في عام ٢٠٠٦، ومع ظهور تكنولوجيا المصدر المفتوح، بدأت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع الإضافي) بالانتشار في أوروبا والولايات المتحدة. في ذلك الوقت، كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد لا تزال مجالًا بحثيًا محدودًا في بلدي، ولم يبدأ تطبيقها إلا في مجالات صناعية مثل صناعة الطائرات.

حمض البولي لاكتيك (PLA) هو بوليستر مصنوع من نشا نباتي مُخمَّر من الذرة، أو الكسافا، أو قصب السكر، أو بنجر السكر. تُخمَّر السكريات الموجودة في هذه المواد المتجددة إلى حمض اللاكتيك، الذي يُحوَّل بدوره إلى حمض البولي لاكتيك (PLA).

غوانغهوا ويي (العلامة التجارية "公海赌船710")تأسست في عام 2002، وهي متخصصة فياللاكتات وحمض البولي لاكتيك (PLA) والبولي كابرولاكتون (PCL)بعد خمس سنوات من البحث والتطوير، قررت شركة قوانغهوا ويي اعتماد مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد كأحد أهم اتجاهات تطويرها. في عام ٢٠٠٧، كانت الشركة الرائدة عالميًا في إطلاق مواد استهلاكية تجارية للطباعة ثلاثية الأبعاد من حمض البولي لاكتيك، وأنشأت علامتها التجارية "公海赌船710". وقد نمت الشركة لتصبح الآن واحدة من أشهر العلامات التجارية العالمية لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد. في عام ٢٠٠٦، بدأت الشركة في...استعادة حمض البوليلاكتيك وإعادة الاستخدام ذات القيمة المضافة العاليةبحث.

من ناحية، تعمل على توسيع مجالات تطبيق المنتج أفقياً؛ ومن ناحية أخرى، تواصل شركة Guanghua Weiye التعمق عمودياً، ملتزمة ببناء سلسلة صناعية خضراء مغلقة لحامض البوليلاكتيك.

في عام 2013، أنشأت Guanghua Weiye شركة"خط إنتاج سنوي لـ 5000 طن من اللاكتيد المعاد تدويره كيميائيًا"، وقد شكلت في البداية نظامًا للتكنولوجيا الخضراء ذات الحلقة المغلقة من تركيب المواد وتعديلها إلى التطبيق وهضم المنتجات الثانوية وإعادة تدوير المواد الكيميائية البوليمرية وإعادة استخدامها.

في ديسمبر 2023، أكملت شركة Guanghua Weiye عملية الاستحواذ على 51.265% من أسهم شركة Hengtian Changjiang Biomaterials Co.، Ltd. (المشار إليها فيما يلي باسم "Hengtian Changjiang")، مما يمثل معلمًا مهمًا آخر لشركة Guanghua Weiye في تطوير سيناريوهات التطبيق الأفقي وتوسيع السلسلة الصناعية الرأسية.

الآن، قامت شركة Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd.، التي تعمل بشكل أساسي في مجال البحث والتطوير وإنتاج ألياف ومنتجات حمض البوليلاكتيك، بتغيير اسمها رسميًا إلىشركة ييشينغ للمواد الجديدة (سوتشو) المحدودة(المشار إليها فيما يلي باسم "مواد Yisheng الجديدة")، كما أكملت شركة Guanghua Weiye عملية الاستحواذالطب الحيوي والطباعة ثلاثية الأبعاد والألياف البيئية والتغليف الصديق للبيئةأربعة تخطيطات رئيسية للتطبيق، وانفتحت أكثرالاستعادة الكيميائية للاكتيد من حمض البولي لاكتيك والغزل بالصهر المباشر لإنتاج ألياف حمض البولي لاكتيكسلسلة صناعية خضراء مغلقة.

في مقدمة السلسلة الصناعية، قمنا ببناء منشأة لإنتاج اللاكتيد بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 5000 طن في شياوغان، هوبي. بالإضافة إلى استخدام حمض اللاكتيك كمادة خام، يمكننا أيضًا استخدام حمض البولي لاكتيك المُعاد تدويره لإنتاج اللاكتيد. أما في نهاية السلسلة الصناعية، فتستخدم تقنية شركة ييشينغ للمواد الجديدة اللاكتيد كمادة خام لإنتاج ألياف حمض البولي لاكتيك. وبهذه الطريقة، شكّلنا رابطًا بين المنبع والمصب في السلسلة الصناعية، وحققنا مزايا تكميلية على المستوى التقني. صرّح يانغ يي هو.

وبحسب إحصاءات البلاستيك الأوروبية، بلغت الطاقة الإنتاجية الإجمالية العالمية للمواد القابلة للتحلل الحيوي في عام 2021 نحو 1.553 مليون طن، وخلال نفس الفترة بلغ الإنتاج العالمي للمنتجات البلاستيكية 390 مليون طن.

وتعني الفجوة الضخمة آفاقًا واسعة للسوق.

مع التقدم المطرد في الجدول الزمني العالمي لتقييد وحظر استخدام البلاستيك، يشهد حمض البولي لاكتيك، باعتباره المادة القابلة للتحلل الحيوي الأكثر واعدة، نموًا عالميًا في الطاقة الإنتاجية خلال السنوات الأخيرة. بعد عام 2020، قامت شركات أجنبية مثل TotalEnergies Corbion وNatureworks، وشركات محلية مثل Fengyuan Group وHisun Biomaterials وJindan Technology وKingfa Technology وWanhua Chemical، بتوسيع قدراتها الإنتاجية لمواكبة هذا التوجه التنموي.

يعتقد يانغ ييهو أنورغم أن توسيع القدرة الإنتاجية على جانب المواد الخام يجري على قدم وساق، فإن الجانب التطبيقي للإمدادات الجديدة ربما لم يتم استيعابه بالكامل.

نعتقد أن الطاقة الإنتاجية للمواد الخام الأولية لحمض البولي لاكتيك لا تزال تنمو بسرعة، ولكن إذا لم تُفتح التطبيقات اللاحقة، فقد يصعب على سوق المصب تحمّل هذا الكم الهائل من النمو في المواد الخام. وصرح يانغ ييهو قائلاً: "في الواقع، منذ عام ٢٠٠٦، بدأنا نولي اهتمامًا لتطوير سيناريوهات التطبيقات اللاحقة لحمض البولي لاكتيك وإعادة التدوير الكيميائي للمواد النهائية بعد التخلص منها، على أمل استكمال الحلقات الضعيفة في تطوير الصناعة بأكملها من هذين الجانبين. لذلك، بالإضافة إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد، قمنا على التوالي بتخطيط مجالات الطب الحيوي والألياف البيئية والمنتجات القابلة للتحلل الحيوي، مُشكّلين أربعة مخططات تطبيقات رئيسية."

في السنوات الأخيرة، ومع الحظر العالمي على البلاستيك وتزايد نضج المواد الحيوية، وخاصةً مواد حمض البولي لاكتيك، توسعت سوق المواد القابلة للتحلل الحيوي الصديقة للبيئة تدريجيًا، كما استثمرنا المزيد من الجهود في توسيع نطاق تطبيق هذا المجال. والآن، أصبحت منتجاتنا القابلة للتحلل الحيوي للاستخدام مرة واحدة ومنتجات الألياف البيئية ثاني أكبر محرك نمو بعد المواد الاستهلاكية للطباعة ثلاثية الأبعاد.كما حققت منتجات استرات حمض اللاكتيك المنتجة من خلال إعادة التدوير الكيميائي نموًا سريعًاأوضح يانغ ييهو قائلاً: "تستخدم كبرى شركات المواد المقاومة للضوء المحلية منتجاتنا من اللاكتات الإلكترونية. ورغم أن حجمها الحالي صغير، إلا أن آفاق استخدامها واعدة".

يمكن إعادة تدوير حمض البوليكتيك المهدر من خلال إعادة التدوير الكيميائي أو إعادة التدوير الميكانيكي.قد تحتوي النفايات على ملوثات، ولكن حمض البوليلاكتيك يمكن أن يكونالاستعادة الكيميائية عن طريق إزالة البلمرة الحرارية أو التحلل المائي لإنتاج المونومراتثم يُحوّل إلى حمض بولي لاكتيك جديد. يمكن أيضًا تحويل حمض البولي لاكتيك إلىتفاعل الاسترة لإنتاج لاكتات الميثيل، وبالتالي تنفيذ عملية الاسترداد الكيميائي.

نموذجنا الأصلي لتكنولوجيا الإنتاج المشترك المبتكرة بتكوين X يُمكّننا من تحقيق تنوع في مصادر المواد الخام والمنتجات النهائية، مما يُثري وظائف خط الإنتاج، ويُحسّن كفاءة نظام الإنتاج بشكل فعّال، ويُخفّض استهلاك الطاقة والتكاليف. يُمكننا إنتاج اللاكتيد من حمض اللاكتيك أو حمض البولي لاكتيك المُعاد تدويره، ثمّ بلمرته لإنتاج مواد حيوية مُتنوعة.إذا أخذنا إعادة تدوير المواد الخام من حمض البوليلاكتيك كمثال،يمكن استخدام اللاكتيد المنقى في عملية البلمرة التالية لإنتاج حمض البولي لاكتيك أو بولي كابرولاكتون أو بوليولات.يمكن أن تتفاعل المنتجات الثانوية غير النقية بشكل جيد مع الإيثانول لإنتاج إسترات حمض اللاكتيك النقية كيميائيًا، أو يمكن استخدام اللاكتيد عالي النقاء مباشرة كمادة خام لإنتاج إسترات حمض اللاكتيك عالية النقاء."أضاف يانغ ييهو.

في عام 2006، عندما ركز السوق على الخصائص القابلة للتحلل الحيوي لحمض البوليلكتيك ودافع عن مزايا تطبيقه في مجال المنتجات التي تستخدم لمرة واحدة، انغمست شركة Guanghua Weiye في البحث في إعادة التدوير الكيميائي لمواد حمض البوليلكتيك.

باعتبارها مادة قابلة للتحلل، هل من المنطقي إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك كيميائيا؟

قال يانغ يهو:التدهور يعني أيضًا الهدر إلى حد ما"."

في عام 2012، وبعد 6 سنوات من البحث الفني، قدمت شركة Guanghua Weiye رسميًا "طريقة لاستعادة حمض البوليلاكتيك لتحضير لاكتيد عالي الجودة"طلب براءة اختراع، وتم الحصول على الترخيص بنجاح في عام 2014تستطيع هذه التقنية الأولى من نوعها في العالم الحصول على لاكتيد عالي النقاء عن طريق إعادة تدوير حمض البوليلاكتيك، ويمكن أيضًا استخدام المنتج الثانوي لإنتاج مجموعة متنوعة من إسترات حمض اللاكتيك، مما يحل مشكلة إعادة تدوير المواد القابلة للتحلل الحيوي الصعبة في العالم وإعادة استخدامها، وفتح الحلقة المغلقة للسلسلة الصناعية وتشكيل اقتصاد "دائري أخضر".

في الوقت نفسه، ازداد إدراك قطاع الصناعة لمشكلة التخلص النهائي غير الكامل من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي في السنوات الأخيرة. ووفقًا لـ"تقرير بحثي حول تقييم الأثر البيئي ودعم سياسات البلاستيك القابل للتحلل الحيوي" الصادر عن جامعة تسينغهوا وشركة سينوبك، فإن 96.77% من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي في بلدي يُحرق ويُدفن، ويتسرب 3.1% منه إلى البيئة، بينما يدخل 0.007% فقط إلى مرافق التخلص البيولوجي ويتحلل تمامًا.

في عام 2021، اقترحت المبادئ التوجيهية SUP التي أصدرتها المفوضية الأوروبية حظراً على استخدام البلاستيك القابل للتحلل الحيوي والبلاستيك القابل للتحلل الحيوي والبلاستيك القابل للتحلل في المنتجات البلاستيكية التي تستخدم لمرة واحدة؛ وتتطلب توجيهات PPW الصادرة في عام 2022 أن تكون جميع مواد التغليف قابلة لإعادة التدوير أو إعادة الاستخدام بحلول عام 2030؛ واقترحت لوائح المركبات التي انتهت صلاحيتها (ELV) التي صدرت في عام 2023 زيادة استخدام المواد المعاد تدويرها في السيارات الجديدة وذكرت بوضوح أن السيارات الجديدة يجب أن تحتوي على ما لا يقل عن 25٪ من البلاستيك المعاد تدويره.

وتعني هذه السياسات أن الاتحاد الأوروبي يروج لمفهوم الحد من البلاستيك وإعادة تدويره واستخدامه، ولكن تنفيذ هذه السلسلة من السياسات سيحد أيضًا من قدرة شركات البلاستيك القابلة للتحلل الحيوي على توسيع قدرتها الإنتاجية، وهو ما يجعل الناس يتساءلون: هل لا يزال هناك مستقبل للبلاستيك القابل للتحلل الحيوي؟

يعتقد يانغ ييهو أن مصادر حمض البولي لاكتيك الحيوية ذات قيمة وفائدة في سياق الحياد الكربوني. لذلك، ينبغي الاستفادة بشكل أكبر من مزايا تثبيت الكربون الحيوي باستخدام حمض البولي لاكتيك وحماية البيئة. من جهة، ينبغي تطوير وترويج منتجات حمض البولي لاكتيك المتينة، مثل أدوات الكتابة طويلة الأمد المصنوعة من حمض البولي لاكتيك، وأكواب السيراميك عالية اللمعان والتقليد، وغيرها. من جهة أخرى،ينبغي التأكيد على إعادة التدوير بعد الاستخدام.

"من الناحية الفنية، فإن إعادة التدوير الكيميائي لحمض البوليلاكتيك له مزايا مقارنة بأنواع البلاستيك الأخرى مثل PET و TPU.لأن حمض البولي لاكتيك يحتوي فقط على مونومر واحد، وهو اللاكتيدبعد إعادة التدوير، يمكن الحصول على لاكتيد عالي النقاء بإعادة استخدام عملية تنقية اللاكتيد. من منظور اقتصادي،يمكن أن يحل حمض البولي لاكتيك المعاد تدويره محل جزء من المواد الخام للنشا والسكر"وإلى حد ما، يمكن أن يخفف ذلك من مشكلة المنافسة بين المواد الخام المصنوعة من حمض البوليلاكتيك والناس على الغذاء في المستقبل."