煤基生物可降解材料煤炭煤化工可降解塑料-景合财经

煤基生物可降解材料：煤炭煤化工可降解塑料

可降解塑料的上游原材料包括PLA（聚乳酸）、PHA（聚羟基烷酸酯）、PGA（聚乙醇酸）、PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）、PCL（聚己内酯）等。

这里只介绍：PGA（聚乙醇酸）

因为：9月13日，*前往国家能源集团榆林化工有限公司，了解煤炭综合利用等情况，并在现场发布重要指示：要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，把加强科技创新作为最紧迫任务，加快关键核心技术攻关，积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。

相关背景资料：2021年3月1日，国家能源集团榆林能源化工有限公司5万吨/年聚乙醇酸示范项目举行开工仪式。榆林能源化工有限公司5万吨/年聚乙醇酸示范项目为全球首套聚乙醇酸装置，总投资约10亿元，建设5万吨/年聚乙醇酸，是国家示范性项目。该项目是煤制烯烃产业链延伸项目，项目投产后，将实现我国在可降解塑料(PGA)领域零的突破。

煤化工：简单说就是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。其重要分支：煤制乙二醇及深加工，如下图所示：

PGA与PLA、PBAT等其他可降解材料相比，具有全自然域降解、高阻隔性、高强度、高耐热等特点，唯有PGA的降解无需特殊条件，并能在海水中降解，降解后可完全分解为二氧化碳和水。能有效解决白色污染问题。

聚乙醇酸（PGA）是一种单元碳数最少、具有可完全分解的酯结构、降解速度最快的高分子材料。PGA对比市场主流推广的PBAT、PLA等降解塑料而言，价格相对比较高昂，其市场供应量小。

PGA为全生物降解材料，其降解条件温和，在水和微生物作用下，在自然环境中能实现快速降解，最终降解产物为二氧化碳和水。除此之外，PGA还能在海水中进行降解，其降解产物对人体和环境皆是无害的。

PGA具备良好的生物相容性，它在人体内可降解成水和二氧化碳，因此被广泛应用于医疗外科手术缝合线、骨折内固定、组织工程修复材料及药物控制释放体系等，使用PGA农用薄膜最明显的优点是不会像现在大量使用的PE和PVC那样造成环境污染，这种薄膜在使用几年后可自动降解，不会污染土地和水源。

PGA的应用图

由于PGA的特性，在改性应用方面有以下路径：

第一，与传统材料（如PE、PP、PET等）结合，可以提升材料的阻隔性，改善材料力学性能。

第二，与其他降解材料（如PLA、PBAT、PCL等）共混。可以提升阻隔性，加速降解，增强增韧。

PGA的生产工艺如下图所示：

煤制乙二醇行业的大发展，使草酸二甲酯（DMO）大规模生产PGA成为可行的工艺路线。

草酸二甲酯（DMO）加氢制乙醇酸甲酯（MG），进而从乙醇酸甲酯（MG）生产聚乙醇酸（PGA）主要有两条工艺路线：

1、乙醇酸甲酯（MG）在催化剂的作用下，经加热脱醇，直接缩聚合成PGA；

2、乙醇酸甲酯（MG）水解制乙醇酸，乙醇酸制中间产品乙交酯，乙交酯开环聚合成PGA。此工艺首先需要将乙醇酸甲酯（MG）水解制乙醇酸溶液，含水的乙醇酸溶液在一定温度和真空度下脱除自由水得到纯乙醇酸。乙醇酸经酯化、预聚、解聚环化等环节得到重要的中间产品——乙交酯。乙交酯经精馏提纯工序制备得到高纯度乙交酯单体。在聚合釜中乙交酯经开环聚合制备PGA。PGA经挤出、冷却、切粒工序得到PGA树脂粒子。

DMO既可以加氢制乙二醇，也可以加氢制乙醇酸甲酯（MG）。通过更换DMO的加氢催化剂，可以从生产乙二醇转为生产乙醇酸甲酯（MG）和乙醇酸(GA)，并进而生产PGA。