Предполагается, что к 2020 году мировой спрос на полистирол достигнет 23,5 млн. тонн в год. Рынок испытал на себе последствия такого роста, особенно в отношении экологических показателей производственных процессов.
В Бразилии для преодоления негативных последствий такого расширения используются возобновляемые источники энергии. В этом исследовании этот вопрос рассматривается для производства бразильских полистирольных смол, полистирола общего назначения (GPPS) и высокопрочного полистирола (HIPS). Исследованы также эффекты замены ископаемого этилена на альтернативу, основанную на биотехнологии.
Оценка времени возможного использования применяется для десяти различных проб с различными технологическими подходами к производству возобновляемого этилена и альтернативой получению биоэтанола, которая учитывает экспорт электроэнергии.
Ископаемые GPPS и HIPS показывают лучшие показатели, чем частично возобновляемые источники энергии, с точки зрения изменения климата (CC), подкисления суши (TA), фотохимической окислительной формации (POF) и истощения воды (WD). Исключение составляет ископаемое истощение (FD), несколько предсказуемый результат. Основные экологические нагрузки, связанные с возобновляемыми источниками энергии, связаны с производством сахарного тростника. Полибутадиен не оказывает большего влияния на HIPS по сравнению с GPPS. В отличие от этого, ADHP была более экологичной для WD из-за меньших потерь воды и с точки зрения CC, благодаря выгодному балансу ископаемого CO2 эквивалента в сельском хозяйстве. Что касается получения этилена из этанола, технология адиабатического обезвоживания (AD) потребляет меньше сахарного тростника, чем адиабатическое осушение при высоком давлении (ADHP), что приводит к увеличению потребления природного газа и этилена в производстве TA и POFural.
Экспорт электроэнергии является экологической возможностью, поскольку он может компенсировать некоторые негативные воздействия, связанные с возобновляемым источником. Согласно прогнозу "от колыбели до могилы", частично возобновляемые смолы демонстрируют более благоприятный баланс углерода. Эта разница возрастает при рассмотрении секвестрации и биогенных выбросов углерода.
Полистирол (PS) - это термопластичный полимер, изготовленный из стирола, жидкого углеводорода, который добывается из нефти.
Гомополимеры стирола имеют сверкающий внешний вид и часто бывает прозрачным и называется полистиролом общего назначения (GPPS). Из-за хрупкости GPPS, стирол также может быть полимеризован в присутствии полибутадиена для получения более устойчивой смолы, так называемого высокопрочного полистирола (HIPS). GPPS и HIPS имеют широкий спектр применения, который включает в себя следующее: упаковка, электронное оборудование, мебель, машины и транспорт.
Мировой спрос на PS имеет совокупный годовой темп роста (CAGR) на 1,4% в десятилетие после 2000 года, в результате чего составил 14,9 млн. тонн в 2010 году. В ближайшие годы на этом рынке ожидается еще более впечатляющий рост и таким образом он достигнет общего уровня спроса в размере 23,5 млн. тонн к 2020 году.
Компании изучили последствия такого расширения, особенно в отношении экологических показателей производства PS. Во многих случаях для этих оценок использовался анализ цикла использования.
При применении к различным полимерам GPPS, HIPS, полимолочная кислота - PLA, полиэтилентерефталат - PET и др. результаты LCA показали, что стадия производства является основным источником проблем с экологической точки зрения, поскольку этот тот этап, который сильно зависит от источников энергии.
Озабоченность рынка экологическими вопросами побудила компании полимерного сектора искать альтернативы, которые позволили бы их продукции меньше зависеть от ископаемых ресурсов и стать более экологически устойчивыми. Таким образом, появилась перспектива обращения вспять тенденции к возобновляемым источникам, и потенциальные экологические выгоды от этих поправок были вновь рассмотрены, и использование ископаемых ресурсов не является причиной ухудшения характеристик воздействия на окружающую среду.
В Бразилии включение возобновляемых источников энергии в производство полимеров происходит в экономичном масштабе во время производства "Зеленого полиэтилена", в котором этилен (C2H4) получают из этанола сахарного тростника.
Хотя технология обезвоживания этанола доминирует в Бразилии с начала 1980-х годов, лишь в 21 веке бразильские нефтехимические компании проявили эффективный интерес к этому процессу из-за снижения стоимости сахарного тростника в Бразилии на внутреннем рынке и роста мировых цен на нефть. В процессе консолидации рынка компании предприняли попытку использовать тот же путь, что и для производства других смол, а именно подход " Частично возобновляемого полистирола ".
Однако реальное влияние возобновляемых источников энергии на воздействие производства полимеров на окружающую среду в литературе четко не описано.
Экспорт электроэнергии путем сжигания биомассы в когенерационных установках высокого давления открывает благоприятные возможности для окружающей среды, поскольку это позволяет может уравновесить некоторые из негативных последствий, связанных с этим с возобновляемым маршрутом.
Кроме того, если вопрос многофункциональности продуктовой системы рассматривается с точки зрения метода замещения, определяющего избегаемый процесс с последующим его замещением. Во избежание воздействия, будут достигнуты различные результаты по частично возобновляемым смолам. Такой анализ является естественным методологическим шагом в деле этого исследования.
Наконец, с точки зрения перехода от колыбели к могиле, частичное возобновление смолы представляют собой более благоприятный баланс ископаемого углерода по сравнению с невозобновляемыми аналогами. Эти различия еще более заметны при рассмотрении секвестрации и выбросов биогенного углерода.