Pastaruoju metu daugelis pramonės kolegų diskutavo apie biologines chemines medžiagas, laikydami jas svarbia chemijos pramonės ateities kryptimi. Kodėl biologinės kilmės chemikalai sulaukia dėmesio? Kokie yra pagrindiniai biologinių cheminių medžiagų pritaikymo būdai ateityje?
1. Kas yra biologinės kilmės cheminės medžiagos?
Remiantis „Biologinių medžiagų terminologija, apibrėžimais ir identifikavimu GB/T 39514-2020“, biologinės kilmės chemikalai yra cheminės medžiagos, pagamintos naudojant biomasę kaip žaliavą arba naudojant biologinę gamybą. Tai apima bioalkoholius, organines rūgštis, alkanus ir alkenus, pagamintus iš biomasės arba biosintezės, biologinio apdorojimo ir biologinio rafinavimo būdu, taip pat cukraus inžinerijos produktus. Jie taip pat apima biologinius polimerus, biologinius plastikus, biologinius cheminius pluoštus, biologinės kilmės gumą, biologines dangas, biologinių medžiagų priedus, biologinius kompozitus ir produktus, pagamintus iš įvairių biologinių medžiagų.
Biologinės kilmės cheminės medžiagos iš esmės yra cheminės medžiagos, gaunamos per biologinės fermentacijos procesus. Tai gali būti komercinės cheminės medžiagos, tokios kaip bioetanolis, biodyzelinas ir biovandenilis, arba specialios cheminės medžiagos, naudojamos tokiose srityse kaip kvapai ir kasdienės priežiūros produktai, pvz., biologiniai kvapai, bioaminorūgštys ir biovitaminai. Jie taip pat gali būti pagrindinės pagrindinės chemijos gamybos žaliavos, pvz., etileno bioetanolis ir PTT pluošto biologinis SKVN, ir biologiniai polimeriniai produktai, kurie yra svarbūs pagrindiniai chemijos pramonės produktai.
Biologinės kilmės cheminės medžiagos skiriasi nuo tradicinių cheminių medžiagų gamybos procesų, nes jos gaminamos naudojant įprastas biologines medžiagas kaip žaliavas. Jie turi tam tikrų konkurencinių pranašumų anglies dviračių, švarios energijos naudojimo ir rinkos konkurencijos srityse. Biologinių cheminių medžiagų gamybos technologijos pažanga, ypač plačiai paplitęs taikymas pasibaigus kai kurių patentų galiojimui, ir artėjantis anglies dioksido maksimumas, labai padidino pramonės dėmesį į biologines chemines medžiagas.
2. Biocheminių medžiagų kategorijos ir reprezentatyvūs produktai
Remiantis nacionaliniais standartais, biologinės kilmės cheminės medžiagos gali būti suskirstytos į kategorijas pagal medžiagų charakteristikas ir taikymo scenarijus į biologines chemines medžiagas, biologinius polimerus, biologinių medžiagų priedus, biologinius cheminius pluoštus, biologinius kompozitus, biologinės kilmės gumą. , biologinės kilmės dangos ir kitos biologinės kilmės cheminės medžiagos. Antrinės klasifikacijos gali dar labiau atskirti daugiau tipų.
Kadangi yra daug biologinių cheminių produktų, pagrindines chemines medžiagas galima gaminti ir gaminti kaip biologines medžiagas, o klasifikavimo lygmeniu nėra aiškios klasifikavimo koncepcijos. Todėl daugelis pramonės šakų turi savo klasifikavimo standartus. Tačiau, nepaisant klasifikacijos, biologinės kilmės cheminės medžiagos gali atlikti tokias pačias funkcijas ir savybes kaip ir tradicinės cheminės medžiagos, net kai kuriose srityse pasižymėti pranašesnėmis savybėmis.
Pagal pramonės grandinę biocheminės medžiagos gali būti skirstomos į šiuos procesus: biomasė (žaliava) - tarpinis produktas (pereinamojo laikotarpio produktas) - biologinės kilmės chemikalai (pagrindinis produktas) - produktai (galutinis panaudojimas). Dažniausiai naudojamos biomasės žaliavos yra krakmolas, celiuliozė, ligninas, augalai ir baltymai. Remiantis neišsamia statistika, Kinijoje buvo pagaminta daugiau nei 40 rūšių biologinių cheminių medžiagų, o kai kurių produktų masinė gamyba viršija 100 000 tonų.
Šiuo metu biologinės kilmės cheminės medžiagos Kinijos rinkoje pasiekė pradinį mastą, produktų įvairovė nuolat auga, o gamybos mastai plečiasi.
3. Kodėl biologinės kilmės cheminės medžiagos sulaukia dėmesio?
Biologinės kilmės cheminės medžiagos patraukia dėmesį dėl kelių priežasčių: žaliavų tvarumo ir atsinaujinimo, suderinimo su dabartine aplinkosaugos politika, spartaus rinkos vartojimo augimo, plataus taikymo ir reikšmingų socialinių padarinių.
Pirma, biologinės kilmės cheminės medžiagos gaminamos iš žaliųjų atsinaujinančių išteklių, naudojant biologinės konversijos metodus. Tokios medžiagos kaip lapai, šiaudai, grūdai, daržovės ir kiti augalai bei gyvūnai gali būti pagrindinės biologinių cheminių medžiagų žaliavos. Atsižvelgiant į mažėjančius pasaulio naftos chemijos išteklius, šių žaliavų tvarumas ir atsinaujinimas suteikia biologinės kilmės cheminėms medžiagoms didelį pranašumą. Daugelis miestų, kuriems trūksta išteklių, aktyviai kuria biologines chemines medžiagas, kad išvengtų miesto išteklių trūkumo ir pasiektų regioninį išteklių perdirbimą. Tačiau šiuo metu pagrindinė biologinių cheminių medžiagų problema yra didelė kaina, ypač anglies šaltinių kaina, ir konkurencija dėl maisto išteklių. Šios problemos turi būti sprendžiamos taikant žaliavų ar technologijų proveržį.
Antra, biologinės kilmės cheminės medžiagos yra nekenksmingos aplinkai, palyginti su tradicinėmis cheminėmis medžiagomis, kurios daugiausia priklauso nuo neatsinaujinančių iškastinių išteklių, tokių kaip nafta, anglis ir gamtinės dujos. Biologinės kilmės cheminių medžiagų gamybos procesai yra draugiškesni aplinkai, mažiau teršia ir gamina šalutinius produktus, kurie gali būti naudojami kaip pašaras, beveik nesukuriant trijų atliekų. Tai suderinama su vis griežtėjančiais aplinkos apsaugos įstatymais ir reglamentais, atitinka dvigubo anglies dioksido kiekio politikos reikalavimus ir atspindi tvarų socialinį vystymąsi.
Trečia, naujų biologinių medžiagų gamybos mastai ir vartojimo rinkos pasiūla sparčiai auga. Remiantis atitinkamais duomenimis, iki 2023 m. pabaigos Kinijos naujų biologinių medžiagų gamyba viršijo 1,9 mln. tonų ir per pastaruosius kelerius metus kasmet išaugo maždaug 9 proc. Nuo 2021 m. Kinijoje paspartėjo naujų biologinių medžiagų gamyba, o vidutinis metinis augimo tempas viršijo 13%. Tikimasi, kad dėl technologijų pažangos ir proveržių naujų biologinių medžiagų gamybos mastai Kinijoje ir toliau sparčiai augs, o bendras kitų iškastinio kuro produktų augimo tempas mažėja.
Kalbant apie biologinių chemikalų paklausos augimą, per pastaruosius devynerius metus suvartojimas nuolat didėjo, o iki 2023 m. Kinijos biologinių cheminių medžiagų suvartojimas viršys 1,9 mln. Biologinės kilmės chemikalai Kinijoje taikomi dviem būdais: specialios biologinės kilmės cheminių medžiagų, pvz., vaistų ir skaidomų vartotojų rinkose, ir kaip tradicinių chemijos produktų pakaitalai, kur sąnaudų reikalavimai nėra dideli. Didelio masto biologinių cheminių medžiagų proveržis yra didžiausia nauda biologinių cheminių medžiagų rinkai.
Kalbant apie biologinių cheminių medžiagų produkcijos vertę, Kinijos produkcijos vertė iki 2023 m. pasiekė apie 26 milijardus juanių, o per pastaruosius devynerius metus, įskaitant eksporto vertę, vidutiniškai kasmet išaugo apie 11 %. Biologinės kilmės cheminės medžiagos Kinijoje turi specialias taikymo rinkas, o rinkos kainos rodo gana stabilų augimo tendenciją. Tačiau vartotojų rinkos Europoje ir Šiaurės Amerikoje yra didesnės, todėl eksportas yra svarbi Kinijos biologinių cheminių medžiagų pardavimo kryptis.
Vidutinė biologinių cheminių medžiagų vieneto vertė Kinijoje per pastaruosius devynerius metus palaipsniui didėjo ir iki 2023 m. pasiekė 13,000 juanių už toną, o didžiausia vertė viršija 14,000 juanių už toną. auga lėtai, maždaug 2% per metus. Palyginti su kitomis cheminėmis medžiagomis, daugelio produktų kainos palaipsniui mažėjo dėl išaugusios pasiūlos, suintensyvėjusios konkurencijos ir besitęsiančios infliacijos, tačiau biologinių cheminių medžiagų rinkos kainos ir toliau augo, pritraukdamos įmones. Tačiau reikia atsižvelgti ir į aukštų kainų „aureolę“, nes didelės kainos gali tapti trūkumu, jei ateityje bus visiškai konkuruojama su naftos chemijos pagrindu pagamintais chemikalais.
Galiausiai, biologinės kilmės cheminės medžiagos turi platų pritaikymą ir reikšmingą socialinį poveikį. Jie turi daug privalumų, tokių kaip įvairūs tipai, sudėtingos struktūros, pažangi paruošimo technologija, unikalus veikimas, mažos paruošimo išlaidos ir trumpas gamybos ciklas. Jie būtini medicinos, žemės ūkio, maisto, aplinkos apsaugos, energetikos ir kitose srityse. Pavyzdžiui, medicinoje biologinės kilmės cheminės medžiagos pasiekė reikšmingų rezultatų antibiotikų ir antivirusinių vaistų srityje. Aplinkos apsaugos srityje yra tiriamos ir kuriamos naujos perdirbamos biologinės medžiagos, tokios kaip termoreaktingos epoksidinės dervos, kurios gali turėti didelį poveikį aplinkos medžiagų sričiai.
Biologinių cheminių medžiagų kūrimas ir taikymas padeda išspręsti naftos chemijos išteklių trūkumo problemą, skatina biologinės pramonės plėtrą, palengvina ekonominės struktūros transformaciją ir modernizavimą. Jų ekologiškumas taip pat padeda pagerinti aplinkos kokybę ir gyvenimo standartus.
Šie veiksniai kartu skatina sparčiai didėjantį dėmesį biologinėms cheminėms medžiagoms.
4. Kaip ateityje vystysis biologinės kilmės cheminės medžiagos?
Valstybė anksti įvedė daugybę politikos priemonių, kad paskatintų biologinių cheminių medžiagų kūrimą.
2021 m. spalio mėn. Valstybės taryba paskelbė „Veiksmų planą dėl didžiausio anglies dioksido kiekio mažinimo iki 2030 m.“, kurio pagrindiniai tikslai yra didelė pažanga optimizuojant pramonės ir energetikos struktūras „14-ojo penkerių metų plano“ laikotarpiu, nauja pažanga ekologiškų ir mažo anglies dioksido technologijų tyrimai ir taikymas bei plačiai paplitęs ekologiškos gamybos ir gyvenimo būdo pritaikymas. Bus toliau tobulinama politikos sistema, skatinanti ekologišką, mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantį ir žiedinį vystymąsi. Iki 2025 m. neiškastinės energijos suvartojimo dalis pasieks apie 20 proc. Ši politika nustato biologinės kilmės plėtros mastą, terminus ir tendencijas, siūlydama aiškius biologinės pramonės plėtros tikslus.
2021 m. gruodžio mėn. Pramonės ir informacinių technologijų ministerija paskelbė „14-ąjį penkerių metų žaliavų pramonės plėtros planą“, kuriame visos pramoninės grandinės paruošimo biologinėms medžiagoms technologijos inžinerija pabrėžiama kaip pagrindinė technologinės krypties kryptis. inovacijas, diegiant pagrindinius kliūtis sukeliančius medžiagų proveržio veiksmus ir remiant medžiagų gamybos ir taikymo įmones, kad jos kartu atliktų biologinių medžiagų ir biomedicininių medžiagų tyrimus. Ši politika paaiškina pagrindinius naujų biologinių medžiagų taikymo scenarijus ir nukreipia biologinių cheminių medžiagų taikymą Kinijoje.
2023 m. sausį Pramonės ir informacinių technologijų ministerija, be kita ko, paskelbė „Trejų metų veiksmų planą, skirtą negrūdinių biomedžiagų inovacijoms ir plėtrai spartinti“, numatantį, kad iki 2025 m. medžiagų pramonė sudarys inovacijų ir plėtros ekosistemą su stipriomis nepriklausomomis inovacijų galimybėmis, nuolatos praturtinama produktų sistema ir ekologiška žiedine mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančia sistema. Negrūdinės biomasės žaliavos panaudojimo ir panaudojimo technologija iš esmės bus brandi, o kai kurie ne grūdų biologiniai produktai bus konkurencingi su iškastiniais produktais, iš pradžių bus sukurta aukštos kokybės, tvari tiekimo ir vartojimo sistema. Ši politika paaiškina ne grūdų biologinių cheminių medžiagų taikymo kryptį ir tikslus bei toliau nurodo taikymo scenarijus.
Šiuo metu pasaulinės biologinės kilmės gigantai, tokie kaip „Genomatica“, „Cathay Biotech“, „Mitsubishi Chemical“ ir „DuPont“, turi patentus kai kurioms biologinėms cheminėms medžiagoms, kurių galiojimo laikas baigsis arba jau pasibaigęs. Daugelis užsienio ekspertų ir mokslininkų grįžta į Kiniją tobulėti. Tai suteikia daug išteklių ir technologijų Kinijos biologinių cheminių medžiagų kūrimui. Tikimasi, kad Kinijos politikai remia ir skatina biologinės chemijos pramonė Kinijoje.