Зашто хемикалије на биолошкој бази привлаче пажњу

Недавно су многе колеге из индустрије расправљале о хемикалијама на бази биологије, сматрајући их значајним будућим правцем за хемијску индустрију. Зашто хемикалије на биолошкој бази привлаче пажњу? Које су главне будуће примене хемикалија на биолошкој бази?

Према „Терминологији, дефиницијама и идентификацији материјала заснованих на биологији ГБ/Т 39514-2020“, хемикалије на биолошкој бази се односе на хемикалије произведене коришћењем биомасе као сировине или путем биолошке производње. То укључује биоалкохоле, органске киселине, алкане и алкене произведене из биомасе или путем биосинтезе, биопроцесирања и биорафинисања, као и производе за инжењеринг шећера. Они такође обухватају полимере на биолошкој бази, пластику на биолошкој бази, хемијска влакна на биолошкој бази, гуму на биолошкој бази, премазе на биолошкој бази, адитиве за материјале на биолошкој бази, композите на бази биологије и производе направљене од различитих материјала на бази биологије.

Хемикалије на биолошкој бази су у суштини хемикалије произведене кроз процесе биолошке ферментације. То могу бити комерцијалне хемикалије као што су био-етанол, био-дизел и био-водоник, или специјалне хемикалије које се користе у областима попут мириса и производа за свакодневну негу, као што су био-мириси, био-амино киселине и био-витамини. Они такође могу послужити као есенцијалне сировине за основну хемијску производњу, као што су био-етанол за етилен и био-ПДО за ПТТ влакна, и производи на бази полимера, који су критични основни производи у хемијској индустрији.

Хемикалије на биолошкој бази разликују се од традиционалних хемијских производних процеса јер се производе коришћењем конвенционалних биоматеријала као сировина. Они имају одређене конкурентске предности у циклирању угљеника, коришћењу чисте енергије и тржишној утакмици. Напредак у технологији производње хемикалија на био-базираној основи, посебно широка примена након истека неких патената, и приближавање врхунца угљеника, значајно су повећали пажњу индустрије на хемикалије на бази биологије.

На основу националних стандарда, хемикалије на биолошкој бази могу се категоризовати према карактеристикама материјала и сценаријима примене у хемикалије на бази биологије, полимере на биолошкој бази, адитиве за материјале на биолошкој бази, хемијска влакна на биолошкој бази, композите на биолошкој бази, гуму на биолошкој бази , премази на биолошкој бази и друге хемикалије на биолошкој бази. Секундарне класификације могу даље разликовати више типова.

Пошто постоје бројни хемијски производи на биолошкој бази, основне хемикалије се могу производити и производити као на биолошкој бази, а не постоји јасан концепт класификације на нивоу класификације. Стога многе индустрије имају своје стандарде класификације. Међутим, без обзира на класификацију, хемикалије на биолошкој бази могу постићи исте функције и својства као традиционалне хемикалије, чак показујући супериорне карактеристике у неким областима.

Према индустријском ланцу, хемикалије на биолошкој бази могу се поделити на следеће процесе: биомаса (сировина) - међупроизвод (прелазни производ) - хемикалије на био-базирани (главни производ) - производи (крајње примене). Најчешће коришћене сировине за биомасу су скроб, целулоза, лигнин, биљке и протеини, између осталог. Према непотпуним статистичким подацима, преко 40 врста хемикалија на биолошкој бази је постигло индустријску производњу у Кини, а неки производи су постигли масовну производњу већу од 100,000 тона.

Тренутно су хемикалије на био-базираним на кинеском тржишту достигле почетну скалу, са разноврсношћу производа који континуирано расте, а обим производње се шири.

Хемикалије на биолошкој бази привлаче пажњу из неколико разлога: одрживост сировина и обновљивост, усклађеност са актуелном еколошком политиком, брз раст потрошње на тржишту, широка примена и значајне друштвене импликације.

Прво, хемикалије на биолошкој бази се производе из зелених обновљивих извора коришћењем метода биолошке конверзије. Материјали као што су лишће, слама, жито, поврће и друге биљке и животиње могу послужити као основне сировине за хемикалије на бази биологије. У контексту све мањих глобалних петрохемијских ресурса, одрживост и обновљивост ових сировина дају хемикалијама на биолошкој бази значајну предност. Многи градови са сиромашним ресурсима активно развијају хемикалије на биолошкој бази како би избегли недостатак урбаних ресурса и постигли регионалну рециклажу ресурса. Међутим, тренутно главни проблем са хемикалијама на бази био је висока цена, посебно цена извора угљеника, а постоји и конкуренција за прехрамбене ресурсе. Ова питања треба решити кроз напредак у сировинама или технологији.

Друго, хемикалије на биолошкој бази су еколошки прихватљиве у поређењу са традиционалним хемикалијама које се првенствено ослањају на необновљиве фосилне ресурсе као што су нафта, угаљ и природни гас. Био-базирани хемијски производни процеси су еколошки прихватљивији, производе мање загађења и стварају нуспроизводе који се могу користити као храна за животиње, без готово три излаза отпада. Ово је у складу са све строжим законима и прописима о заштити животне средине, испуњава захтеве политике двоструког угљеника и одражава одрживи друштвени развој.

Треће, обим производње и потрошња на тржишту нових материјала на бази биологије брзо расту. Према релевантним подацима, до краја 2023. године, кинеска производња нових материјала на биолошкој бази премашила је 1,9 милиона тона, растући око 9% годишње у последњих неколико година. Почевши од 2021. године, производња нових материјала на биолошкој бази у Кини је убрзана, са просечном годишњом стопом раста која прелази 13%. Са технолошким напретком и открићима, очекује се да ће обим производње нових материјала на биолошкој бази у Кини наставити да брзо расте, док укупна стопа раста осталих производа заснованих на фосилима опада.

Што се тиче раста потражње за хемикалијама на биолошкој бази, потрошња је у сталном порасту током протеклих девет година, при чему је кинеска потрошња хемикалија на биолошки бази премашила 1,9 милиона тона до 2023. године, растући по просечној годишњој стопи од око 12%. Хемикалије на биолошкој бази у Кини се примењују на два начина: посебне примене за хемикалије на бази биологије, као што су фармацеутска и разградива потрошачка тржишта, и као замена за традиционалне хемијске производе, где захтеви за трошковима нису високи. Пробој у великим количинама хемикалија на био-базираним је највећа корист за тржиште хемикалија на био-базираним.

Што се тиче излазне вредности хемикалија на биолошкој бази, вредност кинеске производње достигла је око 26 милијарди јуана до 2023. године, растући по просечној годишњој стопи од око 11% током протеклих девет година, укључујући вредност извоза. Хемикалије на биолошкој бази у Кини имају посебна тржишта примене, са тржишним ценама које показују релативно стабилан тренд раста. Међутим, потрошачка тржишта у Европи и Северној Америци су већа, што извоз чини важним продајним правцем за кинеске хемикалије на биолошкој бази.

Просечна јединична вредност хемикалија на биолошкој бази у Кини постепено се повећавала током последњих девет година, достигавши 13,000 јуана по тони до 2023. године, са највишом вредношћу која прелази 14,000 јуана по тони, расте спором стопом од око 2% годишње. У поређењу са другим хемикалијама, цене многих производа су постепено опадале због повећане понуде, појачане конкуренције и одрживе инфлације, али тржишне цене хемикалија на био-базираним су наставиле да расту, привлачећи предузећа. Међутим, треба узети у обзир и „ореол“ високих цена, јер високе цене могу постати мана ако буду у потпуности конкурентне хемикалијама на бази петрохемије у будућности.

Коначно, хемикалије на биолошкој бази имају широку примену и значајне друштвене импликације. Имају многе предности, као што су различити типови, сложене структуре, напредна технологија припреме, јединствене перформансе, ниски трошкови припреме и кратак производни циклус. Они су неопходни у медицини, пољопривреди, храни, заштити животне средине, енергетици и другим областима. На пример, у медицини, хемикалије на биолошкој бази су постигле значајне резултате у антибиотицима и антивирусним лековима. У заштити животне средине, истражују се и развијају нови материјали на биолошкој бази који се могу рециклирати као што су термореактивне епоксидне смоле, што потенцијално значајно утиче на област еколошких материјала.

Развој и примена хемикалија на биолошким основама помажу у решавању проблема несташице петрохемијских ресурса, унапређују развој биолошке индустрије и олакшавају трансформацију и унапређење економске структуре. Њихова еколошка прихватљивост такође помаже у побољшању квалитета животне средине и животног стандарда.

Ови фактори заједно доводе до брзог пораста пажње на хемикалије на бази биологије.

Држава је рано увела бројне политике како би подстакла развој хемикалија на биолошкој бази.

У октобру 2021. године, Државни савет је издао „Акциони план за постизање највишег нивоа угљеника пре 2030.“, са главним циљевима који су били значајан напредак у оптимизацији индустријских и енергетских структура током периода „14. петогодишњег плана“, нови напредак у зеленој и ниској истраживање и примена технологије угљеника, и широко усвајање зелене производње и начина живота. Систем политике који води ка зеленом, ниско-карбонском и кружном развоју биће даље унапређен. До 2025. године, удео потрошње нефосилне енергије достићи ће око 20%. Ова политика поставља скалу, временску линију и тренд за био-базирани развој, предлажући јасне развојне циљеве за био-базирану индустрију.

Министарство индустрије и информационих технологија је у децембру 2021. године издало „14. петогодишњи план развоја индустрије сировина“, истичући инжењеринг читаве технологије припреме индустријског ланца за биоматеријале као кључни правац за технолошке иновације, спровођење кључних акција пробоја у материјалима са уским грлом и подршка предузећима за производњу и примену материјала да заједно спроводе истраживања о био-базираним материјалима и биомедицинским материјалима. Ова политика појашњава главне сценарије примене нових материјала на биолошким основама и усмерава примену хемикалија на биолошкој бази у Кини.

У јануару 2023. године, Министарство индустрије и информационих технологија, између осталих, објавило је „Трогодишњи акциони план за убрзање иновација и развоја незрнастих материјала на биолошкој бази“, којим је предвиђено да до 2025. године незрнаста био- Индустрија материјала заснованих на материјалима ће формирати екосистем за иновације и развој са јаким независним иновацијским способностима, континуирано обогаћеним системом производа и зеленим кружним нискоугљеничним системом. Технологија коришћења и примене сировине од биомасе без житарица ће у основи бити зрела, а неки производи на бази биомасе без житарица биће конкурентни производима на бази фосилних материјала, са висококвалитетним, одрживим системом снабдевања и потрошње који је првобитно успостављен. Ова политика појашњава правац примене и циљеве хемикалија на биолошкој бази без житарица и даље прецизира сценарије примене.

Тренутно, глобални гиганти засновани на биологији као што су Геноматица, Цатхаи Биотецх, Митсубисхи Цхемицал и ДуПонт имају патенте за неке хемикалије на бази биологије којима ће рок важења ускоро истећи или су већ истекли. Многи инострани стручњаци и научници се враћају у Кину ради развоја. Ово доноси обилне ресурсе и технологију за кинески развој хемикалија заснованих на биологији. Уз подршку и охрабрење кинеске политике, очекује се да ће хемијска индустрија у Кини бити заснована на био.