Phân Tích Công Nghệ Sản Xuất - Ứng Dụng Nhựa Phân Hủy Sinh Học.pdf

PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VỀ NHỰA PHSH Ở GÓC ĐỘ BẢO HỘ ĐỘC QUYỀN SÁNG CHẾ 1 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ    BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔN[.]

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP-HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chun đề: PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT - ỨNG DỤNG NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của: PGS.TS Hồ Sơn Lâm Viện Khoa học Vật liệu TP.HCM TP Hồ Chí Minh, 09/2011 -1- MỤC LỤC I KHÁI QUÁT VỀ NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC (PHSH) Nhựa PHSH Các yếu tố ảnh hưởng đến trình PHSH - Cấu trúc polymer - Hình thái polymer - Chiếu xạ xử lý hóa học - Khối lượng phân tử polymer - Tác nhân gây PHSH II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHỰA PHSH Các hướng nghiên cứu biến tính polymer - Đưa nhóm liên kết yếu vào mạch polymer - Biến tính PP với tinh bột - Biến tính PVC - Biến tính PE với CACO3 - Biến tính polystyrene - Tạo vật liệu composite polymer truyền thống với polymer PHSH - Sử dụng chất lỏng ion hóa để tái chế polymer Các hướng nghiên cứu tổng hợp biopolymer - Tổng hợp polyanhydric sucsinic polyhydric maleic hệ xúc tác axetat kim loại - Tổng hợp polylactic acid phương pháp đa trùng ngưng trực tiếp từ acid lactic 10 - Tổng hợp polylactic acid phương pháp đa trùng ngưng gián đoạn 11 Độ bền số polymer 11 III TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHỰA PHSH TRÊN THẾ GIỚI 12 IV PHÂN TÍCH XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG NHỰA PHSH TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 16 Số liệu sáng chế nhựa PHSH 16 Các quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế 18 Các lĩnh vực ứng dụng dẫn đầu lượng sáng chế 18 Các công ty hàng đầu giới lượng sáng chế nhựa PHSH 19 Sáng chế nhựa PHSH Mỹ 20 Sáng chế nhựa PHSH Nhật 21 Sáng chế nhựa PHSH Đức 21 Sáng chế nhựa PHSH Hàn Quốc 22 Sáng chế nhựa PHSH Trung Quốc 22 V MỘT SỐ SÁNG CHẾ ĐIỂN HÌNH VỀ NHỰA PHSH, PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN THỰC TIỄN TẠI VIỆT NAM 24 Nhóm sáng chế nghiên cứu nhựa PHSH từ tinh bột 24 -2- 1.1 Sáng chế EP 0535994 - Nhựa phân hủy sinh học chứa tinh bột phương pháp sản xuất 25 1.2 Sáng chế WO2004/029147 - Vật liệu polymer phân hủy sinh học gồm tinh bột polysaccharide dialdehyde 25 1.3 Sáng chế US 5459258 - Vật liệu nhiệt dẻo phân hủy sinh học sở polysaccharide 27 1.4 Sáng chế WO 2003/074604 - Vật liệu phân hủy sinh học từ tinh bột ghép polymer 28 Nhóm sáng chế nghiên cứu nhựa PHSH phương pháp khác 29 2.1 Sáng chế US 2011/0172326 - Phương pháp tổng hợp sản phẩm polymer phân hủy sinh học với cacbonat canxi 30 2.2 Sáng chế US 2011/00428410 - Qui trình sản xuất hạt nano biopolymer 30 2.3 Sáng chế US 2011/0118827 - Phương pháp tổng hợp stent có khả phân huỷ sinh học từ Polymer-bio composite hạt nano ceramic 29 2.4 Sáng chế EP 0786496 - Nhựa phân huỷ sinh học từ hỗn hợp bột sợi vỏ dừa 31 VI TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHỰA PHSH TẠI VIỆT NAM 33 Khái quát nghiên cứu polymer PHSH Việt Nam 33 Giới thiệu polymer PHSH phục vụ nông nghiệp đăng ký sáng chế Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng 35 2.1 Khả phân hủy màng phương pháp chôn đất 35 2.2 Khả hấp thụ nước polymer PHSH 36 2.3 Tính chất học polymer PHSH 37 2.4 Ứng dụng polymer PHSH 38 VII MỘT SỐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 Năng lực công nghệ 39 Sự hợp tác gắn kết khối nghiên cứu sản xuất 40 Thể chế sách 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 -3- PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT - ỨNG DỤNG NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC ***************************** I KHÁI QUÁT VỀ NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC (PHSH) Nhựa PHSH Theo Hội tiêu chuẩn thử nghiệm vật liệu Mỹ đưa bổ sung năm 1994 (ASTM Standard D-5488-84d): “Phân hủy sinh học khả xảy phân hủy thành CO2, khí methane, nước, hợp chất vơ sinh khối, chế áp đảo tác động enzyme, vi sinh vật đo thử nghiệm chuẩn thời gian xác định phản ánh điều kiện phân hủy” Như vậy, theo quan điểm này, polymer phân hủy sinh học loại polymer phải phân hủy thông qua tác động nước, không khí, nấm hoạt động vi sinh vật, đặc biệt hoạt động enzyme, dẫn đến thay đổi lớn cấu trúc hoá học vật liệu, thành phân tử đơn giản không gây tác hại đến môi trường (như CO2 nước) thời gian ấn định Do đó, polymer phân hủy sinh học chất hoàn toàn khác biệt với loại polymer dạng “bẻ gãy sinh học” “thủy phân sinh học” “phân hủy quang – sinh học” Các loại nhựa PHSH tái tạo tiêu tốn lượng để sản xuất tiêu hủy tái chế xu hướng phát triển quan tâm hầu hết quốc gia Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình PHSH - Cấu trúc polymer o Các phân tử polyme gốc tự nhiên protein, xenlulose tinh bột nói chung bị phân hủy môi trường sinh vật bị thủy phân oxy hóa o Đa phần polyme tổng hợp phân hủy sinh học chứa liên kết dễ bị thủy phân, ví dụ như: liên kết amit-enamin, este, ure uretan dễ bị vi sinh vật enzym hydrolytic phân hủy -4- o Do phần lớn phản ứng xúc tác enzym xảy môi trường nước, đặc tính ưa nước kỵ nước polyme tổng hợp ảnh hưởng lớn đến khả phân hủy sinh học chúng o Một polyme đồng thời chứa hai nhóm ưa nước kỵ nước cho thấy khả phân hủy sinh học mạnh so với polyme chứa loại cấu trúc - Hình thái polymer o Một khác biệt protein polyme tổng hợp dọc theo mạch polypeptit, protein khơng có mắt xích lặp lại tương tự Sự thiếu trật tự nguyên nhân làm cho mạch protein tạo kết tinh Rất tính chất làm cho protein dễ bị phân hủy sinh học o Mặt khác, polyme tổng hợp nói chung, có mắt xích ngắn độ trật tự cao làm tăng khả kết tinh, làm cho nhóm có khả thủy phân khó tiếp cận với enzym - Chiếu xạ xử lý hóa học o Q trình quang phân polyme tia UV tia γ tạo gốc tự (hoặc) ion thông thường dẫn đến đứt mạch liên kết ngang o Phản ứng oxy hóa xảy làm cho tinh phức tạp thêm bên cạnh ánh sáng ln ln có mặt oxy - Khối lượng phân tử polymer o Khối lượng phân tử lớn, khó phân hủy o Tốc độ phân hủy sinh học phụ thuộc nhiều vào độ dày hình học sản phẩm Tốc độ phân hủy nhanh thường xảy với màng mỏng Sản phẩm với kích thước dày dạng tấm, khay đựng thực phẩm, dao, thìa, nĩa cần đến khoảng năm để phân hủy - Tác nhân gây PHSH o Vi sinh vật (Nấm) o Enzym thực chất xúc tác sinh học có chế hoạt động giống chất xúc tác hóa học Khí giảm lượng hoạt hóa xuống, chúng tăng tốc độ phản ứng -5-  Khi có mặt enzym, tốc độ phản ứng tăng lên 108- 1.020 lần  Đa phần enzym protein có mạch polypeptit cấu trúc dạng phức ba chiều  Hoạt động enzym liên quan mật thiết với cấu trúc, cấu hình Cấu trúc ba chiều enzym có dạng gấp khúc dạng túi, tạo vùng bề mặt với cấu trúc bậc đặc trưng (nghĩa có aminoaxit đặc trưng) tạo nên bề mặt hoạt động Tại bề mặt hoạt động có tương tác enzym hợp chất nền, dẫn tới phản ứng hóa học, tạo sản phẩm đặc biệt Để có hoạt động tối ưu, enzym cần phải kết hợp với yếu tố bổ trợ, ví dụ ion kim loại o Các yếu tố bổ trợ hữu gọi coenzym chúng thay đổi cấu trúc, số chúng xuất phát từ B-vitamin khác (thiamin, biotin…), số khác hợp chất quan trọng chu kỳ trao đổi chất nicotinamit ademin dinucleotit (NAD+), nicotinamit ademin dinucleotit phot phat (NADP+), Flavin ademin dinucleotit (FAD+), Adenosin triphotphat (ATP)… II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHỰA PHSH Các hƣớng nghiên cứu biến tính polymer Do olygome polymer truyền thống từ nguyên liệu hóa thạch có mạch chứa liên kết cacbon–cacbon (loại trừ loại có nhóm cực tính cồng kềnh mạch PVA) cho thấy có phản ứng xúc tác phân hủy enzym, đặc biệt khối lượng phân tử chúng lớn.Vì thời gian phân hủy chúng điều kiện tự nhiên hay chôn ủ kéo dài Để giúp thúc đẩy trình này, người ta nghiên cứu biến tính chúng theo số phương pháp sau: - Đưa nhóm liên kết yếu vào mạch polymer Có nhiều cách để đưa “liên kết yếu” vào mạch polyme Những “liên kết yếu” thiết kế cho phép kiểm soát phân hủy polyme kỵ nước khối lượng phân tử lớn thành polyme khối lượng phân tử thấp hơn, để sau vi sinh tiêu hố thơng qua trình phân hủy sinh học -6- Trong cách đặc biệt nhấn mạnh đến chế tạo polyme phân hủy sinh học phương pháp biến tính Đó đưa nhóm chức vào mạch chính, đặc biệt nhóm ester dễ bị phá vỡ thủy phân hố học đưa nhóm chức vào mạch để xảy phản ứng cắt mạch quang hoá, đặc trưng nhóm cacbonyl - Biến tính PP với tinh bột Sản phẩm lai thị trường loại Biopropylen CP Bio-PP-50 hỗn hợp polypropylen homopolyme trộn với 50% tinh bột hỗn hợp chất dẻo hóa phụ gia o Biopropylen có độ cứng, bền chịu nhiệt cao so với PP lại có độ giãn bền học Không giống polyme sinh học khác, biopropylen không cần phải sấy khô o Biopropylen PP nguyên chất có giá tương đương nhau, nhiên tỉ trọng cao 16% Biopropylen làm tăng chi phí q trình sử dụng Biopropylen sản xuất với loại polymer PP nhiều loại tinh bột khác tinh bột ngơ, sắn, lúa mì, khoai tây o Sản phẩm sử dụng nhằm vào loại hàng hóa dùng lâu bền sử dụng làm bao bì dễ phân hủy Biopropylen quan tâm cho lĩnh vực chế tạo ơtơ, đồng thời nhắm đến mục đích sản xuất đồ dùng gia đình, sản phẩm tiêu dùng, đồ chơi, điện gia dụng, vỏ điện thoại thiết bị máy tính, sản phẩm y khoa, bao bì đóng gói mỹ phẩm, loại đĩa CD/DVD, đồ nội thất sản phẩm cho ngành xây dựng - Biến tính PVC Đối với PVC, polymer truyền thống khơng PHSH ngay, biến tính để tạo hệ polymer mà đảm bảo tính chất vật liệu dễ phân hủy để chuyển sang giai đọan phân hủy sinh học với thời gian nhanh chưa biến tính Ví dụ biến tính PVC thực sau: -7- - Biến tính PE với CACO3 Giá polymer cao gấp đôi năm vừa qua làm cho nhà gia công chất dẻo tăng nhu cầu sử dụng canxi cacbonat (CaCO3 - loại chất độn thường dùng để làm giảm giá thành sản xuất sơn, giấy gia công chất dẻo) lên 10% Hiện tại, nhà gia công chất dẻo sản xuất thành công loại túi đựng chất lượng cao chứa tới 15 - 20% CaCO3 Một số loại màng mỏng vật liệu dẻo vài ứng dụng khác chứa lên tới 30% chất độn Ở châu Âu, màng mỏng dùng để bọc bơ chứa tới 60% CaCO Cơng ty Ampacet cung cấp loại hỗn hợp màng có chứa 70 - 80% CaCO3 dùng cho mục đích - Biến tính polystyrene Hiện nay, polystyren (PS) sử dụng rộng rãi làm bao bì thực phẩm có chi phí thấp tính cách điện Các hộp PS thường hàng trăm năm để phân hủy, kể tăng tốc nhờ hóa chất phụ gia phương pháp khác Tuy nhiên, hóa chất phương pháp đắt gây hại cho môi trường Các nhà sản xuất trước cố gắng làm cho chất dẻo thân môi trường cách kết hợp chúng với xenlulơ tinh bột để vi khuẩn phân hủy, thêm polymer bắt sáng để phân huỷ chúng ánh sáng mặt trời Tuy nhiên, tất phương pháp có bất lợi nghiêm trọng -8- Bioxo dùng chất phụ gia dẻo phân hủy sinh học hoàn toàn (TDPAC) nhà cung cấp chất phụ gia polymer Canađa phát triển Chất phụ gia trộn với colophan hoạt động chất xúc tác làm tăng q trình phân hủy, khơng làm giảm tính vật liệu dùng làm bao bì - Tạo vật liệu composite polymer truyền thống với polymer PHSH Việc sử dụng PVA với số chất khác tinh bột, xenluloz…để tạo nên dạng vật liệu hệ polymer composite có chất lượng tốt hướng nghiên cứu biến tính polymer truyền thống có triển vọng cao Nếu xét khía cạnh độ bền vật liệu kết hợp polymer PHSH với số sợi gia cường, sợi thủy tinh chẳng hạn, cho ta vật liệu có độ bền cao 1: Độ bền số sản phẩm - Sử dụng chất lỏng ion hóa để tái chế polymer Phương pháp triệt để để tái chế chất dẻo giải trùng hợp polymer thành monome sử dụng monome làm nguyên liệu sản xuất polymer Nhưng phần lớn phương pháp giải trùng hợp phát triển đòi hỏi sử dụng nhiệt độ cao, sử dụng dung môi chọn lọc phải có thiết bị cao áp chuyên dụng Các hƣớng nghiên cứu tổng hợp biopolymer - Tổng hợp polyanhydric sucsinic polyhydric maleic hệ xúc tác axetat kim loại o Tổng hợp prepolyme polyme: -9- Prepolyme tổng hợp sở phản ứng acid sucinic (maleic) anhydric acetic, điều kiện nhiệt độ 1500C, xúc tác thời gian Sau thời gian phản ứng, đuổi hết cetic anhydric dư cho hỗn hợp trở thành khơ, hồ tan thể tích tương ứng dichloromethane kết tinh prepolymer hỗn hợp dietyl ete/ete dầu mỏ (1:1) Prepolyme kết tinh tách khỏi dung dịch, làm khơ, phân tích sơ HOOC (CH2)2 COOH + (CH3CO)2O → Xúc tác → O O O O ║ ║ ║ ║ CH3 ─ C─O─C─(CH)2 ─C─O─C─CH3 Polyme tạo thành từ phản ứng trùng ngưng prepolyme bình phản ứng Inox có gắn máy khuấy, bơm hút chân không, bếp gia nhiệt Xúc tác → Prepolyme O O O O ║ ║ ║ ║ H3C ─ C─│O─C─((CH)2 )2─C│n─O─C─CH3 10-4mmHg 180oC 90min - Tổng hợp polylactic acid phương pháp đa trùng ngưng trực tiếp từ acid lactic O CH3─CH─C CH3 │ OH O C──C -2H2O → OH H O O C──C OH │ O H CH3 HO─C─CH─CH3 ║ O → CH3 CH3 │ │ 2│─O─CH─C│ -10- → │─O─CH─C│n ║ ║ O O - Tổng hợp polylactic acid phương pháp đa trùng ngưng gián đoạn Độ bền số polymer Material Use Tensile Extension strength at breaking /MPa point/% Energy to break/kJ kg−1 Dragline silk web frame and radii, 4000 35 100 1000 >200 100 support when climbing or falling Flagelliform core fibres of silk adhesive spiral Silk from the web reinforcement 1000 30 high-strength 4000 30 600 80 70 200 60 minor ampullate gland Kevlar applications Rubber high-elasticity applications Nylon wide range of uses 2: Độ bền số polymer -11- 1: Độ dẻo số vật liệu III TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHỰA PHSH TRÊN THẾ GIỚI Ở nước có khoa học tiên tiến, việc nghiên cứu polymer phân hủy sinh học tiến hành từ lâu [1], nhiều hướng, đặc biệt lĩnh vực y tế Trong năm gần đây, có hàng trăm cơng trình đăng tạp chí chuyên ngành polymer polymer phân hủy sinh học [2,3,4,5], đặc biệt dịng thơng tin tập hợp “Polymeric Biomaterials” Severian Dumitriu, University of Sherbrooke Quebec Canada [6] sưu tập xuất qua công ty Marcel Dekker Inc, với tổng lượng 44 cơng trình 1.168 trang Một số cơng bố khác giới thiệu sản phẩm polymer tự phân hủy dùng lĩnh vực y tế [7] Kể từ năm 1811, H Braconnot công bố số hợp chất nhựa tự nhiên đến nay, qua gần ba kỷ phát triển, ngành nhựa tạo thành công vang dội ghi đậm dấu ấn lịch sử phát triển lồi người Năm 1960, cơng ty Davis Geck (Danbury, Connecticut, Mỹ) tổng hợp thành công polymer tự phân hủy sinh học sở Polyglicolide sau poly (D,L,DL lactide) Chỉ khâu tự tiêu mang nhãn -12- hiệu DEXON đời mở hướng tổng hợp polymer, từ người ta ý đến polymer phân hủy sinh học nhiều Đến năm 1986, Hãng ICI điều chế BIOPOL, loại nhựa có nguồn gốc từ thực vật, tự hủy thiên nhiên Một vài năm sau loại nhựa có đặc tính tương tự, MATER B, điều chế tập đồn hóa chất Montedison (Ý) ENPOL Hàn quốc, BIOXO Canada đời Theo báo cáo hội nghị Châu Âu lần bioplastic [8], tổng sản lượng nhựa phân hủy sinh học năm 2009 giới 766.000 dự báo năm 2011 1.502.000 có dịch chuyển mạnh từ nhựa không phân hủy sinh học sang nhựa phân hủy sinh học với tỷ lệ 12% lên 44% tổng khối lượng nhựa Nhựa sinh học PHSH Nhựa sinh học Nhựa tổng hợp 2: Sản lượng nhựa phân hủy sinh học toàn giới 2007-2011 Nguồn European Bioplastics Sự thay đổi sản lượng nhựa tổng hợp sang nhựa sinh học nhựa sinh học phân hủy sinh học thể đồ thị cho thấy xu hướng chuyển dịch sản phẩm nhựa Tuy nhiên, báo cáo phân tích chi tiết thị trường biopolymer vào châu Âu đưa ba kịch khác nhau: có khơng có sách biện pháp hỗ trợ (P & M) với tốc độ tăng trưởng trung bình cao kinh tế -13- 3: Sự biến đổi sản lượng nhựa PHSH so với nhựa truyền thống theo kịch khác Theo nghiên cứu xuất Cộng đồng châu Âu, tương lai gần, 25% diện tích nơng nghiệp châu Âu không sử dụng cho sản xuất lương thực, cộng đồng thay đổi sách hỗ trợ kinh tế nông nghiệp Trong trường hợp phát triển nguyên liệu cho sản xuất biopolymer, nguồn thu nhập đáng kể cho ngành nơng nghiệp Người ta ước tính nay châu Âu có khoảng 20 triệu đất phi nông nghiệp Dựa số sản lượng trung bình khoảng 2-2,5 biopolymer tấn/ha, đủ nguyên liệu cho việc sản xuất 40 - 50 triệu biopolymer năm, chiếm khoảng 17-20% tổng số nhựa sản xuất toàn cầu Việc sử dụng sinh khối làm nguồn nguyên liệu tái tạo giải vấn đề, cho nhiên liệu phân hủy sinh học hay biopolymer Nguồn biomass có sẵn có số lượng lớn, nhiên, công nghệ sử dụng chưa đáp ứng nhu cầu đòi hỏi -14- 4: Nguồn biomass Châu Âu cho sản xuất biopolymers Nguồn Plastic Europe Italia Xu khơng sử dụng ngun liệu hóa thạch cho sản xuất biopolyme thực hóa Mỹ, Nhật nước Châu Âu Nhiều sách đưa để khuyến khích sử dụng loại polymer STT Thƣơng hiệu BioCeres® BIOCETA® Biocycle BioFibra® Bio-Flex® Biograde Biograde® BIOH™ Polyol Biomax® 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Biomer® Bionate® Bionate® II Bionolle® BIOPar® Biopearls™ BIOPLAST® BioSpan® BioStyrene BioTuf BIPEX CAPROWAX P ™ Cardia Biohybrid™ Sản phẩm Biodeg Polymers CA Biodeg Polymers Biodeg Polymers Biodeg Polymers, PLA Biodeg Polymers CA Biodeg Polymers Biodeg Polymers, Ethylene Copolymer Biodeg Polymers PC+TPU PC+TPU Biodeg Polymers Biodeg Polymers PLA TP, Unspecified PUR, Unspecified PS (HIPS) Biodeg Polymers PBT Biodeg Polymers TPS+PE, TPS+PP -15- Công ty FuturaMat Mazzucchelli 1849 Spa Biocycle FuturaMat FKuR Kunststoff GmbH Biograde Group of Companies FKuR Kunststoff GmbH Cargill Industrial Bio-Products DuPont Packaging & Industrial Polymers Biomer DSM PTG DSM PTG Showa Highpolymer Co., LTD BIOP Biopolymer Technologies AG R.O.J Jongboom Holding B.V BIOTEC GmbH & Co KG DSM PTG Transilwrap Company, Inc Heritage Plastics, Inc Ginar Technology Co., LTD POLYFEA Cardia Bioplastics™ Thƣơng hiệu Sản phẩm Cardia Compostable™ TPS+Copolyester Công ty Cardia Bioplastics™ 24 25 26 Celanex® Cellophane™ ChronoFlex® Ticona GmbH Innovia Films Ltd AdvanSource Biomaterials Corp 27 28 ChronoPrene™ ChronoThane™ 29 30 31 EnPol Goodfellow PHB GS Pla® 32 33 NATUREPLAST Natur-Tec® 34 35 Plantic® PolyBlend™ STT 23 PBT Ticona Cellulose, Regenerated PUR, Unspecified, PURMDI, TPU-PC TPE, TPE Alloy PUR-Eth,aliphat, PUREther, PUR-MDI Polyester, TP Biodeg Polymers Biodeg Polymers Advan Source Biomaterials Corp Advan Source Biomaterials Corp IRe Chemical Ltd Goodfellow Corporation Mitsubishi Chemical Performance Polymers, Inc Biodeg Polymers, PLA NaturePLAST Biodeg Polymers Natur-Tec - Northern Technologies International Corp Biodeg Polymers Plantic Technologies Limited PUR, Unspecified, TPU Advan Source Biomaterials Corp Alloy 3: Thương hiệu công ty chuyên sản xuất biopolymer tiếng giới IV PHÂN TÍCH XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG NHỰA PHSH TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Số liệu sáng chế nhựa PHSH (giai đoạn 1972-2010) Trong hàng trăm triệu sáng chế giới nhiều lĩnh vực khác nhau, tính đến nay, số liệu khảo sát nghiên cứu nhựa PHSH hệ CSDL sáng chế quốc tế WipsGlobal [09] cho thấy có gần 8.000 nghiên cứu có kết sáng chế cấp bảo hộ nhiều quốc gia tổ chức quốc tế -16- 5: Số liệu sáng chế nhựa PHSH giới giai đoạn 1972-2010 Nguồn WipsGlobal Theo biểu đồ trên, tình hình nghiên cứu bảo hộ sáng chế giới thời gian qua chia thành ba giai đoạn: - Giai đoạn 1972-1990: Đây giai đoạn gọi khởi thủy kết nghiên cứu nhựa theo hướng PHSH, với số lượng sáng chế khiêm tốn “cao trào” sáng chế giai đoạn Lượng sáng chế nhiếu 52 (năm 1989), năm có 01 sáng chế (1979;1983) - Giai đoạn 1991–2000: Đường biểu diễn số lượng sáng chế có hướng lên liên tục, cho thấy nghiên cứu nhựa PHSH giai quan tâm kết nghiên cứu hình thành chuyển hóa thành sáng chế “bùng nổ” thời gian Các mốc cao trào nghiên cứu: o 1991-1992: tăng từ 140 lên 233 sáng chế, o 1994-1995: tăng từ 270 lên 373 sáng chế - Giai đoạn 2001-2010: Là giai đoạn có đường biểu diễn tình hình sáng chế tăng lên đến đỉnh suy giảm Đỉnh đường biểu diễn năm có số sáng chế nhiều nhất, năm 2003 với 645 sáng chế Các năm có nhiều sáng chế khoảng 2000 – 2005 Các năm gần (từ 2006) số sáng chế giảm (năm 2011 chưa cập nhật hết số liệu nên số lượng sáng chế cịn ít) Nhận xét: - Số lượng sáng chế tăng mạnh từ 1990 đến 2010 Các phân tích tập trung vào giai đoạn -17- - Hiện nay, chưa có thống kê thức sản lượng nhựa PHSH giới nhà sản xuất cho mặt hàng chiếm thị phần khiêm tốn thị trường chất dẻo toàn cầu ước đạt 250 tỉ USD với tổng sản lượng khoảng 180 triệu năm (Nguồn Viện KHVLƯD TP.HCM) Các quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế Khi xem xét tiêu quốc gia có lượng sáng chế nhiều nhất, cho thấy 10 quốc gia dẫn đầu giới nghiên cứu nhựa PHSH đạt bảo hộ sáng chế là: Mỹ (US), Nhật (JP), Hàn Quốc (KR), Trung quốc (CN), Đức (DE), Úc (AU), Canada (CA), Pháp (FR), Anh (GB) Italia (IT) Lượng sáng chế bảo hộ nước nhựa PHSH chiếm đến 86,5% tổng số sáng chế nhựa PHSH giới Tải FULL (42 trang): https://bit.ly/3644emo Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 6: 10 quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế PHSH giới, giai đoạn 1991-2010 Nguồn WipsGlobal Các lĩnh vực ứng dụng dẫn đầu lƣợng sáng chế Thứ tự lĩnh vực có nhiều sáng chế bảo hộ Sản xuất, tổng hợp vật liệu nhựa PHSH 3.813 Ứng dụng phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế…) 1.816 Các quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm 1.015 Ứng dụng nhựa PHSH lĩnh vực dệt, giấy 181 -18- SX vật liệu nhựa PHSH Phục vụ đời sống Quy trình cơng nghệ Lĩnh vực dệt giấy 7: Các lĩnh vực ứng dụng dẫn đầu lượng sáng chế Nguồn WipsGlobal Các công ty hàng đầu giới lƣợng sáng chế nhựa PHSH Tương tự công nghiệp nhựa truyền thống, nhựa phân hủy sinh học công ty đa quốc gia thâu tóm Số liệu sáng chế (patent) 10 công ty lớn sau cho thấy quan tâm họ lĩnh vực này: Tải FULL (42 trang): https://bit.ly/3644emo Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Lĩnh vực dệt giấy SX vật liệu nhựa PHSH Quy trình cơng nghệ 8: Số sáng chế nhựa PHSH 10 cơng ty có nhiều sáng chế giới nhựa PHSH - Nguồn WipsGlobal Phục vụ đời sống Nhận xét: Procter & Gamble cơng ty có số sáng chế nhiều top 10 công ty (tổng số 165 cho lĩnh vực nghiên cứu), sáng chế lĩnh vực Sản xuất tổng hợp chiếm phần lớn – 90 sáng chế) Tuy nhiên công ty có số sáng chế nhiều lĩnh vực Sản xuất tổng hợp nhựa tự hủy Basf AG (127 sáng chế) -19- Procter&Gamble cơng ty có số sáng chế nhiều lĩnh vực Phục vụ nhu cầu đời sống người (40 sáng chế) lĩnh vực Dệt giấy (34 sáng chế), Procter&Gamble có số sang chế lĩnh vực nghiên cứu Trong lĩnh vực Hỗ trợ quy trình sản xuất (vận hành, hoạt động, vận chuyển) Mitsubishi Plastics Inc cơng ty có nhiều sáng chế Hầu hết công ty trọng vào tổng hợp sản xuất lọai nhựa phân hủy sinh học Có thể xem chiến lược chung ngành công nghiệp nhựa giới Sáng chế nhựa PHSH Mỹ Diễn biến sáng chế bảo hộ Mỹ, giai đoạn 1991-2010 theo nhóm lĩnh vực: A: Ứng dụng nhựa PHSH vào nhu cầu đời sống người B: Cải tiến qui trình cơng nghệ sản xuất C: Nghiên cứu sản xuất, tổng hợp vật liệu nhựa PHSH D: Ứng dụng nhựa PHSH vào lĩnh vực dệt, giấy A C B D 9: Diễn biến sáng chế nhựa PHSH Mỹ, giai đoạn 1991-2010 Nguồn WipsGlobal Theo biểu đồ, chiếm ưu số sáng chế bảo hộ Mỹ nhóm nghiên cứu liên quan đến việc sản xuất, tổng hợp vật liệu nhựa PHSH Ngoại trừ đột biến vào năm 1997, ý nghiên cứu nhựa PHSH đăng ký bảo hộ Mỹ phân bố giai đoạn ngiên cứu giữ mức tập trung cao hẳn so với nhóm nghiên cứu cải tiến qui trình cơng nghệ sản xuất -206663242 ... mạnh từ nhựa khơng phân hủy sinh học sang nhựa phân hủy sinh học với tỷ lệ 12% lên 44% tổng khối lượng nhựa Nhựa sinh học PHSH Nhựa sinh học Nhựa tổng hợp 2: Sản lượng nhựa phân hủy sinh học... công nghệ 39 Sự hợp tác gắn kết khối nghiên cứu sản xuất 40 Thể chế sách 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 -3 - PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT - ỨNG DỤNG NHỰA... bột 24 -2 - 1.1 Sáng chế EP 0535994 - Nhựa phân hủy sinh học chứa tinh bột phương pháp sản xuất 25 1.2 Sáng chế WO2004/029147 - Vật liệu polymer phân hủy sinh học gồm