Альтернатива пластику из ископаемых углеводородов

 

2-3 февраля 2021 года в он-лайн формате прошла 2-я Международная конференция по целлюлозным волокнам, которая состояла из нескольких независимых блоков: конференции, конкурса инноваций, выставки продукции участников и зоны приватных переговоров.  

 

Новой информации было так много, причем из разноплановых сегментов знаний, что, не смотря на технологические ограничения двумерного пространства, успеть везде и всюду оказалось не просто. И все же, благодаря блестящей организации и слаженной работе всей команды Nova-institut, из выступлений представителей совершенно разных научных направлений и исследовательских школ– химиков, биологов, экологов, энзимологов, текстильщиков, инженерно-технических специалистов, маркетологов сложилась новая консолидированная область знаний.

 

Собственно, тема целлюлозы не являлась чем-то новым. Подобные конференции проводились и в России. Однако ранее тема целлюлозы звучала в формате комплексного и более полного использования древесного и растительного сырья. 2-ая Международнаяй конференция по целлюлозным волокнам впервые, если, конечно, не считать первое мероприятие, прошедшее год назад в Кельне*, сделало целлюлозу оппонентом пластика из ископаемых углеводородов, загрязняющего нашу планету, и материалом, сокращающим углеродный след. Именно такой подход стал осью, на которую легко нанизались исследования специалистов по переработке леса, представителей вискозной технологии, доклады ученых, занятых проблемой утилизации медицинских и санитарно-гигиенических изделий, исследователи структуры целлюлозы, технологий ее разложения и последующей сборки, а также маркетинговых стратегий Китая, Австрии, Индии, Финляндии, Польши, Германии, Канады. То есть, любой доклад конференции, в том числе посвященный льну и конопле, касался темы биодеградации, сокращения вредных отходов и СО₂.

 

2-я Международная конференция по целлюлозным волокнам рассматривала следующие вопросы:

 

Каковы последние технологии и рыночные тенденции?

Какова будущая динамика рынка? Кто активен и заинтересован в этом секторе?

Каковы основные проблемы развития цепочек добавленной стоимости и рыночного спроса?

Какие экосистемы и партнерства необходимы для стимулирования инноваций в соответствии с потребностями рынка?

Как будет развиваться политическая среда? 

Что произойдет с запретами на использование пластика, отказом от микропластика, биологическим или ископаемым сырьем и устойчивостью?

Как можно еще больше повысить устойчивость целлюлозных волокон? Какие альтернативные виды сырья подходят и доступны?

 

 

Майкл Карус (nova-institut, Германиря) сообщил о влиянии директивы об одноразовом пластике и правил REACH на рынки целлюлозного волокна. Ведущий модератор конференции напомнил собравшимся, что целлюлозные волокна - это история успеха на текстильном рынке с совокупным годовым темпом роста (CAGR) от 5 до 10% за последние десять лет - аналогичные темпы роста ожидаются в следующем десятилетии. Это делает целлюлозные волокна самой быстрорастущей группой волокон в текстильной промышленности, а также крупнейшим инвестиционным сектором в мировой экономике, основанной на биотехнологиях. Сейчас задача состоит в том, чтобы достичь баланса между продолжающимся расширением производственных мощностей и растущим спросом - чтобы избежать избыточных мощностей, но также и удовлетворить растущий спрос крупных брендов.

 

Высокие темпы роста обусловлены спросом на натуральные волокна (и узкие места в хлопке), проблемой микропластика и возможными запретами на использование пластиковых волокон. Все три движущих фактора будут продолжать играть важную роль в будущем развитии сектора. При этом, М. Карус неоднократно за время конференции обращал внимание на то, что нужно учитывать время деградации любого продукта, затраты на его производство и объем образования биомассы на планете.

 

Бернхард Риглер (Sappi Dissolving Pulp (AT) поделился концепцией меняющегося пейзажановых тенденциях на потребительских рынках целлюлозы. 

 

 

Andreas Engelhardt (Андреас Энгельгардт, компания LEVACO) доложил о новых нормах после Covid и дал прогноз развития производства и использования «устойчивых» волокон.  Спикер уделил внимание угрозам использования пластиков, сделанных из ископаемых углеводородов. Вопросам экономики, минимизации эмиссии СО₂,политике сертификации, принципам «дружественности» новых материалов человеку и среде обитания, производству и применению вискозы и лиоцелла в Китае был посвящен доклад "Beyond Linear Economy: Accelerating Innovation to Scale Circularity.", сделанный  Sharon Chong Choy (Sateri, Китай). В частности, Шарон подчеркнул, что в 2019 году стоимость произведенных чистых текстильных волокон составила 200 млн USD $. 

 

 

Rahul Bansal (Рахул Бансал, Birla Cellulose, Индия) в докладе "Improving the Sustainability of Non-woven Products in a Cost Effective Way" представил первую целлюлозу с волокнами длиной 6-12 мм, созданную в сотрудничестве с компанией Canopy. Эту полностью биоразлагаемую целлюлозу, хорошо удерживающую влагу, определили термином: « темно-зеленая рубашка». Рахул Бансал сообщил о приложениях использования новой модификации целлюлозы в медицине и санитарии, времени разложения этих товаров.

 

 

Густав Нюстрём (Empa - Лаборатории материаловедения и технологий, Швейцария, Gustav.nystrotm@empa.ch) рассказал об использовании биомиметических аэрогелей на основе целлюлозных нановолокон для защиты от электромагнитных помех

 

 

Илка Качмарек (Kelheim Fibers, Германия) доложила об абсорбирующих гигиенических средствах, не содержащих пластик углеводородного происхождения.

Markus Damm (proionic, Австрия) в докладе "Cellulose Recovery from Various Feedstocks Utilising Bionic Liquids" сообщил о низко и высокоструктурированных  ионных жидкостях, с помощью которых можно растворить и восстановить целлюлозу в системе рециклинга. Представил системы для деструкции исходного целлюлозного сырья и анти-растворимые системы, для защиты поверхности материалов при стирке.

 

 

Nicole Rycroft (Canopy, Канада, Solutions Are Sexy – The Pulp Sector Transforming) описала план сохранения лесов и климата, сокращение потребления воды, энергии и выделения СО2

 

 

В рамках обсуждения сессий (Discussion with all Speakers of the Session) обсуждались маркетинговые различия в отношении продвижения и применения целлюлозной продукции в Китае, Индии и Австрии. Было отмечено, что для каждой страны стратегии обусловлены традициями и историей, однако везде инновационные решения остаются важными.

 

Все доклады представить на страницах сайта невозможно, тем более - в полном объеме, с яркими эмоциональными дискуссиями после каждой сессии. Просто сделайте себе заметку на память, и при возможности примите личное участие в 3-ей Международной конференции по целлюлозным волокнам, которая запланирована на 2022 год.  

 

 

Кратко обозначим темы, которые, на мой взгляд, вызвали больше вопросов и обсуждений в чате

 

Katharina Gregorich (Катарина Грегорич, Lenzing™, Австрия)  в докладе «ENZING Web Technology – Non-woven Innovation Meets Sustainability) обрисовала проблему утилизации материалов на основе ископаемых углеводородов. Она представила биоразлагаемую продукцию – материалы, напоминающие «вторую кожу», специальные косметические приложения, санитарно-гигиенические биокомпозиты для ухода, полностью изготовленные из целлюлозы. Спикер обратила внимание, что это не технологии древности, а высокотехнологичное инженерно-техническое производство, на котором провидится фиксация процессов и сертификация nonwoven cellulosic продуктов в разных средах почве, воде, растворах.  

 

 

Dominik Mayer (Доминик Майер, Kelheim Fibres, Германия)  в сообщении "Reinventing Femtech with Functionalized Plant-based Viscose Fibre Solutions" обозначил угрозу современности: каждые 15 секунд выбрасывается 12,2 тонн отходов углеводородного пластика. Он предложил свой вариант устойчивого развития и экономики и рассказал о физико-химических свойствах  новых типов функциональных целлюлозных волокон, в том числе специфических, обладающих хорошей абсорбцией, структуре матрикса волокон, капиллярности его каналов, свойствах поверхности, ее проницаемости для воды и масел, и   представил Femtech - новый  функциональный вискозный материал на растительной основе. Новые материалы хорошо впитывают влагу, отражают энергию тела, сохраняя тем самым тепло. Доминик Майер также обозначил аспекты использования разных типов средств гигиены для женщин и преимущества натуральных волокон перед синтетическими, такими как: комфортность, биоразлагаемость, контроль поглощения жидкости, малозаметность, дружественность коже.

 

 

Уникальный, чрезвычайно насыщенный важной информацией доклад, сделал Paul O'Connor (Пол О'Коннор, CELLiCON, Нидерланды) Fractionation of Lignocellulose and Application in Sustainable High-value Materials. Главный тезис выступления – целлюлоза и лигнин – природные «лего» компоненты– основа строительства растительных волокон. Пол О'Коннор рассмотрел структуру растительной целлюлозы, в том числе наноразмерные элементы, показал, как идет полный гидролиз до образования глюкозы, и отметил, что наночастицы целлюлозы влияют на свойства макроцеллюлозы, в том числе снижают эффект коррозии.

 

 

Пауль выдвинул гипотезу, что этот механизм химической модификации целлюлозы, возможно, будет использован для производства биополимеров. С помощью наноцеллюлозы можно собрать структуру, которая будет сорбировать воду. Причем один продукт сможет иметь несколько приложений сразу. Так как пластики будут ограничены, предложенный синтетический метод производства дает новый шанс привычным предметам, удешевляя их стоимость.

Спикер также представил концепции производства и стоимости нанокристаллов целлюлозы, уделил внимание процессам использования ионных жидкостей и их действие на волокна технологии получения наноцеллюлозы, свойствах ее и вариантах применения сфере, нано-целлюлозных пленках для электроники.

 

Результатами прикладных исследований о компостируемых волокнистых продуктах из отходов сельскохозяйственной конопли и льна  поделился Jason Finnis (Джейсон Финнис, Bast Fiber Technologies, Канада) в докладе: «Replacing Plastics in the Global Non-Woven Industry with Sustainable, Performance Enhanced Bast Fibres». Д. Финнис отметил, что Директива ЕС  904 от 2019 года  установила лимит на использование одноразовых пластиков и общество двигается прочь от них.

 

 

Регламентация коснулась использования пластиков и синтетических материалов в санитарной продукции, тампонах, изделиях персональной защиты и ухода, например, салфетках.  Использование натуральных волокон имеет ограничения. Так, при сотрудничестве с фермерами США, которые выращивали сырье для дальнейшей переработки, было установлено, что качество волокна формируется на поле. Оно зависит от особенностей сорта, агротехники, своевременности и способа уборки и иных факторов. Технологии будущего, позволяющие обеспечить чистоту и гигиену, могут решить эту проблему и проблему "вещей, свободных от пластика". Однако нужно понимать, что внедрение новых технологий ограничено высоким порогом стоимости входа. И это требует колаборации.

 

 

Также спикер отметил, что хотя компания использует не меньше 100 параметров контроля, в настоящее время недостаточно освещены следующие вопросы:

• время возврата и затраты на возврат биоразлагаемых материалов,
• необходимое количество азота и каталлизаторов (микроэлементов, необходимых для нормального формирования круговорота «пластик-свободных вещей»

 

О новом текстильном волокне на основе бумажной массы и пути от лаборатории до промышленного производства (From Lab to Demo Phase and Onwards) рассказал Niklas von Weymarn (Никлас фон Веймарн, Metsä Spring, Финляндия). Он уделил внимание вопросам модернизации производства целлюлозы, инвестициям в исследования, касающихся применения ионных жидкостей, растворимому рециклингу и получению , в дальнейшем, пряжи на основе волокон лиоцелла. Это – принципиально новое направление промышленности, базирующееся на глубокой переработке первичного и вторичного целлюлозного сырья.

 

 

Stina Grönqvist (VTT Technical Research Centre of Finland) в презентации "High Consistency Enzymatic Fibre Modification for Textile Processes" сообщила результаты исследований ферментного расщепления древесной пульпы с помощью энзимов паразитических грибов (трутовиков), схему энзимного процесса разложения древесины и получения из раствора волокон биоцеллюлозы Визкозити.  Отмечено, что для предварительно подготовленной целлюлозы для эндокглюконазной обработки ферментами предприятие расходует 100 кг энзимов в день селекция эффективных энзимов и способов обработки

 

 

Процесс HighPerCell®, с помощью которого получают биополимерные волокна был описан, Antje Ota, (Dt. Institute für Textil- und Faserforschung, Германия).

 

 

А о сложном преобразовании природных элементарных фибрилл в искусственные целлюлозные волокна сообщил Хейкки Хасси (SciTech-Service, FI)

 

Sascha Schriever (ITA – RWTH Aachen, Германия) в докладе:"Overview on Alternative Cellulose-Feedstocks and Introduction of an Innovative Process for the Cellulose Supply" представил концепцию текстильной промышленности, базирующейся на биоразлагаемом биосырье. В частности, им было отмечено, что уже в 2018 году на долю целлюлозных волокон - вискозы, района, лиоцелла, модала, купро приходилось 6 % от суммарного производства волокон (106,5 миллион тонн), а доля натуральных – составила 31%. Спикер оценил потенциал использования разных источников сырья для производства волокон, охарактеризовал основные виды растений для производства биомассы, в том числе льна и конопли. Рассказал о запатентованных процессах выделения лигнина и целлюлозы: высококачественной для производства текстиля, низкой – для синтеза глюкозы, а из нее - биополимеров.

 

Ina Sigmund (Инна Зигмунд, Sächsisches Textilforschungsinstitut, Германия, Ina.Sigmund@stfi.de  www.stfi.de) в докладе «Yarn Development with Lyohemp(TM) – First Hemp Based Lyocell Fibres» представила свою компанию, которая базируется в Саксонии, и решение проблемы по замене хлопка на конопляное целлюлозное сырье.

Суть новизны в том, что была решена проблема перехода прядения с хлопкового волокна на лиохемп с разными значениями текс. Лиохемп  производят из конопляной пульпы с помощью образования раствора, последующего формирования волокон и изготовления нетканых материалов или трикотажной пряжи. Коноплю для производства лиохемпа выращивают на юге Германии, используя всю длину стеблей конопли. Представитель Sächsisches поделилась подходом компании к прядению коротких волокон, рассказала об отличиях качества волокон конопли, убранной летом и зимой, котонизированного конопляного волокна и сообщила краткую схему процесса формирования  целлюлозного текстильного сырья.

 

Натуральное волокно, выделенное из растений разных сортов, выращенных в разных хозяйствах, показатели существенно отличаются, что мешает изготавливать качественную текстильную продукцию. У лиохемпа же волокна выравнены по длине и диаметру. Поэтому текстильная продукция с разными пропорциями волокон хемпа и лиохемпа  выгодно отличается качеством. Кроме того, новый вид волокон, благодаря измененной структуре пор и степени пористости, придает пряже новые свойства и допускает окрашивание.

 

 

В завершение своего доклада Инна представила трикотажное полотно из хемпа и  хемплиоцела  разной плотности, а также представила перспективы текстильной промышленности, которая будет базироваться на 100% органическом волокне конопли.

 

2- я Международная конференция по целлюлозным волокнам охватила всю производственно-сбытовую цепочку от лигноцеллюлозного сырья, растворяющейся целлюлозы, целлюлозных волокон, таких как вискоза, модал/ лиоцелл, лиохемп, широкого спектра применений продукции из целлюлозы – тканей для одежды и нетканых материалов для производства салфеток, средств гигиены, технические изделия. Были продемонстрированы динамичный рост за последние несколько лет и высокий потенциал целлюлозной отрасли.

 

Интерес к мероприятьию был высоким. Об этом свидетельствует и число участников (190 специалистов из 22 стран), которое, хотя и менялось на протяжении конференции, то увеличиваясь, то сокращаясь,  но не опускалось ниже 115 человек, и обилие вопросов (150) , заданных в чате,  и активность двусторонних встреч в рамках деловой площадки, и насыщенная программа - 25 презентаций экспертов, пять панельных дискуссий. 

 

----------

*«1- я Международная конференция по целлюлозным волокнам», собравшая 210 участников и 15 экспонентов из 26 стран, прошла в 2020 году с большим успехом и превзошла все ожидания. В отраслевой прессе писали: «Нова-Институт поразил своей новой конференцией». В центре внимания конференции были рынки, технологии и устойчивость, особенно альтернативное сырье для целлюлозы.

 

Организатор: nova-Institute  - частный независимый исследовательский институт, основанный в 1994 году; nova предлагает научно обоснованные исследования и консультации с акцентом на возобновляемую углеродную экономику: экономику на основе био- и CO 2 и вторичное использование. Темы: продукты питания и сырье, технико-экономическая оценка, рынки, устойчивость, распространение, коммуникация и политика B2B. Каждый год nova организует несколько крупных конференций на эти темы; В nova-Institute работает 35 сотрудников, а годовой оборот превышает 3 миллиона евро. Чтобы получать последние новости от nova-Institute, подпишитесь на www.bio-based.eu/email