจัยและพัฒนาและการผลิตเส้นใยและผลิตภัณฑ์จากกรดโพลีแลคติก ได้เปลี่ยนชื่ออย่างเป็นทางการเป็นYisheng ใหม่วัสดุ (ซูโจว) Co., Ltd.(ต่อไปนี้จะเรียกว่า "Yisheng New Materials") บริษัท Guanghua Weiye ได้ดำเนินการเข้าซื้อกิจการเสร็จสิ้นแล้วผ่านการเข้าซื้อกิจการครั้งนี้ชีวการแพทย์ การพิมพ์ 3 มิติ เส้นใยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมรูปแบบการใช้งานหลักสี่แบบและเปิดกว้างยิ่งขึ้นไปอีกเส้นใยโพลีแลคติกแอซิด (PLA) ผลิตขึ้นโดยการนำแลคไทด์กลับมาใช้ใหม่ทางเคมี แล้วนำไปหลอมใหม่ให้เป็นเส้นใย PLAห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบบปิดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

“ที่ต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม เราได้สร้างโรงงานผลิตแลคไทด์สังเคราะห์ขนาด 5,000 ตันต่อปีในเมืองเซียวกัน มณฑลหูเป่ย นอกจากการใช้กรดแลคติกเป็นวัตถุดิบแล้ว เรายังสามารถใช้กรดโพลีแลคติกที่รีไซเคิลแล้วเป็นวัตถุดิบในการผลิตแลคไทด์ได้อีกด้วย ที่ปลายน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม เทคโนโลยีของ Yisheng New Materials ใช้แลคไทด์เป็นวัตถุดิบในการผลิตเส้นใยกรดโพลีแลคติก ด้วยวิธีนี้ เราจึงได้สร้างการเชื่อมต่อระหว่างต้นน้ำและปลายน้ำในห่วงโซ่อุตสาหกรรม และบรรลุข้อได้เปรียบที่เสริมกันในระดับเทคโนโลยี” หยาง อี้หู กล่าว

จากข้อมูลของ European Plastics ในปี 2021 กำลังการผลิตวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพทั่วโลกอยู่ที่ 1.553 ล้านตัน ในขณะที่ผลผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกทั่วโลกอยู่ที่ 390 ล้านตัน

ช่องว่างขนาดใหญ่หมายถึงโอกาสทางการตลาดที่กว้างขวาง

ท่ามกลางกระแสการผลักดันลดและห้ามใช้พลาสติกทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง กรดโพลีแลคติก (PLA) ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีศักยภาพสูงที่สุด ได้มีการขยายกำลังการผลิตทั่วโลกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตั้งแต่ปี 2020 เป็นต้นมา บริษัทข้ามชาติ เช่น TotalEnergies Corbion และ Natureworks รวมถึงบริษัทในประเทศ เช่น Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Science & Technology และ Wanhua Chemical ต่างก็เพิ่มกำลังการผลิตเพื่อคว้าโอกาสในการพัฒนาครั้งนี้

หยาง อี้หู เชื่อว่าแม้ว่าการขยายกำลังการผลิตวัตถุดิบจะดำเนินไปอย่างเต็มที่ แต่การใช้งานของวัตถุดิบใหม่เหล่านั้นอาจยังไม่ถูกดูดซับอย่างเต็มที่

“จากการประเมินของเรา พบว่ากำลังการผลิตวัตถุดิบต้นน้ำของกรดโพลีแลคติก (PLA) เพิ่มขึ้นค่อนข้างเร็ว แต่หากการใช้งานปลายน้ำไม่เติบโต ตลาดปลายน้ำอาจไม่สามารถดูดซับการเพิ่มขึ้นของการผลิตวัตถุดิบจำนวนมากเช่นนี้ได้” หยาง ยี่หู กล่าว “ที่จริงแล้ว เราเริ่มให้ความสนใจกับการพัฒนาการใช้งานปลายน้ำของ PLA และการรีไซเคิลทางเคมีของวัสดุเหลือใช้มาตั้งแต่ปี 2549 โดยหวังว่าจะเติมเต็มจุดอ่อนในการพัฒนาอุตสาหกรรมโดยรวมจากสองด้านนี้ ดังนั้น นอกเหนือจากการพิมพ์ 3 มิติแล้ว เราจึงได้ขยายการใช้งานไปยังด้านชีวการแพทย์ เส้นใยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ทำให้เกิดรูปแบบการใช้งานหลัก 4 ด้าน”

"ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการห้ามและการจำกัดการใช้พลาสติกทั่วโลก และความก้าวหน้าของวัสดุชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีวัสดุโพลีแลคติกแอซิด (PLA) ทำให้ศักยภาพของตลาดสำหรับวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมค่อยๆ ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง เราเองก็ทุ่มเทความพยายามมากขึ้นในการขยายการใช้งานในด้านนี้ ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแบบใช้แล้วทิ้งและผลิตภัณฑ์เส้นใยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเราได้กลายเป็นตัวขับเคลื่อนการเติบโตที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ"ผลิตภัณฑ์แลคเตทที่ผลิตผ่านกระบวนการรีไซเคิลทางเคมีก็มีการเติบโตอย่างรวดเร็วเช่นกันหยาง ยี่หู อธิบายว่า "บริษัทผู้ผลิตโฟโตเรซิสต์รายใหญ่ในประเทศกำลังใช้ผลิตภัณฑ์แลคเตทเกรดอิเล็กทรอนิกส์ของเรา ปริมาณในปัจจุบันยังไม่มาก แต่โอกาสในการใช้งานนั้นสดใส"

กรดโพลีแลคติกที่เป็นของเสียสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้โดยผ่านกระบวนการทางเคมีหรือทางกลของเสียอาจมีสารปนเปื้อน แต่สามารถควบคุมกรดโพลีแลคติกได้โดย...การกู้คืนสารเคมีผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันด้วยความร้อนหรือไฮโดรไลซิสเพื่อผลิตโมโนเมอร์จากนั้นจึงนำไปผลิตเป็นกรดโพลีแลคติกใหม่ กรดโพลีแลคติกยังสามารถแปรรูปได้อีกทางหนึ่ง...กระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันก่อให้เกิดเมทิลแลคเตทวิธีนี้ช่วยให้สามารถรีไซเคิลสารเคมีได้

"โมเดลเทคโนโลยีการผลิตร่วมแบบ X-configuration ที่เป็นเอกลักษณ์ของเรา สามารถช่วยให้เราบรรลุความหลากหลายของแหล่งวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ซึ่งจะช่วยเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของสายการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบการผลิตได้อย่างมีประสิทธิผล และลดการใช้พลังงานและต้นทุน เราสามารถผลิตแลคไทด์จากวัตถุดิบสองชนิด ได้แก่ กรดแลคติกหรือกรดโพลีแลคติกที่รีไซเคิล แล้วนำไปผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันเพิ่มเติมเพื่อผลิตวัสดุชีวภาพต่างๆ"ยกตัวอย่างเช่น การรีไซเคิลวัตถุดิบกรดโพลีแลคติก จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบของกรดโพลีแลคติกแลคไทด์ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์อย่างดีสามารถนำไปใช้ในขั้นตอนการพอลิเมอไรเซชันถัดไปเพื่อผลิตกรดพอลิแลคติก พอลิแคโปรแลคโตน หรือพอลิออลได้ผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ไม่ดีสามารถนำไปทำปฏิกิริยากับเอทานอลเพื่อผลิตแลคเตทที่มีความบริสุทธิ์ทางเคมีสูง หรือสามารถใช้แลคไทด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยตรงเป็นวัตถุดิบในการผลิตแลคเตทที่มีความบริสุทธิ์สูงได้"หยาง อี้หู กล่าวเสริม"

ในปี 2549 ในขณะที่ตลาดกำลังให้ความสำคัญกับการย่อยสลายได้ทางชีวภาพของกรดโพลีแลคติกและการโฆษณาถึงข้อดีของมันในด้านผลิตภัณฑ์ใช้แล้วทิ้ง บริษัท Guanghua Weiye ได้ทุ่มเทให้กับการวิจัยการรีไซเคิลทางเคมีของวัสดุกรดโพลีแลคติก

การรีไซเคิลทางเคมีของกรดโพลีแลคติก (PLA) ซึ่งเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีความหมายหรือไม่?

หยาง ยี่หู กล่าวว่า:การเสื่อมสภาพ ในระดับหนึ่ง ก็หมายถึงของเสียรูปแบบหนึ่งด้วยเช่นกัน。”

ในปี 2012 หลังจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีตลอดหกปี บริษัท Guanghua Weiye ได้ยื่นเอกสาร "..." อย่างเป็นทางการวิธีการกู้คืนกรดโพลีแลคติกเพื่อเตรียมแลคไทด์เกรดบริสุทธิ์คำขอจดสิทธิบัตรสำหรับ "และ"ได้รับอนุญาตสำเร็จในปี 2014เทคโนโลยีแรกของโลกนี้สามารถผลิตแลคไทด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงได้โดยการรีไซเคิลกรดโพลีแลคติก และผลิตภัณฑ์พลอยได้ยังสามารถนำไปใช้ผลิตเอสเทอร์ของกรดแลคติกได้หลากหลายชนิด ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการรีไซเคิลและการนำวัสดุชีวภาพที่ย่อยสลายได้กลับมาใช้ใหม่ ซึ่งเป็นปัญหาระดับโลก และสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบบปิดเพื่อสร้างเศรษฐกิจหมุนเวียนสีเขียว

ในขณะเดียวกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเริ่มตระหนักถึงปัญหาการกำจัดพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ไม่เหมาะสมเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานมากขึ้น จากรายงานการวิจัยเรื่อง "การประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมและการสนับสนุนนโยบายเกี่ยวกับพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" ซึ่งจัดทำร่วมกันโดยมหาวิทยาลัยชิงหัวและซิโนเป็ก ระบุว่า พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในประเทศของฉัน 96.77% ถูกนำไปเผาและฝังกลบ 3.1% รั่วไหลสู่สิ่งแวดล้อม และมีเพียง 0.007% เท่านั้นที่เข้าสู่ระบบกำจัดทางชีวภาพและย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์

แนวทางปฏิบัติ SUP ของคณะกรรมาธิการยุโรปที่ออกในปี 2021 เสนอให้ห้ามใช้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ด้วยออกซิเดชัน พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และพลาสติกที่สามารถนำไปทำปุ๋ยหมักได้ในผลิตภัณฑ์พลาสติกใช้ครั้งเดียวทิ้ง; คำสั่ง PPW ที่เผยแพร่ในปี 2022 กำหนดให้บรรจุภัณฑ์ทั้งหมดต้องสามารถรีไซเคิลหรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ภายในปี 2030; และข้อกำหนดเกี่ยวกับยานยนต์ที่หมดอายุการใช้งาน (ELV) ที่เสนอไว้ซึ่งเผยแพร่ในปี 2023 เสนอให้เพิ่มการใช้วัสดุรีไซเคิลในรถยนต์ใหม่ โดยระบุว่ารถยนต์ใหม่ควรมีพลาสติกรีไซเคิลอย่างน้อย 25%

นโยบายเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าสหภาพยุโรปกำลังส่งเสริมแนวคิดเรื่องการลดปริมาณพลาสติก การรีไซเคิล และการนำกลับมาใช้ใหม่ อย่างไรก็ตาม การดำเนินการตามนโยบายเหล่านี้จะจำกัดการขยายกำลังการผลิตของบริษัทผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งก่อให้เกิดคำถามว่า พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพยังมีอนาคตอยู่หรือไม่?

หยาง อี้หู เชื่อว่า ในบริบทของความเป็นกลางทางคาร์บอน แหล่งที่มาของกรดโพลีแลคติก (PLA) จากชีวภาพนั้นมีความหมายและมีคุณค่า ดังนั้น เราควรใช้ประโยชน์จากข้อดีของการกักเก็บคาร์บอนจากชีวภาพและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของ PLA ให้มากขึ้นในปัจจุบัน ในด้านหนึ่ง เราควรพัฒนาและส่งเสริมผลิตภัณฑ์ PLA ที่ทนทาน เช่น เครื่องเขียน PLA ที่ทนทาน และถ้วย PLA เลียนแบบเซรามิกที่มีความมันเงาสูง ในอีกด้านหนึ่งควรเน้นย้ำถึงความสำคัญของการรีไซเคิลและการนำกลับมาใช้ใหม่หลังการใช้งาน。

"จากมุมมองทางเทคนิค การรีไซเคิลทางเคมีของกรดโพลีแลคติกมีข้อดีเหนือกว่าพลาสติกชนิดอื่น เช่น PET และ TPU"เนื่องจากกรดโพลีแลคติกมีโมโนเมอร์เพียงชนิดเดียว คือ แลคไทด์หลังจากรีไซเคิลแล้ว สามารถผลิตแลคไทด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงได้ผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของแลคไทด์ จากมุมมองทางเศรษฐกิจการรีไซเคิลกรดโพลีแลคติกสามารถใช้ทดแทนวัตถุดิบแป้งและน้ำตาลบางส่วนได้สิ่งนี้จะช่วยบรรเทาการแข่งขันในอนาคตระหว่างวัตถุดิบกรดโพลีแลคติก (PLA) และทรัพยากรมนุษย์ในอุตสาหกรรมอาหารได้ในระดับหนึ่ง