【原创】PBAT,优等品,降解酶再突破!生物降解塑料的发展已“出人意料”


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  PBAT目前仍是世界公认的综合性能最好的全生物可降解材料,是生物降解塑料用途最广泛的品种。

中国粉体网讯 PBAT是一种芳香族脂肪族共聚酯,由1,4-丁二醇与己二酸和对苯二甲酸共聚合(缩合反应)而成。由于其具有低密度、良好的抗拉性、抗冲击性和隔水性等优良性能,因此在农业地膜、包装、卫生医药等领域得到广泛应用。

 

业内人士表示,PBAT目前仍是世界公认的综合性能最好的全生物可降解材料,是生物降解塑料用途最广泛的品种。

 

又一公司产出PBAT优等品

 

5月5日,宇新股份(002986)发布关于控股子公司年产6万吨全生物降解塑料PBAT项目产出合格产品的公告。据悉,该项目已于2023年3月13日取得《危险化学品建设项目试生产(使用)方案备案回执》,进入试生产阶段后,经过对装置相关设备的安装和调试、技术工艺参数的优化和调整,现已产出各项指标均达到优等品标准的产品。

 

 

据粉体网编辑了解,该项目采用直接酯化法(酯化—聚合工艺)进行树脂生产,酯化及缩聚转化率约为99%,工艺水平十分先进。

 

PBAT直接酯化法生产流程

 

据介绍,该项目的顺利投产是宇新股份迈向可降解塑料领域的第一步,为其进入该领域打下了良好的基础,未来宇新股份将着力于产品改性及可降解塑料新产品的研发,生产比现有产品质量更好、价格接近普通塑料的可降解塑料产品,助力于可降解塑料产品的推广和应用。

 

国内PBAT生产情况

 

国外最大的PBAT供应商是德国BASF和意大利Novamont,分别拥有7.4万吨和10万吨的产能。中国的新疆蓝山屯河和金发科技公司的技术也较为成熟,分别拥有12万吨和18万吨的产能。此外,长鸿高科12万吨生产线于2022年9月正式投产,东华天业10万吨生产线于2022年6月试车成功。

 

国内已投产企业产能一览表 单位:万t/年

 

国内PBAT发展迅速,特别是自“禁塑令”颁布后,各企业纷纷布局可降解材料。公开信息显示,截至2022年9月,国内产能约100万吨,拟扩建产能约1468万吨,其中在建产能约802万吨。随着“禁塑令”的实施,PBAT的产能将迎来“井喷式”增长。

 

国内PBAT新建企业产能一览表 单位:万t/年


国内PBAT新建企业产能一览表 续表

 

 

根据已公布的产能规划,预计到2025年产能将扩大到1000万吨以上。从PBAT在塑料袋、快递包装、一次性餐具、农用地膜、纺织纤维五大应用领域的渗透率及占比来看,预计到2025年需求量约450万吨,产能的利用率不足50%。

 

降解PBAT的角质酶TfCut被发现

 

近日,湖北大学教授郭瑞庭团队和武汉大学教授刘映乐,利用结构生物学和酶学技术,发现角质酶可以高效降解多聚物PBAT,同时阐明了相关催化机制。该研究近日发表于《自然-通讯》。

 

论文通讯作者郭瑞庭表示,一直以来,生物酶法绿色降解塑料是塑料污染问题的最佳方案。然而,PBAT塑料具有规则的晶体状分子结构,聚合物纤维排列非常紧密,寻找能够“咀嚼”PBAT的降解酶非常困难。

 

为了解决上述难题,郭瑞庭团队通过大规模筛选,终于发现一种用于降解PBAT地膜塑料的角质酶TfCut。这种酶可以在两天内将PBAT地膜快速分解成大碎片、小颗粒,直至完全消失。

 

研究人员进一步对PBAT降解过程中间物进行分离和鉴定,他们主要发现了3种中间产物——BTa、ABTa和TaBTa(Ta=TPA),以及终产物TPA。观察这4种中间产物的变化发现,ABTa和TaBTa会在8小时左右达到最高值,然后逐渐下降直至消失。48小时后,反应产物主要是TPA和BTa。

 

“PBAT降解产物有多种可能,但是角质酶TfCut降解PBAT过程中却只出现了这4种产物且都是以TPA为末端,因此我们推测TfCut角质酶降解PBAT可能存在一种独特机制。”论文通讯作者、湖北大学教授陈纯琪说。

 

值得注意的是,TPA本身作为合成PBAT的原料之一,来自原油。受供需关系影响,近年原油价格持续走高,PBAT生产成本大幅上涨,产业链条下游波动较大,造成不确定性增加。论文通讯作者刘映乐说,如果可以将PBAT降解产物归拢到TPA上,重新回收并用于合成PBAT或其他多聚物,就可以实现PBAT循环利用,大大减少原油消耗,这具有良好的产业应用价值。

 

结语

 

相信在未来几年内,随着工艺方法的深入研究,有望发展得到一系列综合性能比较优良、制造成本低的新型PBAT制品,逐渐取代一些传统塑料的使用,助力经济可持续健康发展。

 

参考来源:

 

邓海英,等:生物降解材料PBAT的发展现状,广东中湛融合科技研究有限公司

 

宇新股份、中国科学报等

 

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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作者:昧光

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