從工業廢氣中回收的二氧化碳成本很低,以二氧化碳為原料生產的二氧化碳基聚合物,可大幅度降低生產成本。
最近幾年,我國在該領域的研發和產業化工作均十分活躍,內蒙古蒙西集團公司的千噸級生產線經過幾年的技術改造,已經實現了穩定的運行,而且中海化學股份有限公司的現代化二氧化碳基塑料生產線也已經建成投產,為二氧化碳基塑料的產業化提供了良好的示范作用。最近,德國南方化學工業公司、韓國LG化學等也在計劃進行相關的工業化生產線的建設工作。但目前這類材料在成本和性能上仍然與聚烯烴有較大的差距,離大規模工業化的基本要求存在相當大的距離。
受制于產能和成本等因素,二氧化碳基塑料應致力開發高附加值的醫用材料(如藥品包裝泡罩、醫用敷料、輸液瓶)和高端食品包裝材料(牛奶低溫保鮮膜、肉制品保鮮膜)兩個方面。目前,吉林金源北方科技發展有限公司已成功的推動了二氧化碳共聚物在醫藥器械和醫用包裝領域的規模化應用。
作為主要溫室氣體,二氧化碳的減排與資源化利用備受全球關注。目前我國在這一領域的研究已取得了突破性進展,尤其利用二氧化碳生產可降解塑料技術的問世,大大提高了我國控制溫室氣體排放、實現循環經濟的能力。然而,截至2009年,由于種種原因,目前國內二氧化碳降解塑料產業進展遲緩。#p#分頁標題#e#
除了天冠之外,目前國內已經實現規模化生產的4套二氧化碳降解塑料裝置,均未達產達標。目前二氧化碳降解塑料的產業化和推廣應用正遭遇三大難題。
難題之一:成本壓力太大。目前我國開發成功的二氧化碳降解塑料技術主要有4種,即中科院長春應用化學研究所的以稀土配合物、烷基金屬化合物、多元醇和環狀碳酸酯組成的復合催化劑為核心的高效脂肪族聚碳酸酯制備技術;中科院廣州化學所的以納米催化劑為核心的二氧化碳與環氧丙烷反應生產全降解塑料技術;天津大學的以稀土絡合催化劑為核心的二氧化碳與環氧氯丙烷共聚反應生產脂肪族聚碳酸酯技術;廣東中山大學的以高效納米催化劑為核心的環氧丙烷高效合成聚碳酸亞丙酯樹脂技術。在這4種技術中,實現了產業化的有3種,依次是采用中科院長春應用化學研究所技術建成投產的內蒙古蒙西高新科技集團3000噸/年、中海石油化學股份公司3000噸/年降解塑料項目,采用廣東中山大學技術建成投產的河南南陽天冠集團5000噸/年項目,以及采用中科院廣州化學所技術建成投產的江蘇玉華金龍科技集團金龍綠色化學有限公司2000噸/年降解塑料項目。
由于這些項目規模小,項目所用催化劑要么是稀土系催化劑,要么是納米催化劑,目前只能小批量生產,產量低、價格貴。此外,項目所需主要原料之一環氧丙烷和環氧氯丙烷價格也很高,再加上不菲的新產品推廣費用,導致二氧化碳降解塑料的最終成本高達18000元/噸以上。在石油基塑料價格隨石油價格走低的情況下,二氧化碳降解塑料企業的成本壓力越來越大,已經影響到企業的正常經營。#p#分頁標題#e#
難題之二:需求小銷售難。二氧化碳降解塑料居高不下的成本,支撐其價格始終高于石油基塑料1.5~2倍。加之其熱穩定性、阻隔性、加工性與石油基塑料存在一定差距,限制了其只能在食品包裝、醫療衛生等有特殊要求的極少數領域使用,無法在需求巨大的薄膜、農地膜等領域推廣應用。不僅如此,即便在有限的食品包裝、醫療衛生領域,也面臨聚乳酸、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯等降解塑料的沖擊與競爭,使得二氧化碳降解塑料的消費市場十分狹小,產品銷售困難。
難題之三:投資風險大。就單位產品投資額而言,二氧化碳降解塑料項目的投資額比煤制油還高,一個1萬噸/年二氧化碳降解塑料項目,往往需要1.4億元以上的資金投入,單從經濟效益考慮,項目的投資風險是很大的。中海石油化學股份公司和內蒙古蒙西高新集團也坦承,如果不計算節能減排和環保效益,二氧化碳降解塑料項目根本不賺錢甚至會賠錢。
據了解,2007年底至今,雖然吉林、河南、遼寧、江蘇、廣東、寧夏等省區先后推出18個累計80萬噸/年二氧化碳降解塑料招商項目,但實施的只有廣州天成生物降解材料有限公司一家。
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對二氧化碳降解塑料遭遇的“叫好不叫座”尷尬,業內專家提出了對策和建議。廣東中山大學表示,研究團隊根據天冠5000噸/年裝置運行過程中積累的經驗和暴露的問題,已經設計出更加優化的工藝流程,并研發出第二代性能更好的納米催化劑,這些成果已經通過實驗室裝置驗證,將用于正在建設的廣州天成生物降解材料有限公司1萬噸/年項目和將要建設的河南天冠集團2.5萬噸/年項目,預計可降低生產成本60%,提高其產品競爭力。
國家應從節能減排與環保的戰略高度,加大對包括二氧化碳降解塑料在內的循環經濟項目的政策扶持與財稅優惠,推動二氧化降解塑料技術進步和產業發展。隨著我國工業化進程的加快,二氧化碳的排放成倍增長。據預測,到2012年,僅煤化工領域產生的二氧化碳就將超過3.5億噸/年。減少溫室氣體的排放和煤炭資源的浪費,需要國家政策引導和資金扶持。
我國是二氧化碳排放大國,但由于目前經濟高速發展依然十分依賴化石燃料,減少二氧化碳的排放是相對困難的。因此如何高效利用二氧化碳已經成為世界范圍日益受到重視的問題,將二氧化碳固定為全降解塑料是一條公認的有效途徑。但是,該技術因成本高,加工性、力學及熱學性能有待進一步改善等原因,目前世界范圍內都沒有實現大規模產業化。國家科技支撐計劃提出,將研制出二氧化碳與環氧化物共聚合的高效催化體系,解決本體共聚合和后處理過程的傳質和傳熱問題以及樹脂的實時改性問題,突破二氧化碳樹脂的工業化連續生產的關鍵技術。課題將主要研究二氧化碳基塑料的催化活性的保持、連續共聚合工藝、聚合物的后處理方法等工程化技術,解決二氧化碳共聚物工業化大規模合成所面臨的傳質、傳熱的關鍵技術問題;針對二氧化碳—環氧丙烷塑料使用溫度狹窄的弱點,引入功能化環氧化物第三單體進行化學共聚改性,拓展其使用溫度區間;在2010年前建立1萬噸二氧化碳基塑料生產線并達產銷售,并形成5萬噸生產線的工藝包。#p#分頁標題#e#