Рынок биопластиков выглядит очень перспективным, но объемы потребления на нем пока небольшие

Несмотря на довольно длительную историю производства и широкое освещение темы защиты окружающей среды в средствах массовой информации, биопластики пока занимают менее 1% от общего объема потребления полимерных изделий в мире. По мнению экспертов, для того чтобы биоразлагаемые полимеры стали реальной альтернативой продукции нефтехимического синтеза, нужно искать более доступные источники сырья и интенсифицировать процесс их переработки. В России рынок биопластиков только формируется, первые промышленные производства появятся в ближайшие год-два. При этом сырьевая проблема перед ними не стоит, так как кукурузы и пшеницы в стране собирается гораздо больше, чем необходимо для нужд пищевой промышленности.

Какие виды биопластиков существуют сейчас на рынке

В представлении многих людей биопластик — это инновационный материал, значительно превосходящий обычные полимеры за счет свойств, благодаря которым он получил магическую приставку «био»: экологичный, быстро разлагающийся, прочный и вместе с тем достаточно эластичный, выдерживающий высокие температуры и т. д. На самом деле это не совсем так и многие заблуждения в этой области вызваны как недостатком информации, так и не до конца устоявшейся терминологией.

Прежде всего отметим, что приставкой «био» этот материал снабдили не за способность быстро распадаться на безопасные для окружающей среды элементы, а за то, что его производят из биологического (растительного) сырья. И сейчас на рынке представлено сразу несколько видов биопластиковых материалов.

Среди них есть и обычные полиэтилен, полиэтилентерефталат и даже ПВХ, полученные из тех же полимеров — моноэтиленгликоля, янтарной кислоты, 1,4-бутандиола, тетрагидрофурана и других — но изготовленных по технологии микробиологического синтеза из растительных компонентов. Они могут быть использованы для вторичной переработки, но собирать их отходы надо отдельно от химических аналогов, что пока реализовать довольно сложно.

Если же говорить о биоразлагаемых пластиках, среди них выделяют:

• природные полимеры. Полимерные цепочки этих материалов формируются в процессе роста растений. Это биополимеры из крахмала и целлюлозы, задача производителей на рынке биопластиков — выделить их из сырья;
• природные мономеры. Здесь естественным путем образуется лишь низкомолекулярные вещества, а дальнейшая полимеризация выполняется химическим путем. Яркий пример — синтез полимолочной кислоты (полиактида);
• синтезированные при помощи биотехнологий, т. е. переработки природной биомассы микроорганизмами — специально выращенными штаммами бактерий или грибов. Так получают полигидроксиалканоаты (PHA), полигидроксибутират (PHB) и тот же полиактид (PLA).

Полиактид — это самый дешевый и распространенный на рынке биопластиковый продукт, его биосинтез обходится дешевле, чем получение химическим путем. Из него производят одноразовую посуду, пакеты и другие виды упаковки, он активно используется как материал (филамент) для 3D-печати. Интересной сферой применения PLA стала медицина: поскольку полиактид совместим с тканями организма, из него делают имплантаты, различные стенты и фиксаторы, а также приспособления для доставки лекарств к нужным органам и шовные материалы, которые за период от полугода до двух лет разлагаются с образованием безвредной для человека молочной кислоты, а затем углекислого газа и воды. То есть при применении ортопедических материалов повторное хирургическое вмешательство для их удаления не требуется, что способствует более быстрой и безболезненной реабилитации пациентов.

Из чего производят биопластики

Наибольший интерес с точки зрения роста рынка биопластиков в будущем представляют технологии микробиологического синтеза. В качестве сырья для этого процесса может выступать крахмал. Это природный полимер, который содержится в клетках растительных культур, например кукурузы, пшеницы, картофеля и т. д., а его мономером является глюкоза.

Процесс выделения крахмала из плодов кукурузы или пшеницы — это первый этап глубокой переработки зерна, этот рынок мы уже изучали в прошлых обзорах. Далее процесс микробиологического синтеза проходит еще несколько стадий, на каждой из которых применяются специфические ферменты, в зависимости от химической структуры полимера, который необходимо получить.

Однако производство биополимеров на основе глюкозы, которая выделяется из зернового крахмала — процесс не самый оптимальный с точки зрения как стоимости конечного продукта, так и расхода ценного пищевого сырья. Поэтому в последние годы ведущие мировые производители активно ведут работы по совершенствованию технологий получения биопластиков. В основном они идут по следующим направлениям:

• поиск путей удешевления сырья. Это можно делать за счет создания специальных штаммов микроорганизмов с модифицированной ДНК, которые способны самостоятельно гидролизовать полисахариды и синтезировать из полученных продуктов биопластиковую продукцию. При этом появляется возможность использования в качестве источников углерода отходов пищевых производств, например сырной сыворотки, кукурузных початков или жома, мелассы и т. д., а также некоторых видов промышленных отходов;
• создание более продуктивных штаммов для ускорения и увеличения производительности процесса микробиологического синтеза, чтобы снизить его себестоимость;
• оптимизация методов выделения полимера из биомассы на конечной стадии.

Стоит заметить, что для России эта проблема, по крайней мере в части удешевления сырья, менее актуальна. По данным Росстата, в 2023 году из РФ было экспортировано около 7 млн тонн зерна кукурузы (около 42% объема производства). Учитывая, что глубокая переработка зерна дает более 20% добавленной стоимости в среднем, а по некоторым отдельным продуктам она может превышать 100%, производство биопластиков даже напрямую из кукурузы и пшеницы должно быть экономически эффективнее, чем просто экспорт зерна этих культур.  Нарушения баланса потребления пищевых продуктов, чего боятся в большинстве стран мира, при этом в России не случится.

Мировой рынок биопластиков

По данным ассоциации European Bioplastics, объем производства биопластиков в мире в 2023 году составил около 2,5 млн тонн. Это около 0,6% от глобального потребления всей полимерной продукции, которая оценивается в 414 млн тонн. В стоимостном выражении объем рынка составил 9,5 млрд долл.

В настоящее время биопластиковая альтернатива существует практически для каждого синтезируемого химическими методами полимерного материала. При этом рынок пластмасс из растительного сырья растет за счет следующих основных причин:

• законодательные ограничения и государственные дотации, направленные на снижение выбросов углерода и общего потребления ископаемого сырья во многих странах, прежде всего в Европе;
• повышение социальной ответственности потребителей и их осведомленности о наличии более экологичных товаров-заменителей.

Последние исследования показывают, что новые материалы, такие как PLA, PHA и другие биопластики, в основе которых находится крахмал, не только обладают способностью к быстрому биоразложению (компостированию), но и в ряде случаев имеют преимущества по сравнению с традиционными полимерами, например, по барьерным свойствам. По показателям эластичности, термостойкости, долговечности и пригодности к печати они им как минимум не уступают. Видимо, в связи с этим 45% всех биопластиковых материалов в мире используется для изготовления упаковки.

Эксперты ожидают, что мировой рынок биопластиков в перспективе до 2031 года будет расти с темпом около 20% в год и к концу прогнозного периода превысит 32 млрд долл. в стоимостном выражении.

Рынок биопластиков в России

Российский биопластиковый рынок пока только формируется. Первая волна организации производств этой продукции возникла еще в 2010-х годах, когда были запланированы сразу несколько проектов по строительству совместных предприятий с ведущими иностранными компаниями из этого сегмента. Однако все они потерпели неудачу по разным причинам.

Например, СП холдинга «ТАИФ» и итальянского производителя Bio-On, организованное в 2018 г., не смогло запустить производство в Татарстане из-за банкротства иностранного партнера, а структуры ГК «Ренова» с 2013 года изучали эффективность и целесообразность строительства завода по производству PLA, но так и решились на запуск проекта с голландской Purac. И это несмотря на то, что вопрос о необходимости перехода на биопластик обсуждался в то время на государственном уровне и даже была определена конкретная дата, когда это должно произойти в сегменте упаковки для пищевой промышленности — 1 января 2017 года.

В настоящее время на производителей рынка биополимеров и биоразлагаемого пластика распространены меры государственной поддержки в рамках программы развития сельского хозяйства. Соответствующее распоряжение в марте 2021 года подписал Председатель Правительства РФ Михаил Мишустин. При этом в ближайшее время должны начать работу сразу 3 предприятия:

• компания «Рустарк» в 2026 году планирует запустить первую очередь биотехнологического кластера в Краснодарском крае. Наряду с рядом важных для промышленности продуктов глубокой переработки зерна кукурузы предполагается выпуск до 30 тыс. тонн в год молочной кислоты. Изначально она будет предназначаться для пищевой промышленности, однако в инвестиционных планах предприятия есть и производство биополимеров;
• агрохолдинг «Сибагро» ведет строительство завода по глубокой переработке зерна мощностью по сырью до 250 тысяч тонн кукурузы в год. В ассортименте предполагаемой к выпуску продукции есть полиактид — 30 тысяч тонн в год. По имеющейся информации, запуск завода планируется в 2025 году;
• в 2021 году было подписано соглашение о строительстве производственного комплекса по выпуску полиактида в Тульской области (ОЭЗ «Узловая»). Инициатор проекта — компания «Плант Спейс», плановая мощность завода — 30 тысяч тонн полимолочной кислоты в год. По имеющейся в открытых источниках информации, из-за санкций, существенно ограничивших доступность зарубежных рынков сбыта и технологий, проект временно переориентировали на производство продукции промежуточного передела.

Таким образом, на рынке биопластиков и биоразлагаемых полимеров в России пока будет производиться в основном полимолочная кислота. Это вполне понятно, так как выше мы уже отмечали, что это самый простой и дешевый биопластик, который преимущественно идет на изготовление упаковки. В РФ переход на биоразлагаемую упаковку и одноразовую посуду активно продвигают крупные торговые сети и предприятия HoReCa, так что спрос на эту продукцию, скорее всего, будет увеличиваться. Развитие остальных сегментов биопластикового производства — видимо, вопрос более отдаленной перспективы.