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环保驱动,绿色生物质表面活性剂渐热
2023年3-4期 发行日期:2023-02-17
作者:■ 联泓(江苏)新材料研究院有限公司 赵韧 应班

  人类每天都消耗大量的表面活性剂,当前主流的表面活性剂生产原料以化石来源为主。绿色生物质表面活性剂是由天然再生资源(油脂等)加工而成,生产过程基本无三废,能完全生物降解,性质温和,对人体刺激性小。在“双碳”目标和趋严的环保要求下,绿色生物质表面活性剂因低毒环保的显著优势受到越来越多关注。

  绿色生物质表面活性剂一般可分为生物表面活性剂、生物基表面活性剂、半生物表面活性剂。其中,生物表面活性剂主要是指由微生物产生的具有表面活性的次生代谢物,常见的产品包括槐糖脂、鼠李糖脂、海藻糖、脂肽等。生物基表面活性剂主要是指采用天然再生原料进行有机合成制备的产品,代表性的产品有氨基酸表面活性剂、烷基糖苷apg等。半生物基表面活性剂主要是指部分采用天然再生原料进行有机合成制备的产品,代表性产品有脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo、平平加等),脂肪醇醚硫酸钠(aes)等。

  生物表面活性剂方面,槐糖脂(sophorolipid)是最具有市场前景的生物表面活性剂之一。槐糖脂由假丝酵母菌以糖和植物油等为碳源,经一定条件的发酵工艺产生的微生物次级代谢产物,生成的水溶液可直接应用于油田领域。若分离提纯(去掉残留的大豆油和多糖,菌种)可用于日化、家庭清洁、药物、食品等领域。槐糖脂主要分为内酯型和酸型两种,配方中使用槐糖脂的产品,可获得绿色标签,产品附加值较高。槐糖脂具有良好的表面活性和生物活性,其乳化、分散、增溶、耐盐和热稳定性优良,还具有抑菌、抗癌、抗炎、抗病毒等生物活性。槐糖脂近年来受到人们的广泛关注,在石油开采、日用化工和环保等领域都显示出良好的应用前景,而限制槐糖脂生物表面活性剂广泛应用的主要因素是价格较高。目前有赢创、basf、dsm、禾大等外企进入或布局槐糖脂。

  鼠李糖脂是另一种受到广泛关注的生物表面活性剂,它主要由铜绿假单胞菌经发酵而产生,也属于糖脂类表面活性剂的一种。鼠李糖脂具有良好的表面活性和生物活性,可显著降低水的表面张力,改变固体表面的润湿性,具有乳化、破乳、洗涤、分散与絮凝、抗静电等优良性能,同时鼠李糖脂对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌具有较高抑菌活性,可应用于生物修复、医疗、农业、食品、日化等工业领域。目前已有多家外企实现了鼠李糖脂的规模化生产及应用,如德国henkel、日本saraya  co.,ltd.、lion corporation、比利时ecover等。

  氨基酸型表面活性剂是一类可再生物质来源的绿色表面活性剂,主要原料为氨基酸和脂肪酸,为生物基表面活性剂的一种。氨基酸型表面活性剂具有温和、对环境友好的特点以及良好的表面活性,已经逐渐在洗涤、个人护理和食品工业等领域得到应用,特别是在洁面、洗发、沐浴、牙膏等个护产品中,氨基酸表面活性剂满足了消费者对产品安全性和温和性的更高要求,被誉为“明星产品”。氨基酸表面活性剂还可作为食品添加剂应用于食品行业,作为药物载体或增效剂应用于医药行业。目前氨基酸表面活性剂市场规模增长稳健,中国市场消费量最大,约占全球市场的1/3。根据qyr数据:预计全球氨基酸表面活性剂市场规模到2025年底将达到3.39亿美元。氨基酸表面活性剂的主要生产厂家有日本味之素、中狮化学、天赐、长沙普济生物等,行业集中度高。

  在生物基表面活性剂方面,烷基糖苷(apg)是20世纪90年代发展起来的新一代非离子表面活性剂,烷基糖苷不使用石油衍生产品,其主要原材料脂肪醇和葡萄糖均来自天然可再生资源。apg具备阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的许多优良性能,如泡沫丰富、刺激性低、无毒、可完全生物降解等,可在洗涤剂、化妆品、生化、食品、农化等行业应用,例如apg在洗衣液配方中可改善纤维,特别是棉织品的柔软性。在农化领域应用于草甘膦助剂,具有优异的增效作用。目前apg的主要生产厂家有basf(前科宁产品)、上海发凯、晨化股份等,2021年国内产能利用率约60%,市场竞争较为激烈。

  半生物基表面活性剂为部分生物基,部分石化基的表面活性剂,代表产品为脂肪醇聚氧乙烯醚(简称aeo)、脂肪醇醚硫酸钠(简称aes)等油脂基产品。aeo和aes为最常用的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂,主要原材料为脂肪醇和环氧乙烷,其中脂肪醇为植物来源,环氧乙烷为化石来源,广泛应用于日化、纺织皮化、农化等行业,近年来国内年均产销量约50万~60万吨,分别占非离子表面活性剂总量及阴离子表面活性剂总量的半壁江山。


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