Перспективная ниша

Русский бизнес
ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
«Эксперт» №23 (947) 1 июня 2015
В ближайшие нескольких десятилетий основой развития отечественной химии полимеров останется традиционная нефтехимия. Биопластики, особенно биоразлагаемые, еще долго не смогут стать конкурентоспособной альтернативой
Перспективная ниша

В последнее время в мире растет интерес к «зеленым» технологиям в самых разных отраслях хозяйства. Наиболее известный пример —электромобили и гибридные автомобили, продвигающиеся как более экологичная альтернатива традиционному автопарку. Не обошла эта модная тема и химическую промышленность. Стал бурно расти интерес к так называемым биополимерам, которые альтернативны традиционным как с точки зрения сырья для их изготовления, так и по свойствам (см. график 1).

Российский химпром не остался в стороне. Летом 2013 года был представлен «План мероприятий (“дорожная карта”) “Развитие биотехнологий и генной инженерии”», охвативший и направление биополимеров. Программа довольно амбициозная. Она предполагает замещение биополимерами до 8% всего российского рынка полимерной продукции, в том числе в упаковочном сегменте — четверть. Это был бы высочайший в мире показатель. Чтобы его достичь, России пришлось бы построить больше мощностей по производству биополимеров, чем уже построено во всем остальном мире. На биопластики сейчас приходится не более 0,6% мирового полимерного рынка, или 2% рынка пленок, и эта доля, по оценкам экспертов отрасли, не превысит 5% даже к 2050 году.

В России же наиболее радикальные планы развития биополимеров предусматривали вообще полный запрет на использование в пищевой промышленности упаковочных материалов, изготовленных на предприятиях традиционной нефтехимии.

Некоторые компании успели анонсировать планы создания в России заводов по выпуску биополимерной продукции (см. таблицу) из сельскохозяйственного сырья. Ни один из этих крупных проектов, правда, пока не реализован.

Помимо «дорожной карты» по развитию биотехнологий есть не менее амбициозный план развития нефтехимии до 2030 года, призванный устранить сырьевую ориентацию нашей экономики в сфере углеводородов. Этот отраслевой документ делает ставку на развитие производства полимерной продукции из углеводородного сырья. Как нетрудно заметить, эти два плана противоречат друг другу.

При этом развитие обоих направлений нефтехимической отрасли, включая традиционную нефтехимию, требует государственной поддержки — это общемировая практика. Вряд ли мы сейчас можем себе позволить сразу две взаимоисключающие программы развития. Так на какую же из них делать ставку?

Биоальтернатива

Для начала разберемся с определениями. Биополимерами могут называться весьма различные материалы. Во-первых, так называют полимерную продукцию, изготовленную не из традиционного нефтехимического сырья, а из биологических материалов. Как правило, это сельскохозяйственная продукция. Реже — древесина. Идея использования биологического сырья вместо нефти и газа основана на том, что эти ресурсы возобновляемы и меньше загрязняют окружающую среду в процессе производства.

Во-вторых, это полимерная продукция, способная разлагаться в естественных условиях под влиянием природных факторов. Обычные полимеры не разлагаются на протяжении многих лет, поэтому пластиковый мусор представляет собой большую проблему для современн

Как вырастить бутылку

Практика использования биологического сырья в химических целях имеет давнюю историю. Скажем, первая технология производства синтетического каучука, созданная в СССР академиком Сергеем Лебедевым, предусматривала как раз использование в качестве сырья пищевого спирта (этанола), получаемого из картофеля или зерна. Этим фактором была обусловлено и размещение первых отечественных заводов по выпуску синтетического каучука в Ярославле, Ефремове, Воронеже, Казани — вблизи сельскохозяйственного сырья.

После Второй мировой войны от использования биосырья отказались в пользу нефти. Однако попытка воспользоваться биологическим сырьем в химических целях еще предпринималась при реализации проекта строительства Красноярского завода искусственного каучука. Там предполагалось использование древесины. Но полученный материал при тогдашнем несовершенстве технологий показал не самые лучшие качественные характеристики, поэтому и Красноярск вскоре перешел на нефтегазовое сырье.

В современном мире производство подобных полимеров существует как дополнение к технологической схеме изготовления биоэтанола. То есть, из растительного сырья изготавливается биоэтанол, потом из него, посредством дегидратации, — биоэтилен. А этилен — базовый продукт нефтехимии. Далее идет обычная схема, известная по нефтехимическим производствам на базе этилена.

Но даже обычный «нефтехимический» полимер можно сделать биоразлагаемым, если при изготовлении на стадии экструзии добавить в его состав нужную примесь. Такая добавка при соблюдении определенных условий по освещенности и температуре стимулирует распад длинных полимерных цепочек на более короткие. Изделие при этом превращается в своего рода пластиковую труху. Сроки разложения таких пластиков составляют от девяти месяцев до пяти лет и более.

К подобным материалам относятся полибутираты, полибутиленсукцинаты, поликапролактоны, полигликолевая кислота. Чаще всего они используются при производстве ПЭТ-бутылок, сельскохозяйственных пленок, одноразовой упаковки.

И наконец, на пересечении двух определений находятся материалы, которые можно грубо назвать биополимерами в узком смысле. Это полимеры, изготовленные из биологического сырья и при этом способные к разложению в природных условиях. В России таких технологий нет, все требуемые добавки придется импортировать.

Строго говоря, к биоразлагаемым биополимерам можно отнести все белки. Если же говорить о химической продукции, то это в первую очередь полигидроксиалканоаты (PHA) и полимолочная кислота (PLA).

Полигидроксиалканоаты получают в процессе жизнедеятельности бактерий. Колония бактерий помещается в обогащенную сахарами и микроэлементами среду. Бактерии размножаются, на определенной стадии в силу перенаселения колония начинает накопление PHA. На пике его количества процесс останавливается. Оболочки клеток разрушаются механически или ультразвуком, а полимер освобождается в раствор и обрабатывается традиционным способом.

Полимолочная кислота куда проще в изготовлении. Ее получают на химических предприятиях путем брожения сельскохозяйственного сырья. В Бразилии это сахарный тростник, в других странах — зерновые культуры или сахарная свекла.

Большинство анонсированных биополимерных проектов в России предполагает производство именно полимолочной кислоты.