Углеводы против углеводородов

Прошел почти месяц, как в Кельне (Германия) завершила свою работу International Conference on Cellulose Fibres 2022 (конференция по целлюлозным волокнам). И только сейчас из массива информации оформилась и стала понятна принципиально новая сырьевая концепция, предложенная  nova-institut. Концепция, которая утверждает, что доминирование углеводородов завершается: им на смену приходят углеводы, среди которых наиболее значительную часть составляет возобновимый ресурс - целлюлоза.

 

О конференции

 

Международная конференция по целлюлозным волокнам (CCF) - единственная конференция, которая фокусируется исключительно на целлюлозных волокнах и их применении. С каждым годом мероприятие привлекает все большее число участников. В этом году ее посетило 230 участников из 27 стран, в том числе почти 60 гостей присутствовали очно. Остальные, в силу строгих мер безопасности из-за корона-вируса, участвовали в вопросах и дискуссиях он-лайн.

 

Прошедшая CCF стала уникальным по современным меркам научно-практическим мероприятием, с живой атмосферой «мозгового штурма», настоящей, а не формальной научной дискуссией,  острыми вопросами и яркими ответами «за и против», рождением непосредственно у тебя на глазах новых идей, партнерских союзов и деловых контактов. Конференция дала глубокое представление о многообещающем будущем целлюлозных волокон, которые идеально вписываются в современные тенденции циркулярной экономики, переработки и устойчивых углеродных циклов.

 

Разумеется, значительная доля успеха конференции, в том числе создания такой интеллектуальной, творческой и деловой средой принадлежит ее председателям

 

Майклу Карусу и Аста Партанен (Нова-Институт, Германия). Им удалось соединить разрозненные на первый взгляд выступления в одну тему: переход промышленности с углеводородных на углеводные, или целлюлозные волокна. Причем волокно рассматривается не столько в качестве основы для текстильной промышленности, а как сырьевая составляющая для разных применений от текстиля и сорбентов до строительных элементов и биокомпозитов.

 

Тема - острейшая и спорная. Какие волокна целлюлозные или синтетические из углеводородов в будущем возьмут вверх? Что в настоящее время считать волокном, как его оценивать и характеризовать? Поможет ли целлюлоза защитить планету от мусора, а климат от изменения? И какую нишу в мировом рынке волокон займут лён и конопля?

 

Информации и интересных предложений на International Conference on Cellulose Fibres 2022 было так много, что обобщить и сжать данные двух полноценных рабочих дней в небольшом формате статьи оказалось не простым делом. Пересказывать доклады каждого – дело неблагодарное: обязательно что-то будет утеряно или искажено. Перепечатывать аннотации, также не имеет смысла: при желании каждый их сможет прочесть самостоятельно, да, и читателю,  не погруженному в тему, они, к тому же разрозненные и не связанные с содержанием других докладов, мало что скажут.  Поэтому попробуем подвести итог, подкрепив его важными на наш взгляд фактами и аргументами спикеров, цитируя их не в хронологическом порядке выступлений, а в соответствии с нарисовавшейся в результате общей картиной…

 

Причины перехода на новый тип волокон

 

Любое новое технологическое решение не приходит само по себе. Даже если отдельные изобретатели и экспериментаторы придумали и разработали нечто новое, нужны причины и условия, которые «проложат дорогу» этим инновациям.

 

Один из базовых побудительных мотивов использования целлюлозных волокон – резкий рост объемов текстильного мусора. Harald Cfvalli-Bjorkman отметил, что в ближайшие пять лет в категорию среднего класса перейдут 1,7 биллиона человек. Уже сейчас  доля потребителей со средним доходом выросла в 2 раза: с 24% в 2000 году до 48% в 2020. Статистические данные  компании AFRY также свидетельствуют, что потребность в текстиле за последние 30 лет удвоилась, и ежегодно производится свыше 150 биллионов тонн одежды.  

 

 

Поэтому остро стоит проблема текстильного мусора, текстильный сектор определен как приоритетный по отношению к угдерод-нейтральности и циркулярной экономике, а применение целлюлозы позволяет минимизировать отходы.

 

 

Следующая причина – волокон для производства одежды требуется все больше, при этом существет дефицит волокон из традиционных исходных материалов, таких как хлопок, древесина, лён, пенька. Прогноз рынка волокон к 2030 году Helena Claesson считает, что  к 2030 году  вклад волокн  для текстиля будет следующим:

 

 

Третья причина – «усталость» от волокон из углеводородного сырья. Michael Carus (nova-Institute), представивший задачи и исследования Нова-институт в области возобновимых углерода, в докладе: «What Renewable Carbon Means for the Cellulose Fibre Industry» дал базовые основы значений возобновимого углерода для индустрии целлюлозных текстильных волокон и направлениях работы Нова-Института

 

 

М. Карус отметил новый наратив значения  СО2, ключевые точки концепции возобновимого углерода, баланс между возобновимыми источниками энергии и углерода, глобальную мировую потребность в углероде к 2050 году для производства химических и производных материалов.

 

 

Что это означает в русле текстильных волокон? Все типы волокон сгруппированы в три категории – растительные, механически и химически созданные волокна и волокна на основе СО2-полимеров. Источником СО2 полимер могут быть разнообразные материалы: углеводы, крахмал, лигнин и собственно целлюлоза 

 

 

М. Карус также представил пути использования СО2 для производства полимеров 30, а также сообщил, что в ближайшее время институт выпустит материалы.

 

 

Nicolas Hark, продолжая тему СО2, уделил внимание изменению отношения к лесам, стратегии их использования, развитию производства СО2 волокон, в том числе с точки зрения регуляторной политики.

 

#foto19

 

Не меньшую роль играет проблема изменения климата и важность, в связи с этим, внедрение циркулярной экономики, о которой заявляют крупнейшие текстильные бренды.

 

 

 

 

О роли целлюлозных волокон в сокращении уровня СО2, перспективах и применениях  нетканых материалов из целлюлозы сообщил Sascha Schriever (RWTH AACHEN UNIVERSITY)

 

 

 

 

Другие сектора рынка, где пока используются волокна углеводородного происхождения, также испытывают давление. Так в Великобритании с 1 апреля 2022 года на пластиковую упаковку вступит в силу налог по ставке 200 фунтов стерлингов за метрическую тонну, который должны будут платить производители и импортеры пластиковой упаковки, содержащей менее 30% переработанного пластика.

 

Пятерку стимулов, способствующих переходу на углеводное сырье, замыкает необходимость мультипликативности использования и стандартизация волокна под разные технологические решения и целевые задачи

 

Целлюлоза – альтернатива пластику

 

  Органический полимер целлюлоза –- альтернатива пластику, объем которой воспроизводится в достаточном количестве. Основным сырьем для производства целлюлозы продолжает оставаться древесина, все ее части и компоненты. Спикеры рассказывали о вариантах получения и обработки целлюлозных волокон, например, лиоцелла, вискозы и волокон вторичной переработки (refibra), а также представили различные варианты использования древесины.

 

М. Crnoja-Cosic представила разработки компании Kelheim Fibres. Это предприятие производит 90 000 тонн вискозных волокон. Предприятие базируется на принципах, из которых базовыми являются:

 

 

Lenzing- компания производит целлюлозные волокна из древесины. Сотрудник компании Stefanie Schlager  сообщила о результатах исследований биодеградации материалов в океане и преимуществах материалов из растворимых целлюлозных волокон, сорбционные свойства волокон целлюлозы в зависимости от их стереометрии и строения.

 

 

Была представлена инновационная технология SPINNOVA (Финляндия, http://www.spinnova.com), которая включает использование бумажной целлюлозы и механическую очистку для превращения целлюлозы в микрофибриллированную целлюлозу (MFC). Технология  позволяет производить экологически чистые текстильные волокна в механическом процессе, без растворения или каких-либо вредных химических веществ. Экологический след SPINNOVA® включает на 65 % меньше CO2 выбросы и на 99 % меньше воды по сравнению с производством хлопка. Решение Spinnova также масштабируемо: Spinnova планирует достичь годовой производственной мощности в 1 миллион тонн в ближайшие 10-12 лет.

Однако растущий спрос на целлюлозные волокна не может быть удовлетворен в долгосрочной перспективе только древесиной и бывшим в употреблении текстилем. Как отметил Harald Cfvalli-Bjorkman, доля стоимости сырья и химических компонентов для производства текстильной вискозы и лиоцела превысила 55%.Поэтому нужны новые источники целлюлозного сырья, например, тенсель, район и лиоцел – целлюлзные волокна из переработанной растительной массы (непрофильной древесной массы, эвкалипта, органического мусора, соломы злаков и однолетних трав, отходов свекловичной и соковой перерабатывающей промышленности) пригодны для прядения.

Рейтинг волокон разных типов представил  Pausen 

 

 

Не менее важно использовать в текстильной отрасли замкнутый цикл, схематично представленный на рисунке. Такой подход позволит сократить потребление энергии на 29%, а объем текстильного мусора – на 5 миллионов тонн. Но такая цепочка требует консолидации и колаборации нескольких производств, причем в разных странах Европы. Многие компании строят единую  стоимостную цепочку производства СО2 волокон и товаров в разных странах и континентах 4 афри. О взаимодействии производителей сырья, растительных волокон, производителей, продавцов и покупателей текстильной продукции, его результатах и использовании текстильного мусора, Cellulose Eco-enhanced Sustainable MMCF for Fashion Industry сообщил  Mukul Agrawal

 

 

Разумеется, спикеры уделили внимание технологиям выделения, рециклингу, стандартизации целлюлозных волокон, использованию растительных остатков. Marc Vocht (Немецкий исследовательский институт волокон и текстиля) представил стабилизированные целлюлозные волокна.

 

Были на конференции и удивительные сообщения:

 

• о биофакторинге целлюлозы хлопка – выращивании целлюлозных волокон из раствора глюкозы, или гибридной технологии, которая соединила химические и биологические процессы. Это новый способ производства волокон, разработанный израильскими учеными, причем с заданными свойствами.
•  

 

• волокне Orange Fiber, лиоцелловом волокне марки TENCEL™, созданном из кожуры цитрусовых и древесной массы (Enrica Arena, Италия, http://www.orangefiber.it) 

 

Лён и конопля – важные целлюлозные ресурсы

 

Компания RBX creations (Франция) представила данные о площади посева льна во Франции, производстве целлюлозы из костры льна,  севообороте конопли при возделывании ее на масло семена. Отметив, что максимальная площадь посева льна (122 000 га) была в 2019 году в 2019 году, предложила свою запатентованную технологию  производства из лубяного сырья целлюлозы Лиохемп и продукции из нее. 

 

 

 

 

Nina Graupner представила направления использования биокомпозитов на основе целлюлозного волокна Район (rayon) и производство биопластиков на основе полимолочной кислоты с целлюлозными волокнами из льна с помощью литья под давлением биопластиков. Результаты  оказали, что пластики с льняными целлюлозными волокнами жестче и прочнее, чем биопластики с обычными льняными волокнами  Также были представлены варианты применения регенерированной целлюлозы, преимущества такого сырья и технологии.

 

 

 

Frank Meister и Antje Ota (DITF) рассказали о новом типе целлюлозной продукции – волокнах Лиохемп, исследовании конопляной костры, процессе производства конопляной пульпы, сравнительных характеристиках полученной продукции и возобновляемом ресурсе волокон.

 

 

Jason Finnis (Канада) сообщил о состоянии рынка нетканых материалов в Европе.

 

 

Компания BAST fiber tech (BFT) представил схему создания волокн конопли для производства нетканых материалов. Новая технология позволяет стандартизировать волокна конопли, и получать разнообразную (мультипликативность волокна) конечную продукциию высокого качества. В результате использованной технологии улучшаются тестовые показатели, такие как: длина волокон, размер, сохранность растительной структуры, содержание влаги, биологичность, яркость.

 

 

 

 

Энн Ребу из RBX Créations (https://www.iroony.net/) представила надежные целлюлозные альтернативы хлопчатобумажным, полиэфирным и древесным материалам из конопли, а также косметическую продукцию на их основе

 

В рамках конференции участники мероприятия выбрали из шести номинантов победителей премии “Инновация в области целлюлозных волокон 2022 года”