Полный отчет по биопластикам на английском языке доступен для загрузки по адресу: From the plastics present to a sustainable future.
Биопластики существуют уже более ста лет, так как первый биопластик был изобретен в конце XIX века Александром Парксом. Он был дорогим и легко ломался, а проблемы с контролем качества поспособствовали тому, что этот материал не получил широкого признания.
Сегодня пластик является основным материалом не только для потребительских товаров, но и для широкого спектра отраслей, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, электронику и здравоохранение. Несмотря на то, что пластик останется популярным из-за своей долговечности, универсальности и экономичности, нельзя не признать проблемы, связанные с глобальным потреблением пластика и пластиковыми отходами. Потребители, предприятия и органы государственной власти признают, что сокращение отходов не может быть единственным решением большой проблемы.
Биопластик вновь становится надежной альтернативой. Сегодня мировое производство биопластиков — это лишь небольшая часть по сравнению с более чем 359 млн тонн ежегодно производимого пластика. В 2019 году мировое производство биопластиков составило 2,11 млн тонн. Ожидается, что рост будет скромным и достигнет 2,43 млн тонн в 2024 году, что по-прежнему составит менее 1 % ежегодного производства пластика.
Используя определение биопластика как растительного, биоразлагаемого или компостируемого, мы создали набор данных о запатентованных инновациях, в котором рассматривались упаковочные решения в целом. Чтобы более тщательно проанализировать инновационные тенденции в области биопластиков, мы также подробно рассмотрели упаковочные решения, специально предназначенные для пищевой промышленности, производства напитков и косметики, то есть, наиболее близкие к потребителю и являющиеся сегодня крупнейшими источниками отходов одноразового пластика.
На Рисунке 1 ниже мы видим растущий интерес к биопластиковым материалам как к замене традиционных полимеров на нефтехимической основе в цепочках поставок упаковки. На продукты питания, напитки и косметику приходится чуть менее половины всей патентной деятельности в сфере биопластиковой упаковки. Говоря об общей тенденции, инновации в области биопластика для упаковки в целом и для упаковки продуктов питания, напитков и косметики очень тесно взаимосвязаны. Кроме того, они в большой степени соотносятся с общим ростом объема патентов, наблюдаемым во всех регионах и в любой технической области. Объем патентов значительно вырос в последние 15 лет, в основном за счет роста в материковом Китае, Тайване и Южной Корее.
Количество изобретений в сфере а) биоразлагаемых или компостируемых полимеров или биопластиков с упоминанием об использовании упаковки и b) в подгруппе а) изобретений, дополнительно относящихся к использованию упаковки для продуктов питания, напитков и косметики.
Количество изобретений в сфере биопластиков для упаковки продуктов питания, упаковки напитков и упаковки косметики.
Как показано на Рисунке 2, сектор упаковки для продуктов питания является наиболее активным из трех секторов и растет наиболее быстрыми темпами. С 2015 года было зарегистрировано почти 60 % изобретений в сфере биоразлагаемой/компостируемой или биотехнологической упаковки для продуктов питания по сравнению с почти 40 % изобретений в сфере упаковки для косметики. Если инновации в области биопластиковой упаковки для ходовых потребительских товаров в целом не опережают общие тенденции инноваций, то инновации, касающиеся использования косметики, еще более слабо развиты. Мы можем зафиксировать всего лишь 137 изобретений во всем мире, количество новых заявок на изобретения от 9 до 29 в год и отсутствие признаков роста или ускорения изобретательской деятельности.
Набор данных классифицирован в соответствии с подтехнологиями, ориентированными на выгоду или преимущество (см. Рисунок 3). В области биопластиков основное внимание уделяется механическим свойствам материалов. Это ожидаемо. Еще один аспект — это затраты. Чтобы эти материалы были конкурентоспособны по отношению к существующим материалам на основе нефти, они должны производиться с соответствующими экономическими показателями.
Анализ подходов и преимуществ, упомянутых в категории DWPI Advantage для биопластиковой упаковки продуктов питания, напитков или косметики.
Все заявки на патент согласно Derwent World Patents Index в отношении биопластиковой упаковки продуктов питания, напитков или косметики, классифицированной по типу организации.
На Рисунке 4 мы классифицировали все организации в наборе данных по их роли в этой цепочке поставок (научное сообщество, материаловедение, производитель упаковки, фирма из сектора товаров повседневного спроса). Рисунок дает возможность создать профили биопластиков с точки зрения зрелости в жизненном цикле инноваций. Этот анализ показывает, что изобретательский пик в настоящее время наблюдается в поставках материалов и оборудования, а второй пик — у производителей упаковки. Фирмы из сектора товаров повседневного спроса и производители косметики занимают последнее место в распределении объемов. Научное сообщество играет важную роль в формировании этой индустрии.
Модель технической разработки биопластиковой упаковки для продуктов питания, напитков и косметики; средняя сила изобретения по сравнению со средним возрастом изобретения; квадрантный анализ на основе показателей (от верхней части слева по часовой стрелке) «сильнее-старше», «сильнее-младше», «слабее-младше» и «слабее-старше». Источник: Derwent World Patents Index.
Как показано на Рисунке 5, основная разработка связана с биоразлагаемостью самих материалов и факторами прямых финансовых затрат (нижний левый квадрант). Первая волна сильных прав интеллектуальной собственности (верхний левый квадрант) связана с компостируемостью, производственными решениями и обеспечением прочности (в основном, в отношении устойчивости к окислению и воде). В настоящее время основное внимание в области инноваций биопластика для сектора товаров повседневного спроса уделяется механическим свойствам материалов. Примечательно, что именно эти решения позволят гораздо шире его использовать для потребительских нужд. В итоге, все больше возникающих технологий связано со специализацией биопластиковой упаковки, так как они задействуются для конкретных применений. Например, как разрушаются материалы при воздействии влажных или скоропортящихся продуктов, таких как мясо или рыба, и происходит ли это, как долго они изменяются с точки зрения безопасности продуктов и происходит ли это, и можно ли добавлять асептические или антибактериальные свойства или использовать другие микробиологические факторы.
Хотя в последние годы потребители все больше осознают недостатки традиционного пластика, данные о товарных знаках показывают, что компании по-прежнему не спешат переходить на перерабатываемые и биоразлагаемые продукты. Принимая во внимание заявки на товарные знаки, подаваемые каждый год в Ведомство США по патентам и товарным знакам (USPTO) и Ведомство по интеллектуальной собственности Европейского союза (EUIPO), см. Рисунок 6, можно сделать вывод, что термин «пластик» появляется все чаще, при этом только в очень небольшом количестве заявок продукт описывается как биоразлагаемый или перерабатываемый.
Заявки на товарные знаки, подаваемые с 2000 по 2019 год в USPTO и EUIPO, на основе данных SAEGIS CompuMark. Источник: SAEGIS.
Как показал наш отчет, развитие разработок и рынка биопластика все еще находится в зачаточном состоянии. В настоящее время большое внимание к механическим свойствам биопластика не удивительно. Парадокс долговечности означает, что механическая прочность биопластика продолжит быть основной целью изобретений. Вопросы, связанные с инфраструктурой, такие как отсутствие подходящих вариантов переработки и средств компостирования биопластика, подразумевают, что биопластик вызывает сегодня проблему отходов, так же как и пластик. Что характерно, наши данные о товарных знаках подчеркивают, что коммерческое предложение биопластиков пока не является привлекательным. Поскольку в настоящее время нет доминирующего игрока на рынке биопластиков, он по-прежнему является очень доступным. Мы считаем, что инновации в области биопластиков по-прежнему представлены в объеме, недостаточном для решения масштабной проблемы, с которой мы сталкиваемся.
Полный отчет по биопластикам на английском языке доступен для загрузки по адресу: From the plastics present to a sustainable future.
