聚乳酸技术讲座

1,DanSawyer&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,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!,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。,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：1020万美元一套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.,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25003000万吨，2010年达到50008000万吨农民低收入问题,需要生物降解塑料-再生资源和循环经济发展,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,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,8,2004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,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）,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。,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）,12,PE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。,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？,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,15,国外聚乳酸企业,NatureWorks140,000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，Hycail,16,NatureWorks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,17,聚乳酸的生产流程,淀粉,糖化,乳酸,聚乳酸,发酵,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,19,十八万吨乳酸厂,比全球乳酸的市场还大,布莱尔市，内布拉斯加，美国，2002年12月,20,聚乳酸的优势,。完全生物降解，环保，健康。以淀粉为原料可持续供应。符合循环经济原则。不受油价影响,石油迟早用完油价必定上涨淀粉价格稳定,21,聚乳酸的可持续供应性,减少化石燃料使用使用天然安全的原料采用绿色制造工艺与现有固废管理系统相适应可焚烧清洁燃烧可填埋无渗滤液或有毒物质可堆肥可回收加工成单体或其它产品为子孙后代创造良好的生活质量,0,3,17,19,21,24,26,28,33,38,Day,47,Day,47,22,聚乳酸的价格：过去12个月降低了60%,PLA#2002DEx-works,largeorder,同期油价上涨了一倍多,玉米价格始终稳定,23,聚乳酸的国外市场,食品包装市场熟食、面包、糕点包装沙拉、蛋、和蔬果农产品包装瓶子（只适用冷藏、短保质期产品）一次性餐盒、托盘收缩薄膜包装家电及消费品市场家电外壳、刚性包装信封透明窗口膜纤维市场服装被褥/毯子毛巾/无纺布,24,中国可能是未来聚乳酸的最大市场,中国的聚乳酸产能目标政府于2005年3月批准了生物质能项目，启动聚乳酸计划预估2020年中国聚乳酸需求量达800-1000万吨/年中国首家工业化规模的聚乳酸工厂计划规模效应：须大于50,000吨/年，甚至100,000吨/年一个70,000吨/年的聚乳酸厂需要90,000吨/年L-乳酸（大于全国目前乳酸产能）应何时建厂？2-4年后，取决于聚乳酸市场,25,中国已建或拟建的聚乳酸项目,浙江海正：实验室装置300吨/年，设计10,000吨/年上海同济：实验室规模，正建1,000吨/年（一步法）河南飘安：实验室规模，拟建10,000吨/年，仅用于无纺布江苏九鼎：实验室规模，正建1000吨/年，拟建10,000吨/年，薄膜、包装用Sinolac和凯能：拟建20,000吨/年（37,000,000美元投资)哈尔滨威力达：拟建10,000吨/年(50,000,000美元投资)济南新合纤：拟建10,000吨/年华源集团：拟建20,000吨/年，（用于纤维）秦皇岛丽华：拟建20,000吨/年（30,000,000美元投资)其它：安徽丰原等。不少实验室合成医用级PLA,中国需要如此多的聚乳酸竞争者么？,26,如何避免聚乳酸厂的错误投资,在聚乳酸市场成形前避免投资建立聚乳酸工厂不同的用途需要不同的聚乳酸的配比和性能市场的开启并非易事，需投入大量资金而数年内没有回报生产、配方和应用存在许多窍门小规模、低投资的工厂没有竞争力五万吨/年装置至少投入五到十亿人民幣，花数年时间使用经过验证的技术，以约1/10规模放量从300-500吨/年，到5000吨/年，再到50,000-100,000吨/年欢迎与NatureWorks合作我们愿意合作建厂，转移成熟的生产技术，但首先需要开拓市场!最快和最经济的合作途径是从下游开始，先发展市场，再谈建厂开发了一个10,000吨/年并且适度增长的市场后，可以讨论合作建立50,000吨/年的工厂,27,NatureWorks是否会在中国建立聚乳酸工厂？,何时建立?-希望2-4年内，取决于聚乳酸市场内部条件：本部14万吨的产能是否能在1-2年内用完外部条件：中国聚乳酸市场是否会超过几万吨/年并继续增长必然性：届时NatureWorks不建厂，也会有其它公司建厂与谁合作?-需要国内合作伙伴设立独资企业？可能性很小希望与国内企业合作，尤其是能帮助开拓聚乳酸市场的伙伴购买乳酸?-很有可能第一个聚乳酸工厂将希望购买乳酸而非自建乳酸厂聚乳酸生产和市场已有足够的事需要操心需要L-乳酸或D-乳酸供应商,28,阻碍聚乳酸发展的因素,“鸡生蛋，蛋生鸡”问题：没有市场容量来驱动成本降低；没有低成本聚乳酸来启动市场，来推动立法聚乳酸成本NatureWorks进口低价聚乳酸，而中国政府征收约25%的税最终聚乳酸产品一般比PE/PP产品高50-100%因此，我们仍被限制于高端、低容量的市场聚乳酸的性能限制没有合适的等级用来制造低价薄膜、袋子、长保质期饮料没有足够的改性复合配方来性能问题转化为成本问题（如厚度较大的膜）缺乏立法/强制措施来限制非生物降解产品的使用较高成本、较低性能，需要立法保护无商品化的聚乳酸/降解塑料来支撑立法,29,可能的解决途径,开启高端市场（如连锁店）立法限用非完全降解塑料降低降解塑料的进口关税和增值税在中国建立聚乳酸工厂开发塑料改性技术,30,政府可以推动聚乳酸的发展,可将降解塑料及聚乳酸产品定为免税产品来打开市场治理环境需花费大量资金，而从降解塑