Мировая полимерная индустрия: вызовы и достижения. Статьи «РЕЦИКЛИНГПРОМ»

Полимеры, заменившие традиционные материалы, стали основным строительным блоком современности. Пластик стал ключевыми для развития технологий, таких как ноутбуки или смартфоны, а также для множества достижений в медицине. В некоторых отраслях он полностью металл, стекло и дерево.

Основная часть полимеров используется для упаковки, для производства промышленных товаров (труб, отделочных материалов, окон), а также потребительских товаров — одежды, обуви, предметов обихода. Благодаря пластику быстро прогрессирует и транспортная сфера — автомобилестроение, авиация и судостроение.

Рассмотрим объемы выработки и потребления пластика в мире, главных игроков в этом секторе, технологии их изготовления и актуальные вызовы для полимерной отрасли.

На Китай приходится около 32% мирового производства полимеров, что автоматически превращает его в лидера этой области. Еще 20% производятся в других азиатских странах. Далее 18% — в Северной Америке и еще 15% — в Европе. Россия и СНГ занимают лишь 3% мирового производства, 0,8% экспорта и 1,6% импорта пластмасс. В числе ключевых игроков также выделяются США, Германия и Япония.

Азиатско-Тихоокеанский регион обладает крупнейшими производственными мощностями; в то время как в Европе заводы закрываются, Ближний Восток становится более важным игроком на мировом рынке. Азия и Океания поглощают более 50% всего мирового пластика, причем на Китай приходится 30%. Есть предположение, что через 30 с небольшим лет потребление полимеров может утроиться, достигнув 1231 млн тонн. Основными драйверами роста будут транспортная промышленность, строительство, производство электроники и упаковки.

Важно: около 40% промышленных станков, применяемых для производства и рециклинга пластмасс по всему миру, также производится азиатскими компаниями. Это подчеркивает значимость региона в глобальной индустрии пластика и его влияние на будущее развития этого сектора.

Виды и достоинства пластиков

Все разнообразие полимеров делится на 3 основные группы:

Термопласты:

Эластомеры:

Резины
Каучуки
Силикон.

Реактопласты:

Полиуретан
Эпоксидная смола.

Достоинства пластмасс настолько многообразны, что их перечисление требует отдельного исследования. Тем не менее можно выделить несколько ключевых факторов:

Легкость: Пластмасса гораздо легче металлов и стекла, но некоторых случаях сопоставима с ними по износостойкости и прозрачности. Это позволяет сократить вес упаковки до 400%, что, в свою очередь, снижает затраты на производство и энергию. Аналогичный эффект наблюдается и в транспортной отрасли, где использование полимеров значительно уменьшает углеродный след.

Окрашивание: Большинство полимеров можно окрашивать в массе, что исключает необходимость в дополнительной покраске конечных изделий.

Модификация: Полимеры можно адаптировать под конкретные требования, задавая им нужные физико-механические и эксплуатационные характеристики.

Экономичность переработки: Процесс переработки пластиков более эффективен и менее затратен по сравнению с другими материалами.

Вторичная переработка: Отходы пластмасс после сортировки и очистки можно повторно перерабатывать, что способствует продлению срока службы материала и уменьшению отрицательного воздействия на окружающую среду.

Таким образом, пластиковые материалы не только обеспечивают широкие возможности применения, но и играют важную роль в устойчивом развитии и экологии.

Изготовление полимерных изделий

Пластики наиболее часто поступают в производство в виде гранул после компаундирования и грануляции. Есть множество технологий для производства пластиковых изделий, каждая из которых включает различные методы обработки. Выбор конкретного способа зависит от назначения итогового продукта, его эксплуатационных характеристик, сложности конструкции, а также от экономической целесообразности и технологической доступности.

Рассмотрим главные методы:

Литье под давлением: этим методом создаются пищевые контейнеры, приборные панели в автомобилях и конструкторы LEGO.
3D-печать: позволяет «выращивать» прототипы, запасные детали и композитные промышленные элементы.
Экструзия: необходима для изготовления пленок, труб, профилей, листов и нитей.
Выдувное формование: нужно для производства емкостей: канистр, бутылок, баков, и других.
Ротационное формование: идеально для производства дорожных отбойников и иных ограждений.
Термоформование: часто используется для изготовления одноразовой посуды.

Благодаря этим технологиям человечество получило возможность создавать множество изделий с учетом их физико-механических свойств и требуемых характеристик. Кроме того, для получения итоговых продуктов могут использоваться такие процессы, как ламинирование, сварка, механическая обработка, этикетирование и маркировка.

Главный вызов полимерного рынка

Одной из главных проблем, с которыми сталкивается индустрия пластиков, является возрастающее загрязнение природы полимерными отходами. По данным исследований, лишь 14% полимеров перерабатывается в новую продукцию или топливо с помощью механической или химической утилизации. Это говорит о том, что более 85% пластиковых материалов остаются в окружающей среде. Тем не менее, участники рынка подчеркивают, что полностью прекращать пользоваться пластиком не следует, так как он играет жизненно важную роль, особенно в критические моменты, как это было во время пандемии коронавируса с использованием одноразовой упаковки и средств индивидуальной защиты.

Решение проблемы заключается в эффективной утилизации, которая требует создания национальных систем сбора, сортировки и подготовки отходов к рециклингу. В России каждый год образуется более 46 миллионов тонн ТБО, из которых примерно 5 миллионов тонн — это пластики. Из них лишь 13% проходит механическую переработку, меньшую часть сжигают, а остальное оказывается на свалках.

С введением в действие механизма расширенной ответственности производителя (РОП) и принципов экономики замкнутого цикла, потенциал вторичной переработки полимеров в стране может вырасти до 60% к 2030 году от общего объема пластиковых отходов.

Тренды в мировой индустрии полимеров

Рост спроса на пластиковую упаковку

Пластиковая упаковка становится предпочтительной по сравнению с иными видами, благодаря своей легкости, экономичности, прочности и возможности переработки. Это приводит к тому, что производители, логисты и потребители все чаще отдают предпочтение пластику.

Конкуренция на рынке

Жесткая конкуренция в сегментах полимерного сырья и оборудования вынуждает компании активно вкладываться в исследования и разработки, что способствует общему развитию отрасли.

Автоматизация производства

Автоматизированное производство, несомненно, увеличивает продуктивность. Таким образом растет скорость выработки, а сам процесс становится более безопасным и с меньшей долей погрешностей. Хотя не все этапы можно автоматизировать, многие операции, например, сортировка и контроль качества, уже могут выполняться без использования труда человека.

Интернет вещей и искусственный интеллект

Современное производство требует использования новых технологий для управления большими объемами данных. Интернет вещей обеспечивает интеграцию интеллектуальных систем и датчиков, а искусственный интеллект помогает в сортировке отходов и создании новых рецептур полимеров.

Спрос на экологически чистую продукцию

С увеличением осознания потребителей и государств в вопросах устойчивого потребления, возрастает интерес к товарам из мономатериалов, вторичных материалов и биопластиков, способных разлагаться в природе.

Цифровизация процессов

Цифровизация обеспечивает прозрачность и управляемость операций, облегчая внедрение машинных модулей и мониторинг энергозатрат, что создает эффективную цепочку формирования стоимости в полимерной промышленности.

Подъем Азиатско-Тихоокеанского региона

Азиатско-Тихоокеанский регион, с центром в Китае, становится крупнейшим игроком в мировой экономике, что определяет тренды в полимерной индустрии и увеличивает потребность в промышленных ресурсах.