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可持续发展:关注生物基化学成分和可获得方案

来源:涂料与油墨-中国版 发布时间:2022-03-28 1014
化工涂料油墨树脂颜料、填料助剂溶剂其他生产设备涂装设备/环保设备实验室检测设备
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“可持续发展”就像一把巨大的伞,将企业所面临的挑战,亟待解决的问题,包括推动碳足迹的减少、降低气候影响和解决废物回收等等都涵盖在内。

如果按照《巴黎气候协定》中的规定,以2050年为目标年限的话,实现CO2净零排放之路看起来更像是在旧金山Lombard九曲花街上蜿蜒开车,而不是在国际机场大道径直行驶。就在前几年,全球化学企业仍然未能通过价值链,做出实现实质性变革的承诺。而如今,言辞和理念毫无疑问已经被明确的行动所取代。


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“可持续发展”就像一把巨大的伞,将企业所面临的挑战,亟待解决的问题,包括推动碳足迹的减少、降低气候影响和解决废物回收等等都涵盖在内。在化学工业和涂料制造商及其原材料供应商中,推动可持续发展与几个关键问题相关,如图 1 所示。


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其中可替代或部分替代石油基产品的可再生资源(主要是聚合物/树脂)在未来备受瞩目。它可以生产生物基化学品的替代化学品以减少公司的整体碳足迹,从而成为关键的可再生资源。


◆ 各种信息源对“可持续性”的定义有所差异。

韦氏词典——一种不完全耗尽或破坏自然资源的方式。

国际可持续发展研究所——可持续发展是指既能满足当代需求,又不损害后代满足其自身需求能力的发展。

EPA——可持续性基于一个简单的原则:我们为生存和幸福所需的一切,都直接或间接地取决于我们的自然环境。追求可持续性,就是指创造和维持人类与自然和谐共处的条件,为子孙后代谋福利。

20多年来,涂料市场的可持续发展倡议一直专注于大量使用水性和高固含量配方来减少碳足迹。政府机构显然通过建立行业合规的监管路线图,在推进“可持续性”这一工作中发挥了关键作用。这些具体措施也增加了终端用户的环保或“绿色”涂料使用量。

尽管我们仍在努力,但世界各国很明显在制定监管标准和遵循与之相关的合规性方面缺少统一性。此外,水性涂料和100%高固含量涂料的相关性能限制了其在某些市场的使用。


公平地说,直至过去五年内,在减少碳足迹的可持续发展方面所做的努力,确实不再局限于水性涂料配方和减少VOC 这一范围,但言多于行。


学术届和业界的对话、企业宣言,以及政府针对环境、气候变化和可回收性的警告,尚未达到2050 年实现净零碳排放目标所需的努力。

然而,如今无需展望远景,就能看到到化学工业的变革。在许多化工行业的巨头(包括全球主要涂料制造商)的带领下,诸多企业正在实施明确的可持续发展计划,以实现净零排放目标。一些OEM企业现在也正积极主动地开展这项工作,制定自己的标准,并要求其供应商遵守他们的时间表(表1)。



部分遵守和完全遵守巴黎协定的目标日期即将公布。各个厂家正在为涂料制造商设定目标日期,使其新产品配方包含一定比例的生物基成分。全面型生产设施目前正在规划中或已经商业化运行,例如 NatureWorks 在美国内布拉斯加州的聚乳酸装置和Genomatica 在意大利的 1,4-丁二醇工厂。其他多家企业也已经宣布了将能循环生产树脂/聚合物和塑料材料的装置投入运行。


言与行的差异在哪里?


这个问题的答案是,消费者对气候变化之于日常生活的严重影响有了更多认识,而不再是一个无证据支持的、在未来才会发生的抽象概念。

对于各大涂料制造商和跨国化工企业来说,客户需求和购买习惯的变化一直是他们的首要关注点。在可持续性方面,全球各企业(在价值链的多个层面)都要为涉及消费者选择和偏好的市场提供服务,因此他们意识到,自己需要成为一个倡导者。因此这些企业目前都是可持续发展的引领者。



曾经的声明与公告逐渐转化为明确的承诺和行动。各企业正在加入可持续发展这一“潮流”中。其中,原有的市场领导者希望维持并加强其地位,而市场挑战者的关注点则是使自己转变为市场领导者。


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对挑战的评估


生物基原料已成为化工企业和涂料制造商面临的首要挑战,并成为其获得整体可持续发展的必要目标。

根据这些材料的消耗量可以发现,需要优先关注的是树脂、聚合物和塑料。用生物基化学品部分替代石化产品,对减少树脂/聚合物和塑料的总体碳足迹方面产生了显著影响。表2针对那些致力于将更多生物基化学品纳入其产品系列的企业列出了需要回答的关键问题。


目前有哪些可替代性生物基系列化学品?


通过植物产生的生物质可代替石油衍生原料,作为可再生资源。构成可再生生物基替代品的主要化学产品系列包括表3所列的几大类物质,主要针对工业聚合物领域开发的生物基化学原料包括热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。这些原料主要用作单体,但在某些情况下也要用作固化剂、交联剂和扩链剂。



鲜有完全由纯生物基聚合物制成的商业产品,大多数均为石化基和生物基分子构成的混合物。


含有羧基官能团和羟基官能团的有机物分子是酯类的关键前体。因此,许多生物基化学品可用作芳香族和脂肪族聚酯以及含有聚酯链段的聚合物(如聚氨酯的“软”链段)。生物基二醇也是活性乙烯基单体(如二醇二丙烯酸酯和被称为二缩水甘油醚的双环氧化物)的合成产物。

目前在化学工业中,将石化原料与生物基化学品进行杂化这一目标已被认可。化学企业正在采取重要举措促进此类杂化物的生产,以满足对高生物基含量产品不断增长的需求。


作者:Gary Shawhan & Dave Sikora,Chemark Consulting咨询公司


来源:荣格-《涂料与油墨-中国版》


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