聚乳酸技术讲座

NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)1DanSawyer&甄光明博士PLATechnicalSeminar聚乳酸技術講座–市場,性能,與加工Polylactide(PLA)–MarketDevelopment,CharacteristicRequirements,andProcessingIssuesforDifferentPLAApplications北京:2005年6月15日18:00-22:00国际科技会展中心C座15楼(晚餐:酒店23楼)上海:2005年6月18日09:00-13:00同济大学材料科学与工程学院四樓会议室廣州:2005年6月24日09:45-12:45廣州国际会展中心国际塑料展会J区M4室NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)2目录•生物降解塑料在中国的现况–中国对生物降解塑料的需求–中国生物降解塑料和聚乳酸的市场前景–中国现有生物降解塑料项目•降解塑料工业面临的机遇及挑战–雄心勃勃的中国聚乳酸计划–中国现有和拟建的聚乳酸项目•NatureWorks公司及其聚乳酸项目•结论和建议–如何开创聚乳酸及生物降解塑料行业的未来–欢迎参与，我们需要合作伙伴!NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)3生物降解塑料生物降解塑料：必须能在堆肥条件（56-60℃,湿度大于80-90%）下,能（经由微生物在合理时间内）完全分解成二氧化碳和水的高分子塑料。淀粉共混聚乙烯及聚丙烯等不在此列。聚乳酸产品在堆肥条件下可在2-3月内完全分解。NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)4迈向汉唐盛世的现代中国•大量富裕人群和资金:–2003：26.5万个千万富翁（MerillLynch）–2003：540亿美元现金直接投资(全球第一)–上海和北京的房价：10～20万美元一套–GDP：1.4万亿美元，增长率~10%（许多部门增长率达30-50%）•中国以全球20％的人口,消费了全球的:10%电力、12%微波炉、13%牛肉,18%洗衣机、19%铝、19%冰淇淋、20%手机、20%大豆、23%电视机、27%钢、30%煤炭、32%鱼、33%棉花、33%米、35%香烟、51%猪肉…(财富/中国12/2004)•保持着众多的记录:上海成为全球第一大港（2004），中国成为全球最大的铜、铝、水泥和手机消费市场，第二大的个人电脑市场（2000万台/2003年)，第二大IT硬件生产商，，最大的钢材生产商，美国最大的贸易顺差国家……全球最大的制造业中心但是….NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)5中国急需解决的问题•严重的能源短缺问题–2004年6月以来电力短缺，导致许多工厂只能部分时间运行–已成为第二大石油进口国，40％石油需要进口（1亿吨/年）–26%石油用来生产汽油；而未来10年汽车增长率约为每年30％–严峻的国防和安全问题•严重的污染问题—空气/水/白色污染–各种工厂因为污染问题而关闭或禁建–生活质量、健康、垃圾管理•塑料进口/依赖问题–2003年塑料用量大约1500万吨；2002年进口塑料约1000万吨–2003年聚酯用量约1000万吨（全球30％），而生产量仅为150万吨–估计2005年塑料用量将会达到2500～3000万吨，2010年达到5000～8000万吨•农民低收入问题需要生物降解塑料---再生资源和循环经济发展NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)6中国对生物降解塑料的立法情况•《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》:1996–“包装材料应使用环境友好的可降解材料……”•多种全国性的规定:1997-1999–一次性餐具（如午餐盒）必须使用可完全降解的材料–铁路系统只使用生物降解塑料容器–但是实际使用的是：粘胶纤维和部分降解塑料（改性淀粉＋聚乙烯/聚丙烯＋碳酸钙）继续污染环境•《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》修订:12/2004–推动环境友好的生物降解塑料–不可降解塑料生产商须支付固废处置成本•许多地方性法规，但执行总是个问题–如杭州规定2005年1月1日起禁止当地市场和商店使用不可降解塑料袋–不少其它城市进行了类似规定•希望制定新法律，并严格执行–生物降解塑料产品首先必须进入市场，证明是可行的替代方案–可立法禁止假降解及部分降解塑料制品，以避免污染环境–可强制高端市场（如航空、家电、化妆品）使用生物降解塑料NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)7发展生物降解塑料的良好时机•2008北京奥运会–北京将借此机会重塑形象–三大主题：绿色奥运、科技奥运、和人文奥运•2010上海世博会–已经开始长期规划•政府支持–政府对生物降解塑料和可再生资源显示出强烈的兴趣和意愿，但仍未找到良好的解决方案–十五攻关：L-乳酸和聚乳酸（特别是“一步法”聚乳酸）–“863”计划：农膜等的开发；–国家中长期发展规划：初步确定在聚乳酸/生物降解塑料/生物质能领域投资11亿美元；–国家发改委：支持改性淀粉塑料企业，如天津丹海等。–政府能以各种方式支持和推进生物降解塑料：减免税收、无息贷款等•近期石油和塑料价格高涨–必须寻求替代品NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)82004末中国塑料价格树脂•PET:2004年上涨了40%以上，达到约10,000元/吨•PVC:约10,000元/吨•PE：根据等级不同在10,000-13,000元/吨之间•PP:约11,500元/吨（1450美元/吨）•PS:约12,000元/吨（1500美元/吨）•热塑级PLA:长期大宗定单约14,000元/吨(税前~11,000元/吨出厂价)•纺粘级PLA:长期大宗定单约20,000元/吨(税前~14,000元/吨出厂价)纤维•棉花纤维：约1800美元/吨(14000元/吨)；（棉花价格少20%）•粘胶纤维：约2000美元/吨(16000元/吨)•PLA纤维：约4500美元/吨(35000元/吨)如果免税或在中国制造，热塑级聚乳酸价格与传统塑料相当NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)9中国未来聚乳酸与降解塑料市场•一次性包装：约150万吨/年•PP无纺布：约30-60万吨/年•PE地膜：约100万吨/年(农膜：200万吨/年)•短保质期PET瓶子：约1万吨/年(所有PET瓶子：约100万吨/年)•其它领域：–一次性医用材料（输液管等）…30万吨/年–玩具、文具、家电（手机、笔记本电脑等）•聚乳酸及降解塑料的未来市场大小取决于其价格和性能（如更好的气体阻隔性）NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)10一次性包装市场：约150万吨/年•包装塑料：300-500万吨/年–2003年塑料用量：1500万吨/年，22%用于包装–城市垃圾40-60%是塑料：包括薄膜、餐具、容器等–2004年500万吨塑料用于包装，其中1/3是一次性的（来源：海正）–2005年估计包装塑料用量为550万吨，塑料使用总量为2500-3000万吨，到2010年达到8000万吨（来源：中国科技部《中国生物技术发展报告》）•非塑料包装材料的例子：–利乐纸盒:120亿盒/年，0.38-0.28元/盒（来源：中国包装协会）•聚乳酸能占塑料包装市场的多少份额？–取决于价格和性能–塑料袋用聚乳酸尚无合适的等级。强度和弹性是主要问题；厚度影响产品成本。NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)11短保质期产品PET瓶•PET瓶子市场规模：约10亿美元/年–每年100万吨PET瓶子。巨大的市场，但是……–冷藏橙汁或鲜牛奶等短保质期产品只占约1%市场，1万吨/年•中国的特殊情形–PET瓶子回收率达90%（远高于全球平均)–广阔的地域需要长保质期产品：矿泉水保质期须在1年以上–多数运输单位和商店没有冰箱–90%在小商店销售，10%在超市出售–大多数牛奶杀菌后在室温下长期保存–极度考虑成本；新鲜、冷藏产品的容量很小•聚乳酸瓶：短保质期、无碳酸产品–鲜牛奶、鲜橙汁、矿泉水–气体透过性强，不能用于碳酸饮料（如可口可乐、百事可乐）NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)12PE地膜：约100万吨/年•中国农业：–耕地：13亿英亩；农业人口：64%–粮食产量4.85亿吨/年：麦子0.86亿吨/年，稻米1.74亿吨/年，玉米1.16亿吨/年（相当于美国的1/2）•农膜：2003年用量200万吨（1999年为110万吨）–约2/3用于温室大棚，长期多次使用–约1/3用于一次性PE地膜。（国家统计局：110万吨/年）–价格：约2000美元/吨，0.04-0.008mm厚（10千克/英亩，以0.04mmPE计）（来源：天津大学）–半降解薄膜（淀粉/PE，光催化降解PE/PP）：废弃的PE地膜混合到土壤中或就地焚烧，使用若干年后导致严重问题。–迫切需要生物降解薄膜!!低成本是必要条件!–PLA强度问题转化为成本问题。必须共混改性。NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)13中国生物降解材料/塑料的种类•变性淀粉(非塑料，性能受限）–许多工厂，价格低廉，过去与不可降解的塑料混合•粘胶纤维：纤维素(非塑料）–许多工厂，中等价格，生产过程高污染•二氧化碳共聚物：“聚碳酸酯聚亚氨酯”–已建立一小型工厂；一家大型工业化工厂正拟建。–非生物基材料•聚羟基烷基酸酯族：PHA/PHB/PHBV…–国内技术，已建立数个工厂，价格昂贵•进口的生物降解塑料产品(PCL,PBS,…)–生物基：Novamont(Mater-Bi)–石油基：BASF(Ecoflex)及不少日韩企业……•聚乳酸–NatureWorks及不少国内拟建项目计划目前市场多大？？NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)14中国“完全”生物降解产品的市场（2004）•变性淀粉：〈1万吨？~0.5-1美元/公斤•粘胶纤维：〈1万吨？~1.5美元/公斤•聚羟基烷基酸酯族：〈5千吨？~4-6美元/公斤•二氧化碳共聚物：〈1千吨？~3-4美元/公斤•聚乳酸（国产及进口）〈5百吨？~2-4美元/公斤•其他进口的生物降解塑料〈1百吨？~4-6美元/公斤目前市场极小：1-4千万美元以内国家税收更小：1-3百万美元以内环保费用及固废损害：不可估量NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)15国外聚乳酸企业•NatureWorks–140,000吨/年生产装置，2002开始运行，全球唯一的工业化规模聚乳酸装置，能够供应大量聚乳酸，有领先于同行5-10年的规模化生产经验–过去一年中树脂价格降低了60%–2004年聚乳酸纤维进入中国市场–2005年2月非纤维用途聚乳酸树脂进入中国市场–不同等级聚乳酸适用于11-12种不同用途（如吹膜、双轴取向膜、热塑、注射成型、瓶子、纺粘、纤维等）•InventaFisher–拟在中国建立的装置有6个•其他–丰田，HycailNatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)16NatureWorks公司及其聚乳酸项目成立于1997嘉吉公司和陶氏化学合资•约250人的独立公司•在明尼阿波利斯、阿姆斯特丹和东京设有办事处•在美国内布拉斯加州布莱尔市设有14万吨/年的聚乳酸厂•数百项国际专利原嘉吉陶氏公司NatureWorks公司2005年2月成立成为嘉吉公司的全资子公司NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)17聚乳酸的生产流程淀粉糖化乳酸聚乳酸发酵NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)18十四万吨聚乳酸厂投资：3亿美元（1994：6000吨中试厂）破土动工到首次生产历时19个月历时10年开发技术、工艺和市场布莱尔市，内布拉斯加，美国2002年1月NatureWorksLLC(原CargillDow嘉吉陶氏公司)1