Биопластик. Почему полимеры из пшеницы, кукурузы и свеклы так популярны?

Что из чего и как разлагается

99% пластиков на планете сделаны из нефтегазового сырья и не обладают свойствами биохимического разложения. Это классические материалы – полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат (ПЭТ) и поликарбонат. Проблему накопления неразлагаемых пластиковых отходов решают через их переработку и повторное использование.

В мире не более 10% использованного пластика идет в переработку для повторного использования.

Читайте также: В США научились перерабатывать ПЭТ-пластик с помощью ферментов

Существуют биоразлагаемые материалы и из углеводородного сырья. Самый известный – полибутиратадипинтерефталат. На его основе концерн BASF выпускает ассортимент биоразлагаемых пластиков ecovio® для различных областей применения.

Большинство полимеров, созданных из растительного сырья, не являются биоразлагаемыми и обладают теми же свойствами, что и аналоги из ископаемого сырья. Например, этилен из сахарного тростника, которые делает бразильская компания Braskem, идет на производство обычного полиэтилена. Ценность таких материалов состоит в использовании возобновляемого сырья и уменьшенном углеродном следе.

Наконец, есть пластики из сырья растительного происхождения, которые могут разлагаться под воздействием воздуха, воды, тепла, солнечного света и микроорганизмов в срок до 180 дней (в зависимости от материала и состава почвы). Продуктами распада являются вода, углекислый газ, метан и другие нетоксичные вещества. Это и есть те самые биоразлагаемые пластики о которых будем говорить в этой статье.

Рынок биоразлагаемых пластиков, продукты и их применение

Химики получили биоразлагаемые пластики в 60-е годы прошлого века, однако эти материалы стали востребованы лишь в последние 15–20 лет. Среднегодовой прирост рынка с 2012 года составляет 25%. Главными драйверами развития являются ограничения на использование обычных пластиков в ряде стран, а также запрос потребителей на безопасные для природы материалы.

Емкость мирового рынка биоразлагаемых материалов в 2021 году по данным агентства marketsandmarkets составляла 7,7 млрд долларов, а к 2026 году по прогнозу она вырастет до 23,3 млрд долларов.

Ведущими производителями биоразлагаемых пластмасс считаются компании BASF, Metabolix, NatureWorks, CRC, Novamont, Avani Eco, Mitsubishi Chemicals. Технологии создания таких материалов развиваются – на рынок ежегодно выходят новые игроки.

Основные виды биоразлагаемых пластиков:

• Полилактид (PLA) – наиболее распространенный и самый дешевый биопластик, мономером для которого выступает молочная кислота. Его получают из кукурузы, пшеницы, свёклы, других сельхозкультур. По свойствам близок к ПЭТ. Из него делают упаковку для продуктов, основу для одноразовой посуды.

• Полибутилен сукцинат (PBS) – продукт поликонденсации янтарной кислоты и бутандиола. Продукт может быть сделан как из биологического сырья, так и из нефтепродуктов. PBS применяют для производства упаковки, пленок, посуды и медицинских изделий.

• Полигидроксиалканоаты (PHA) – полиэфиры, синтезируемые микроорганизмами в различных условиях питания и окружения. Сырьем для синтеза может быть сахар, спирты, продукты гидролиза растительного сырья, отходы производства сахара, пальмового масла. Упаковочные пленки PHA применяют для различных одноразовых изделий, контейнеров, бумажных покрытий.

Российские проекты производства биоразлагаемых пластиков

Еще в начале 2010-х годов в правительстве РФ создали «дорожную карту», которая помогла бы перейти на использование биоразлагаемых пластиков в потребительской сфере. Однако переход не состоялся.

Из крупных инвестпроектов по биоразлагаемому пластику с участием иностранцев до организации производства не дошел ни один: структура группы «Ренова» так и не построила совместный с голландской Purac завод PLA; в январе этого года суд признал банкротом совместное предприятие ТАИФ и итальянской Bio-on – «2Био», которое должно было выпускать PHA в Татарстане.

Тем не менее, небольшие производства биоразлагаемых полимеров в России уже есть – в основном они специализируются на биоразлагаемой одноразовой посуде. По данным маркетингового агентства Mega Research, местные поставщики обеспечивают более половины от потребностей сегмента биоразлагаемой посуды в РФ, остальное дает импорт.

Уже в это десятилетие производство биоразлагаемых пластиков может выйти на новый уровень. Новые проекты в случае успешной реализации сформируют новые контуры внутреннего рынка биоразлагаемых пластмасс.

Проекты по производству биоразлагаемых пластиков в РФ:

• Компания «Рустарк» (производитель крахмалопродуктов) в особой экономической зоне «Липецк» создает комплекс по переработке пшеничного сырья в крахмалы и биополимеры (PLA). Объемы переработки сырья планируют наращивать очередями – от 500 тонн пшеницы ежедневно сразу после запуска – и до 3 000 тонн к началу 2030-х годов. Об объемах выпуска биоразлагаемых материалов инвесторы не сообщают.

• Сельскохозяйственный холдинг «Сибагро» занимается проектом по переработке зерна в Красноярском крае. Наряду с белковым кормпродуктом, клейковиной и аминокислотой, там будут выпускать и PLA – до 30 тыс. тонн биопластика ежегодно. В «Сибагро» обеспечат потребление до 17% всей пшеницы, которую выращивают в крае. Предприятие должны запустить в строй в 2025 году.

Кроме того, биотехнологическая компания «Плант Спэйс» проектировала завод по производству молочной кислоты и PLA (объем по – 30 тыс. тонн в год) на кукурузном сырье в Тульской области. Инвесторы планировали поставлять биоразлагаемый пластик на экспорт. Планы пришлось скорректировать из-за санкций: трансфер технологий из Европы оказался осложнен, перспективы экспорта также стали менее привлекательными. Проект перепрофилировали на выпуск промежуточного передела – органических кислот и солей из них.

Что мешает и что поможет биоразлагаемым пластикам в России

Драйверами использования биоразлагаемых пластмасс выступают поставщики продуктов – например, сеть магазинов «Вкусвилл» или агрегатор доставки «Яндекс. Еда». Последний предлагает партнерам использовать экоупаковку и помечает такие компании в списке, который виден потребителям. В числе других крупных B2B-покупателей чаще всего называют РЖД (посуда из биоразлагаемых материалов используется «Сапсанах»), а также сеть общепита GreenBox.

Считается, что в нашей стране тема ответственного отношения к потреблению, ресайклинга и правильной утилизации бывших в употреблении материалов менее продвинута, чем на Западе – поэтому и спрос на эко-товары, и в том числе биоразлагаемый пластик, сравнительно невысок. Это может выступать тормозом в распространении биоразлагаемых полимеров, однако мы нашли ряд других существенных причин, негативно влияющих на перспективы этого сегмента.

Факторы, сдерживающие развитие рынка биоразлагаемых пластиков в РФ:

• Высокая стоимость. Контейнер из PLA-пластика в среднем вчетверо дороже аналога из ПЭТ.
• Биоразлагаемые полимеры в основном уступают аналогам в физических свойствах. Например, PLA не может переносить температуры выше +55°C, что ограничивает сферы применения материала.
• В отличие от полимеров из углеводородного сырья, биоразлагаемые материалы нельзя вовлечь в ресайклинг. Кроме того, их нужно собирать отдельно от обычной пластмассы.
• Централизованного сбора органических отходов для компостирования (биохимическое разложение) в России нет. Ряд материалов без специального компостирования могут вообще не разложиться.
• За последние пять лет отечественные производители нарастили производство традиционных полимеров. В условиях санкций они переориентируют внешние поставки на внутренний рынок и развивают продукты под потребности заказчиков. Они готовы к конкуренции в разных сегментах рынка.

Сервис доставки здорового питания How to Eat (работает в Москве и Московской области) перешел на упаковку из обычного пластика, отказавшись от аналогов из сахарного тростника и кукурузного крахмала. «Индустрия компостирования пока недостаточно развита в России, и при правильной утилизации пластик оказывается более безопасным для окружающей среды. Поэтому нашей командой было принято решение перейти на этот вид упаковки», – говорится в сообщении на сайте How to Eat.

Ключевым фактором для ускорения развития индустрии производства и потребления материалов из биоразлагаемых пластиков в нашей стране может быть государственная программа, в рамках которой поддержку получили бы профильные инвестпроекты, стимулировался бы переход на биоразлагаемые пластики производителей потребительских товаров, а также решилась бы ситуация со сбором и компостированием б/у органики.

Прогноз: в ближайшие годы доля использования биоразлагаемого пластика в России увеличится, в том числе и за счет запуска производств. Однако материал останется нишевым (упаковка для здорового питания, возможно, производство спорттоваров и одежды) – в сегменте массового потребления он не сможет конкурировать с классическими полимерами.

О том, какое значение имеет моноэтиленгликоль (МЭГ) для производства ПЭТ-упаковки мы рассказывали в этом материале.

Читайте также: Нефтегазохимия РФ. Продукты, производители, география