วัสดุใดบ้างที่ใช้ในอาหารประเภทใหม่-อาหารกลางวันพลาสติกเกรด-สำหรับใส่ภาชนะ

1. บทนำ

วัสดุกล่องอาหารกลางวันพลาสติกเกรดอาหารประเภทใหม่-หมายถึงวัสดุที่เกิดขึ้นหรือประสบความสำเร็จในการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านบรรจุภัณฑ์อาหารมาตั้งแต่ปี 2021 โดยเฉพาะ เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกจากปิโตรเลียมแบบดั้งเดิม- วัสดุเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ ความปลอดภัย และการใช้งาน ตาม "ข้อกำหนดทางเทคนิคทั่วไปสำหรับโลจิสติกส์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์และบรรจุภัณฑ์แบบด่วน" (GB/T41010-2021) ที่ออกโดยหน่วยงานมาตรฐานของจีนว่าสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพมื้อเที่ยง-ไปใส่ตู้คอนเทนเนอร์จะต้องมีอัตราการย่อยสลายทางชีวภาพมากกว่า 90% ภายใน 180 วันภายใต้เงื่อนไขการทำปุ๋ยหมัก และผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายจะต้องไม่ก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิต่อดิน แหล่งน้ำ และระบบนิเวศ

เมื่อพิจารณาจากแหล่งที่มาของวัสดุ วัสดุกล่องอาหารกลางวันพลาสติกเกรดอาหาร-ประเภทใหม่ๆ ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นสามประเภท: ประเภทแรก วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ-โดยสมบูรณ์ เช่น กรดโพลีแลกติก (PLA), โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) และวัสดุที่ทำจากแป้ง- ประการที่สอง วัสดุที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้-จากปิโตรเลียม เช่น พอลิบิวทิลีนอะดิเพตเทเรฟทาเลต (PBAT) และโพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) และประการที่สาม วัสดุคอมโพสิตที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น ส่วนผสมของ PLA/PBAT วัสดุทั้งหมดต้องผ่านการรับรองเกรดอาหาร-และเป็นไปตามมาตรฐาน GB 4806 series ของจีน, มาตรฐาน FDA ของสหรัฐอเมริกา หรือข้อบังคับ EU 10/2011

2. การจำแนกประเภทและการวิเคราะห์ลักษณะของอาหารใหม่-เกรดอาหารกลางวันพลาสติกเพื่อ-วัสดุบรรจุภัณฑ์

2.1 วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ-

2.1.1 กรดโพลีแลกติก (PLA) และวัสดุดัดแปลง

ปัจจุบันกรดโพลีแลกติก (PLA) เป็นวัสดุย่อยสลายทางชีวภาพที่มีขายทั่วไปมากที่สุด โดยส่วนใหญ่ผลิตจากแป้งพืช เช่น ข้าวโพดและอ้อย ผ่านการหมักเพื่อผลิตกรดแลคติค ตามด้วยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ในปี 2023 PLA คิดเป็นประมาณ 42% ของวัตถุดิบที่ใช้ในการย่อยสลายทางชีวภาพมื้อเที่ยง-ไปใส่ตู้คอนเทนเนอร์ในประเทศจีน มีความโปร่งใส ความแข็งแกร่ง และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี

ข้อเสียเปรียบหลักของ PLA บริสุทธิ์คือความต้านทานความร้อนไม่เพียงพอ อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนมักจะต่ำกว่า 60 องศา และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วจะอยู่ที่ประมาณ 60-65 องศา อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญผ่านเทคนิคการปรับเปลี่ยน: โดยใช้เทคโนโลยี CPLA (PLA ดัดแปลง) ทนความร้อนได้เพิ่มขึ้นถึง 80-150 องศา ตรงตามข้อกำหนดสำหรับฝาถ้วยเครื่องดื่มร้อน (80 องศา) และบรรจุภัณฑ์อาหารร้อนบางประเภทในระยะสั้น หลังจากแนะนำสารเข้ากันได้ที่ทำปฏิกิริยา (เช่น Joncryl ADR) และเทคโนโลยีนาโนคอมโพสิต ความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุเพิ่มขึ้นจาก 2-3 kJ/m² สำหรับ PLA บริสุทธิ์เป็น 15-20 kJ/m²; ด้วยความช่วยเหลือของตัวแทนนิวเคลียสและกระบวนการหลอม อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนอาจเกิน 90 องศา

ในแง่ของประสิทธิภาพการย่อยสลาย PLA สามารถบรรลุอัตราการย่อยสลายมากกว่า 90% ภายใน 90 วันภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม (58-70 องศา ความชื้น 60% แบบแอโรบิก) แต่อัตราการย่อยสลายจะช้าลงอย่างมากในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และแทบจะไม่สลายตัวในน้ำเย็น ในแง่ของต้นทุน ราคาวัตถุดิบ PLA อยู่ที่ประมาณ 17,500-23,000 หยวน/ตัน และราคาเรซิน PLA ลดลงเหลือ 18,000 หยวน/ตันในปี 2567 ลดลง 38.7% เมื่อเทียบกับจุดสูงสุดในปี 2563

2.1.2 โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA)

โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) ถูกสังเคราะห์ผ่านการหมักจุลินทรีย์ของน้ำตาลหรือไขมัน ซึ่งเป็นของวัสดุชีวภาพล้วน- พวกมันมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการย่อยสลายต่อสิ่งแวดล้อมโดยสมบูรณ์ และสามารถย่อยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้แต่ในน้ำทะเลหรือดิน โดยมีวงจรการย่อยสลายประมาณ 3-6 เดือน ซึ่งบรรลุถึงวงจร "จากเปล-ถึงเปล" อย่างแท้จริง

อย่างไรก็ตาม การใช้งาน PHA ในเชิงพาณิชย์นั้นมีข้อจำกัดด้านต้นทุนเป็นส่วนใหญ่ ตามรายงานของ Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences ในเดือนมกราคม 2025 อัตราการแทรกซึมของ PHA ในตลาดวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพของจีนอยู่ที่ประมาณ 5% ในปี 2023 โดยมีสาเหตุหลักมาจากต้นทุนการผลิตที่สูง (ประมาณ 2-3 เท่าของ PLA) และกำลังการผลิตขนาดใหญ่-ไม่เพียงพอ ในปี 2024 ต้นทุนการผลิตของ PHA ยังคงสูงถึง 40,000-60,000 หยวน/ตัน ซึ่งสูงกว่า PLA ที่ 22,000-28,000 หยวน/ตันอย่างมาก ในแง่ของประสิทธิภาพ PHA มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการย่อยสลายที่ดี แต่เสถียรภาพทางความร้อนและประสิทธิภาพการประมวลผลจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง ปัจจุบัน Hengxin Life กำลังส่งเสริมการนำเทคโนโลยีการเคลือบอิมัลชันแบบออนไลน์ที่ใช้น้ำ PHA มาใช้ ผ่านโมเดลความร่วมมือสี่ฝ่าย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่บรรเทาปัญหาต้นทุน PHA ที่สูงเท่านั้น แต่ยังสร้างมูลค่าเพิ่มเติมให้กับองค์กรแปรรูปด้วยอัตราการนำเยื่อกลับมาใช้ใหม่มากกว่า 95%

2.1.3 วัสดุผสมจากแป้ง-

วัสดุผสมแป้ง-ใช้แป้งธรรมชาติ เช่น แป้งข้าวโพดและแป้งมันสำปะหลังเป็นส่วนประกอบหลัก การผสมและการดัดแปลงด้วยโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น PLA และ PBAT จะช่วยลดต้นทุน และปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ ในปี 2566 สัดส่วนการย่อยสลายทางชีวภาพมื้อเที่ยง-ไปใส่ตู้คอนเทนเนอร์อยู่ที่ประมาณ 18% โดยมีต้นทุนวัตถุดิบเพียง 8,000-12,000 หยวน/ตัน ซึ่งต่ำกว่า PLA มาก

ข้อดีของวัสดุนี้คือความสามารถในการนำวัตถุดิบกลับมาใช้ใหม่ได้ที่แข็งแกร่งและราคาต่ำ แต่คุณสมบัติทางกลและการกันน้ำนั้นไม่ดี และโดยปกติจะต้องผสมและดัดแปลงกับวัสดุชีวภาพอื่นๆ- ตามข้อมูลจากกรมอนุรักษ์ทรัพยากรและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของคณะกรรมการพัฒนาและปฏิรูปแห่งชาติในปี 2024 แม้ว่าวัสดุที่ทำจากแป้ง-จะมีต้นทุนต่ำ แต่พลาสติกไซเซอร์ สารเข้ากันได้ และสารเติมแต่งเชิงฟังก์ชันอื่นๆ ที่จำเป็นในการปรับปรุงประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตนั้นส่วนใหญ่นำเข้ามา และราคาของพวกมันก็ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากความผันผวนของตลาดเคมีระหว่างประเทศ

2.2 วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากปิโตรเลียม-

2.2.1 โพลีบิวทิลีน อะดิเพต เทเรฟทาเลต (PBAT)

โพลีบิวทิลีน อะดิเพต เทเรฟทาเลต (PBAT) เป็นอีลาสโตเมอร์กึ่ง-ผลึก สังเคราะห์โดยการควบแน่นหลายจุดของกรดอะดิปิก กรดเทเรฟทาลิก และบิวเทนไดออล โดยมีความเป็นผลึกประมาณ 10-20% มีความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ดีเยี่ยม โดยมีการยืดตัวที่จุดขาด 500-700% ทำให้เป็นหนึ่งในพลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพที่ทนทานที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบัน

PBAT มีจุดหลอมเหลวประมาณ 110-130 องศา และอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนประมาณ 30-40 องศา พร้อมประสิทธิภาพในการประมวลผลที่ดี ปรับให้เข้ากับกระบวนการต่างๆ เช่น การฉีดขึ้นรูป การอัดรีด และการเป่าฟิล์ม ในแง่ของประสิทธิภาพการย่อยสลาย PBAT สามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ในดินภายใน 6-12 เดือน และผลิตภัณฑ์การย่อยสลายไม่เป็นพิษ นอกจากนี้ยังย่อยสลายได้ค่อนข้างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมต่างๆ เนื่องจากสามารถปรับปรุงความเปราะบางของ PLA ได้ PBAT จึงมักใช้ร่วมกับ PLA และในปี 2024 สัดส่วนของวัตถุดิบในกล่องอาหารกลางวันที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสูงถึง 32% ในด้านต้นทุน ราคา PBAT อยู่ที่ประมาณ 17,000-19,000 หยวน/ตัน โดยวัตถุดิบคิดเป็น 65-70% ของต้นทุนการผลิต วัตถุดิบหลัก 1,4-บิวเทนไดออล (BDO) มีราคาคงที่ที่ 7,800 หยวน/ตัน ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 65% ของต้นทุนวัตถุดิบ

2.2.2 โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS)

โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) เป็นโพลีเอสเตอร์ที่มีผลึกสูง โดยมีลักษณะเป็นของแข็งสีขาวนวล- ไม่มีกลิ่นและไม่มีรส มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการย่อยสลายทางชีวภาพได้ดี และสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นคือการต้านทานความร้อนได้ดีเยี่ยม โดยมีอุณหภูมิบิดเบือนความร้อนใกล้ 100 องศา ซึ่งสามารถเกิน 100 องศาหลังจากการดัดแปลง ตอบสนองความต้องการต้านทานความร้อนของความจำเป็นในชีวิตประจำวัน

ความแข็งแรงเชิงกลของ PBS นั้นคล้ายคลึงกับพลาสติกอเนกประสงค์-เช่น PP และ PE และสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการเตรียมการ เช่น การฉีดขึ้นรูป การอัดขึ้นรูป การเป่าฟิล์ม และการเคลือบ นอกจากนี้ยังสามารถผสมกับสารตัวเติม เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต และแป้ง เพื่อลดต้นทุน ในแง่ของประสิทธิภาพการย่อยสลาย PBS สามารถย่อยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยจุลินทรีย์และเอนไซม์ในสภาพแวดล้อมการทำปุ๋ยหมัก ดิน น้ำ และตะกอนเร่ง และการย่อยสลายไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงและความชื้นสูงตามที่ PLA กำหนด ทำให้ใกล้เคียงกับสถานการณ์การย่อยสลายตามธรรมชาติมากขึ้น ในแง่ของราคา PBS ในประเทศอยู่ที่ประมาณ 19,000 หยวน/ตัน และ PBS นำเข้าอยู่ที่ประมาณ 23,500 หยวน/ตัน แม้ว่าต้นทุนจะสูงกว่า แต่ก็มีข้อได้เปรียบเฉพาะในด้านการใช้งาน-ระดับสูง เช่น-ภาชนะบรรจุอาหารและวัสดุทางการแพทย์ที่ทนความร้อน

2.3 วัสดุดัดแปลงประสิทธิภาพสูง-

2.3.1 วัสดุดัดแปลงนาโนคอมโพสิต

เทคโนโลยีการดัดแปลงนาโนคอมโพสิตเป็นทิศทางสำคัญในการพัฒนาวัสดุบรรจุภัณฑ์อาหารพลาสติกเกรดอาหารใหม่-ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเพิ่มอนุภาคนาโนมอนต์มอริลโลไนต์ลงในเมทริกซ์ PLA สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกั้นออกซิเจนของวัสดุได้ 3 เท่า และเพิ่มอุณหภูมิต้านทานความร้อนเป็น 120 องศา ทำให้สามารถนำไปใช้โดยตรงในบรรจุภัณฑ์น้ำผลไม้บรรจุร้อน- นาโนเซลลูโลสในฐานะสารเสริมแรงคุณภาพสูง- มีโครงสร้างเส้นใยละเอียดพิเศษ-ที่ 5-20 นาโนเมตร ซึ่งสามารถสร้างเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนที่หนาแน่นในเมทริกซ์ PLA ได้ ซึ่งช่วยลดความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนของวัสดุลงเหลือ 0.5 ซีซี/ตร.ม.·วัน·atm ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่า 80% เมื่อเทียบกับ PLA บริสุทธิ์

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลาสติกชีวภาพผสมนาโนเคลย์-ช่วยแก้ปัญหา-การเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิสูงของวัสดุชีวภาพแบบดั้งเดิม- วัสดุคอมโพสิต ซึ่งเตรียมโดยการส่งเสริมการกระจายตัวของอนุภาคนาโนที่สม่ำเสมอผ่านคลื่นโซนิค (1200 รอบต่อนาทีกวนเป็นเวลา 20 นาที) ตามด้วยการกรองสูญญากาศ (ตัวกรอง 100 ไมโครเมตร) และการกดร้อน (การบ่ม 80 องศา) ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติกั้นอย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันก็รักษาความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ

2.3.2 เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปและการเคลือบพื้นผิวแบบหลายชั้น-

เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปร่วม-หลายชั้นเป็นกระบวนการกระแสหลักสำหรับ-ภาชนะบรรจุอาหารระดับไฮเอนด์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ด้วยการอัดรีดชั้นต้านทานความร้อน-พร้อมกัน (เช่น PLA ดัดแปลง) ชั้นกั้น (เช่น PBAT หรือ EVOH ที่มีนาโนฟิลเลอร์) และชั้นพื้นผิว (เช่น PLA บริสุทธิ์) โดยใช้เครื่องอัดรีดหลายตัว จะทำให้เกิดโครงสร้าง "แซนวิช" สิ่งนี้ไม่เพียงปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุ แต่ยังช่วยลดต้นทุนอย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย

เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิวช่วยเพิ่มสิ่งกีดขวางและการกันน้ำของภาชนะบรรจุอาหาร PLA/PBAT ได้อย่างมาก โดยการใช้การเคลือบสิ่งกีดขวาง-สูงบางพิเศษ-กับผนังด้านใน ในบรรดาเทคโนโลยีการเคลือบออนไลน์ที่ใช้อิมัลชันน้ำ PHA มีแนวโน้มทางอุตสาหกรรมในวงกว้าง ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาต้นทุน PHA ที่สูงเท่านั้น แต่ยังสร้างมูลค่าเพิ่มเติมให้กับบริษัทแปรรูปที่มีอัตราการรีไซเคิลมากกว่า 95%

2.4 การวิเคราะห์เปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุอย่างครอบคลุม

ดังที่เห็นจากตารางด้านบน มีการหักล้าง-อย่างชัดเจนระหว่างประสิทธิภาพและราคาสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน: PLA มีความโปร่งใสและความแข็งแกร่งที่โดดเด่น แต่มีความต้านทานความร้อนไม่เพียงพอ PBAT มีความยืดหยุ่นดี แต่ขาดความแข็งแรงและทนความร้อน PBS มีความต้านทานความร้อนได้ดีเยี่ยม แต่มีต้นทุนสูงกว่า PHA มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ดีที่สุด แต่ต้นทุนก็จำกัด-การใช้งานในขนาดใหญ่ วัสดุที่ทำจากแป้ง-มีต้นทุนต่ำที่สุด แต่ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ

3. แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรม

3.1 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปี 2564-2569

ตั้งแต่ปี 2021 ถึง 2026 มีความก้าวหน้าที่สำคัญหลายประการในด้านเทคโนโลยีวัสดุบรรจุภัณฑ์อาหารพลาสติกเกรดอาหาร-ใหม่ ในระบบเทคโนโลยี PLA การสังเคราะห์และการทำให้แลคไทด์บริสุทธิ์จำเป็นต้องมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.5% เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ส่งผลให้เกิดกระบวนการที่ซับซ้อนและการใช้พลังงานสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยการแนะนำสารเข้ากันได้ที่ทำปฏิกิริยาและเทคโนโลยีนาโนคอมโพสิต ความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุจึงเพิ่มขึ้นจาก 2-3 kJ/m² เป็น 15-20 kJ/m² เมื่อรวมกับสารก่อนิวคลีเอตติ้งและกระบวนการหลอม อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนเกิน 90 องศา

ในด้านเทคโนโลยีการสังเคราะห์วัสดุชีวภาพ- Anhui Fengyuan Group ร่วมมือกับแพลตฟอร์มการจัดส่งอาหารชั้นนำในประเทศเพื่อสร้าง "ศูนย์นวัตกรรมร่วมบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" โดยมุ่งเน้นที่การปรับคุณสมบัติกั้นของ PLA และวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากกระดาษ-ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและร้อน พวกเขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาวัสดุภาชนะบรรจุอาหารประเภทใหม่ที่สามารถทนต่อการแช่น้ำร้อน 95 องศาอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 60 นาทีโดยไม่เสียรูป และประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมากในไตรมาสที่สองของปี 2024

ความสำเร็จที่สำคัญยังเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยา: เทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยาอุณหภูมิห้อง-สามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกผสม PVC และ PPE ได้ 95% ให้เป็น-น้ำมันเบนซินออกเทนสูง ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานลง 70% ทำให้เกิดความยาก-ในการ-แปรรูปพลาสติกผสมให้เป็นทรัพยากรที่มีคุณค่า คิวติเนสใหม่ของ Novozymes มีประสิทธิภาพในการย่อยสลาย 96% และ 72% สำหรับวัสดุคอมโพสิต PLA/PBAT ซึ่งทำให้วงจรการย่อยสลายสั้นลงเหลือ 45 วัน

3.2 นวัตกรรมในตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่และกระบวนการผลิต

เทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุและประสิทธิภาพการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีคาร์บอเนตโพลีออลที่พัฒนาโดย Novomer ในสหรัฐอเมริกา ส่งผลให้วัสดุมีความต้านทานการฉีกขาดที่ 98 kN/m ซึ่งเพิ่มขึ้น 60% เมื่อเทียบกับโพลีเอทิลีนแบบดั้งเดิม

ในแง่ของกระบวนการผลิต คาร์บอนไดออกไซด์ที่วิกฤตยิ่งยวด (CO₂) ถูกใช้เป็นสารก่อฟองทางกายภาพ และวัสดุจะถูกลดความดันทันทีภายในแม่พิมพ์เพื่อสร้างโครงสร้างเซลล์ปิด-ขนาดไมครอน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุและลดต้นทุนการผลิต นอกจากนี้ ยังมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการย่อยสลายของเอนไซม์ชีวภาพ-อีกด้วย คิวติเนสใหม่ของ Novozymes ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการย่อยสลายของวัสดุคอมโพสิต PLA/PBAT อย่างมีนัยสำคัญ โดยลดรอบการย่อยสลายลงเหลือ 45 วัน ถือเป็นโซลูชันใหม่สำหรับการรีไซเคิลและการบำบัดวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

3.3 เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวและฟังก์ชันการทำงาน

เทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงการทำงานของวัสดุ ด้วยการปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิว ทำให้สามารถมอบฟังก์ชันพิเศษให้กับวัสดุโดยที่ยังคงคุณสมบัติโดยธรรมชาติเอาไว้ ตัวอย่างเช่น การใช้การเคลือบที่มีสารกั้นสูง-กับพื้นผิวด้านในของภาชนะบรรจุอาหาร PLA/PBAT สามารถปรับปรุงคุณสมบัติในการกั้นออกซิเจนและความสามารถในการกันน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ

เทคโนโลยีการย่อยสลายทางชีวภาพด้วยภาพถ่าย-เป็นอีกทิศทางการพัฒนาที่สำคัญ ตามรายงานการทดสอบจากศูนย์ควบคุมและตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์พลาสติกแห่งชาติ ภาชนะบรรจุอาหารโพลีโพรพีลีนที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพพร้อมรูปถ่าย-ที่ผลิตในประเทศมีวงจรการย่อยสลายที่ 90-180 วัน และอัตราการย่อยสลายเกิน 92% ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนดมาตรฐานระดับชาติที่ 80% มาก นอกจากนี้การทนความร้อนที่ดีขึ้นของผลิตภัณฑ์ยังช่วยให้อุณหภูมิทนความร้อนได้สูงกว่า 120 องศา ลดเวลาในการทำความร้อนลง 18.3% และลดการใช้พลังงานระหว่างการใช้งาน

4. ต้นทุนที่ครอบคลุม-การประเมินผลประโยชน์

4.1 การวิเคราะห์ต้นทุนวัตถุดิบ

ในโครงสร้างต้นทุนของวัสดุบรรจุภัณฑ์อาหารพลาสติกเกรดอาหารใหม่- ต้นทุนวัตถุดิบคิดเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุด โดยอยู่ที่ 65.2% ตามมาด้วยต้นทุนค่าแรงที่ 18.3% ต้นทุนการผลิตที่ 12.1% และค่าใช้จ่ายอื่นๆ ที่ 4.4% ในปี 2569 ราคาวัตถุดิบหลักที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 15-25% เมื่อเทียบกับปี 2568 ซึ่งจะสร้างแรงกดดันอย่างมากต่อความสามารถในการทำกำไรขององค์กร

โครงสร้างต้นทุนของวัสดุที่แตกต่างกันแตกต่างกันอย่างมาก: ในต้นทุนการผลิตของ PBAT วัตถุดิบคิดเป็น 65-70% พลังงานและค่าเสื่อมราคาคิดเป็น 15-20% และต้นทุนแรงงานและต้นทุนอื่นๆ คิดเป็นประมาณ 10%; ในขณะที่องค์ประกอบต้นทุน PHA วัตถุดิบ (ส่วนใหญ่เป็นแหล่งคาร์บอน) คิดเป็น 40-50% แต่การใช้พลังงาน ค่าเสื่อมราคาของอุปกรณ์ และต้นทุนการบำบัดน้ำเสียในขั้นตอนการหมักและหลังการประมวลผลรวมกันเกิน 40% ซึ่งสะท้อนถึงกระบวนการที่ซับซ้อนและลักษณะเฉพาะที่ใช้พลังงานมาก

4.2 การเปรียบเทียบต้นทุนการผลิตกับวัสดุแบบดั้งเดิม

ปัจจุบันราคาต่อหน่วยของบรรจุภัณฑ์อาหารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 2.3-2.8 เท่าของราคาของผลิตภัณฑ์ PP/PS แบบดั้งเดิม ราคาต่อหน่วยของ PLAมื้อเที่ยง-ไปใส่ตู้คอนเทนเนอร์ราคาประมาณ 0.8-1.2 หยวน/ชิ้น ในขณะที่กล่องอาหารกลางวัน PP แบบดั้งเดิมแบบไป-มีราคาเพียง 0.35-0.45 หยวน/ชิ้น ในแง่ของต้นทุนวัตถุดิบ ต้นทุนการผลิตต่อหน่วยของวัสดุย่อยสลายทางชีวภาพหลัก เช่น PLA, PHA และ PBS ยังคงสูงกว่าพลาสติกจากปิโตรเลียมแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ ในปี 2024 ราคาเฉลี่ยหน้าโรงงานของ PLA อยู่ที่ประมาณ 28,000 หยวน/ตัน ในขณะที่โพลีโพรพีลีนแบบดั้งเดิม (PP) อยู่ที่ประมาณ 9,000 หยวน/ตัน

อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายขนาด-การผลิตและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ช่องว่างด้านต้นทุนจึงค่อยๆ ลดลง ตามการประมาณการของอุตสาหกรรม คาดว่าต้นทุนต่อหน่วยของ PLA จะลดลงจากประมาณ 22,000 หยวน/ตันในปี 2567 เป็น 15,000 หยวน/ตันในปี 2573 และต้นทุนของ PBAT จะเปลี่ยนจากปัจจุบัน 18,000 หยวน/ตัน ไปเป็นช่วง 13,000 หยวน/ตัน

4.3 การประเมินต้นทุนการรีไซเคิลและการกำจัด

ค่าใช้จ่ายในการรีไซเคิลและการกำจัดอาหารกลางวันที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อ-ใส่ภาชนะจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุและวิธีการแปรรูป ในการทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม วัสดุอย่าง PLA จำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูง-และสภาวะความชื้นสูง-โดยเฉพาะ ส่งผลให้มีการลงทุนจำนวนมากในโรงงานแปรรูป ในส่วนของการรีไซเคิล วัสดุอย่าง PET สามารถรีไซเคิลได้ผ่านเทคโนโลยีการรีไซเคิลด้วยสารเคมี แต่ต้นทุนทางเทคโนโลยีกลับสูง

ค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมก็ไม่สำคัญเช่นกัน หลังจากการดำเนินการตาม "แผนปฏิบัติการควบคุมมลพิษจากพลาสติกปีที่ 5- ครั้งที่ 14" ในปี 2021 บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องลงทุนในการบำบัดก๊าซเสีย การนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ และการจำแนกประเภทขยะมูลฝอย ผู้ผลิตกล่องอาหารกลางวันขนาดเล็กและขนาดกลาง-มีค่าใช้จ่ายด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมต่อปีโดยเฉลี่ยประมาณ 500,000 ถึง 1 ล้านหยวน อย่างไรก็ตาม ในระยะยาว ประโยชน์ของการปฏิบัติตามข้อกำหนดมีความสำคัญมาก การคำนวณโดย China Circular Economy Association แสดงให้เห็นว่าต้นทุนเฉลี่ยต่อหน่วยผลิตภัณฑ์สำหรับบริษัทที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดลดลง 18% เมื่อเทียบกับปี 2020 โดยมีสาเหตุหลักมาจากการประหยัดต่อขนาด สิทธิประโยชน์ทางภาษี และค่าธรรมเนียมการกำจัดขยะที่ลดลง

4.4 ต้นทุน-การวิเคราะห์ประสิทธิผลในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ

ต้นทุน-ประสิทธิผลของวัสดุใหม่จะแตกต่างกันไปตามสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ในสถานการณ์-การจัดเลี้ยงและสั่งกลับบ้านระดับสูง ผู้บริโภคจะคำนึงถึงราคาน้อยลง- และให้ความสำคัญกับคุณลักษณะด้านสิ่งแวดล้อมและประสบการณ์ของผู้ใช้มากกว่า ในสถานการณ์การจัดซื้อจัดจ้างขนาดใหญ่- เช่น โรงอาหารของโรงเรียนและอาหารกลุ่มของบริษัท การควบคุมต้นทุนมีความสำคัญมากกว่า โดยต้องมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคา

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบบรรจุภัณฑ์ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก การยกตัวอย่างอาหารกลางวัน PP -ต่อคอนเทนเนอร์ โดยใช้การออกแบบโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา น้ำหนักสามารถลดลงจาก 28 กรัมเหลือ 24 กรัมโดยยังคงความแข็งแกร่งไว้ จากการผลิตปีละ 1 พันล้านหน่วย ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนวัตถุดิบได้มากกว่า 32 ล้านหยวนต่อปี กลยุทธ์นี้สามารถใช้ได้กับวัสดุที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพชนิดใหม่ได้ การลดการใช้วัสดุผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างสามารถลดต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. การวิเคราะห์ความแตกต่างของตลาดระดับภูมิภาค

5.1 ความแตกต่างในนโยบายและข้อบังคับ

นโยบายและข้อบังคับมีความแตกต่างกันอย่างมากในตลาดหลัก ๆ ทั่วโลก ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่ออัตราการใช้วัสดุ สหภาพยุโรปได้บังคับใช้-คำสั่งการใช้พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวในปี 2021 โดยห้ามผลิตภัณฑ์พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทั่วไป-จำนวน 10 รายการ และกำหนดให้บรรจุภัณฑ์พลาสติกทั้งหมดสามารถนำไปรีไซเคิลหรือย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายในปี 2030 กฎระเบียบ (EU) หมายเลข 10/2011 ของสหภาพยุโรปมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการอพยพของบิสฟีนอล เอ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 ไมโครกรัม/กก. ห้ามใส่ในขวดนมสำหรับทารก) จีนยกระดับ "การห้ามใช้พลาสติก" ในปี 2020 โดยระบุอย่างชัดเจนว่าภายในปี 2025 อัตราการใช้ถุงพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้-ในภาคส่วนการจัดเลี้ยงและซื้อกลับบ้านในเมืองต่างๆ ที่อยู่เหนือระดับเทศมณฑลควรลดลงเหลือต่ำกว่า 5% กำลังสร้างระบบความปลอดภัยของวัสดุสัมผัสอาหารโดยมีศูนย์กลางอยู่ที่มาตรฐานชุด GB 4806 โดยมี GB 4806.7-2023 "วัสดุและผลิตภัณฑ์พลาสติกสำหรับการสัมผัสอาหาร" นำมาใช้ในเดือนกันยายน 2024 โดยบูรณาการมาตรฐานเรซินและผลิตภัณฑ์ และเพิ่มหมวดหมู่พลาสติกที่ทำจากแป้ง

ในระดับรัฐบาลกลางของสหรัฐอเมริกา ขณะนี้ยังไม่มีกฎหมายที่เป็นเอกภาพ แต่รัฐต่างๆ เช่น แคลิฟอร์เนียและนิวยอร์ก ได้ผ่าน "ภาษีถุงพลาสติก" และกฎหมายบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่บังคับใช้ ทำให้เกิดแรงผลักดัน "จากล่าง-ขึ้นบน" FDA ควบคุมวัสดุพลาสติกตาม 21 CFR ส่วนที่ 177 โดยกำหนดให้อาหารที่มีน้ำเป็นหลัก-ต้องอพยพไม่เกิน 10 มก./ดม. และอาหารที่มีน้ำมันไม่เกิน 50 มก./กก.

5.2 ความแตกต่างในนิสัยผู้บริโภคและความต้องการของตลาด

ตลาดยุโรป ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดและพฤติกรรมของผู้บริโภคที่เป็นผู้ใหญ่ มีอัตราการใช้บนโต๊ะอาหารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสูงที่สุด โดยสูงถึง 75% ในปี 2023 ประเทศต่างๆ เช่น เยอรมนี และสวีเดน ประสบความสำเร็จอย่างเต็มรูปแบบในภาคส่วนการซื้อกลับบ้าน เยอรมนี ฝรั่งเศส อิตาลี และสหราชอาณาจักรคิดเป็น 72% ของความต้องการของยุโรป โดยใช้คอนเทนเนอร์ RPET และ PLA ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 2.1 ล้านตันต่อปี

ตลาดเอเชีย-แปซิฟิกเป็นกลไกขับเคลื่อนการเติบโต โดยจีน ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้มีส่วนแบ่งตลาดถึง 85% ของภูมิภาค ขนาดตลาดของจีนเพิ่มขึ้น 85% เมื่อเทียบเป็นรายปี-จาก-ในปี 2023 แต่อัตราการเจาะตลาดอยู่ที่เพียง 28% ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพมหาศาลในอีกห้าปีข้างหน้า ในฐานะผู้ผลิตและผู้บริโภครายใหญ่ที่สุดของโลก ประเทศจีนมีสัดส่วนมากกว่า 60% ของกำลังการผลิตภาชนะบรรจุอาหารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพทั่วโลก ด้วยนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม สัดส่วนของวัสดุ PS แบบดั้งเดิมจึงลดลงเหลือ 35% ในขณะที่ส่วนแบ่งของวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น PLA และ PBAT เกิน 28%

ตลาดอเมริกาเหนือมีอัตราการเติบโตต่อปีเพียง 3.2% ตั้งแต่ปี 2023 ถึง 2025 เนื่องจากกระบวนการรับรองที่ช้าของ FDA สำหรับวัสดุใหม่ ในฐานะผู้บริโภคเครื่องใช้บนโต๊ะอาหารแบบใช้แล้วทิ้งรายใหญ่ทั่วโลก สหรัฐอเมริกามีวัฒนธรรมอาหารที่รวดเร็ว-แพร่หลายและมีการพัฒนาธุรกิจแบบนำกลับบ้าน ส่งผลให้ผู้บริโภคมีความต้องการของผู้บริโภคในด้านความสะดวกสบายของภาชนะบรรจุอาหารในระดับสูง

5.3 การเปรียบเทียบความสมบูรณ์ของห่วงโซ่อุปทาน

จีนได้สร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่สมบูรณ์ โดยมีกำลังการผลิตมากกว่า 80% กระจุกตัวอยู่ในจีนตะวันออกและจีนตอนใต้ ถึงระดับขั้นสูงในระดับสากลในวัสดุกระแสหลัก เช่น PLA และ PBAT แต่ยังคงมีช่องว่างในวัสดุระดับไฮเอนด์- เช่น PHA โครงสร้างพื้นฐานการรีไซเคิลและการแปรรูปยังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ยุโรปได้สร้างระบบการทำปุ๋ยหมักและการรีไซเคิลทางอุตสาหกรรมที่ครอบคลุม โดยมีการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่มุ่งเน้นไปที่การรีไซเคิลวัสดุ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดด้านกำลังการผลิต การพึ่งพาผลิตภัณฑ์ย่อยสลายทางชีวภาพที่นำเข้าจากเอเชียได้เพิ่มขึ้นเป็น 50% และการสอบสวนการต่อต้านการทุ่มตลาดบ่อยครั้ง-ทำให้บริษัทบางแห่งต้องตั้งโรงงานในต่างประเทศ

ห่วงโซ่อุปทานในอเมริกาเหนือมุ่งเน้นไปที่การผลิตพลาสติกแบบดั้งเดิม ซึ่งมีกำลังการผลิตไม่เพียงพอสำหรับวัสดุที่ย่อยสลายทางชีวภาพชนิดใหม่ได้ โดยอาศัยการนำเข้าวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป และการพัฒนาทางเทคโนโลยีมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุ ระบบรีไซเคิลมีพื้นฐานมาจากการรีไซเคิลเชิงกลเป็นหลัก โดยที่เทคโนโลยีรีไซเคิลสารเคมียังอยู่ในขั้นนำร่อง

6. สรุปและข้อเสนอแนะ

6.1 ผลการวิจัยหลัก

ระดับเทคโนโลยีวัสดุ:วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ-กำลังกลายเป็นกระแสหลัก โดย PLA และ PBAT ครองตลาดโดยมีส่วนแบ่งตลาด 42% และ 32% ตามลำดับ ด้วยเทคโนโลยีต่างๆ เช่น นาโนคอมโพสิตและการดัดแปลงพื้นผิว อุณหภูมิทนความร้อนของ PLA ที่ผ่านการดัดแปลงได้เพิ่มขึ้นเป็น 90-120 องศา ซึ่งโดยทั่วไปตอบสนองความต้องการของบรรจุภัณฑ์อาหารร้อน
ต้นทุน-ระดับประสิทธิผล:ต้นทุนของวัสดุย่อยสลายทางชีวภาพชนิดใหม่ยังคงอยู่สูงกว่าวัสดุ PP แบบดั้งเดิมถึง 2-3 เท่า แต่ช่องว่างก็แคบลงอย่างต่อเนื่อง ต้นทุนของ PLA คาดว่าจะลดลงจาก 22,000 RMB/ตันในปี 2567 เป็น 15,000 RMB/ตันในปี 2573 ลดลง 32%
ระดับการสมัครทางการตลาด:ผลกระทบจากนโยบาย-มีความสำคัญมาก อัตราการเจาะตลาดภาชนะบรรจุอาหารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในประเทศจีนเพิ่มขึ้นจากน้อยกว่า 7% ในปี 2564 เป็นประมาณ 18% ในปี 2568 การยอมรับของผู้บริโภคเพิ่มขึ้น โดยผู้บริโภค 76.3% ยินดีจ่ายเบี้ยประกันภัย 5%-10% สำหรับบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ความแตกต่างในระดับภูมิภาค:ยุโรปมีอัตราการเจาะตลาดสูงสุด (75%) จีนมีการเติบโตเร็วที่สุด (85% ต่อปี) และอเมริกาเหนือมีการเติบโตช้า (3.2%) นโยบายและกฎระเบียบ นิสัยของผู้บริโภค และความสมบูรณ์ของห่วงโซ่อุปทานเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพล

6.2 ทิศทางการวิจัยในอนาคต

• การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพของวัสดุ: Focus on developing high-temperature resistant (>120 องศา ) วัสดุที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้- และมีอุปสรรคสูง- เพื่อขยายขอบเขตการใช้งาน
• เทคโนโลยีการลดต้นทุน:ลดต้นทุนของ-วัสดุคุณภาพสูง เช่น PHA ผ่านนวัตกรรมในการหมักทางชีวภาพและเทคโนโลยีการสังเคราะห์ทางเคมีเพื่อส่งเสริมการใช้งานในวงกว้าง-
• เทคโนโลยีการรีไซเคิลและการบำบัด:พัฒนาเทคโนโลยีการรีไซเคิลวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพให้เหมาะสมกับสภาพของประเทศของจีน และสร้างระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนที่สมบูรณ์
• เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ:ผสานรวมฟังก์ชันการตรวจจับ การตรวจสอบย้อนกลับ และการตอบสนองด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อพัฒนาวัสดุบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
• การประเมินวงจรชีวิต:สร้างระบบการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมทางวิทยาศาสตร์เพื่อประเมินผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของวัสดุอย่างครอบคลุม
• การวิจัยนโยบายและกลไก:สำรวจกลไกแรงจูงใจเชิงนโยบายที่ปรับให้เข้ากับภูมิภาคต่างๆ เพื่อส่งเสริมการใช้วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในตลาด

• 

วัสดุภาชนะบรรจุอาหารพลาสติกเกรดอาหารใหม่-เป็นแนวทางสำคัญในการจัดการกับมลพิษจากพลาสติก ด้วยความพยายามร่วมกันของนวัตกรรมทางเทคโนโลยี การสนับสนุนนโยบาย และการส่งเสริมตลาด วัสดุเหล่านี้คาดว่าจะครองตำแหน่งสำคัญในภาคบรรจุภัณฑ์อาหารภายในปี 2573 โดยให้การสนับสนุนสำหรับการสร้างระบบอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ที่ยั่งยืน