# Биооснованные полиолы и биополиуретаны Возобновляемые гидроксилсодержащие строительные блоки из растительных масел, лигнина и жидкого орехового масла кешью, заменяющие нефтехимические полиолы и изоцианаты в эластичных пенах, покрытиях, TPU и эластомерах — замыкая углеродный контур рынка полиуретанов объёмом более $90 млрд. Source: https://bioecon.ru/technology/bio-based-polyols-biopolyurethanes/ Updated: 2026-08-18 ## Обзор и цепочка создания ценности Маркеры: [EC: USDA BioPreferred + ограничения на изоцианаты REACH/ECHA ЕС + масс-баланс ISCC PLUS | OECD: Биооснованные материалы, промышленная биотехнология | Regulator: EPA (США), REACH (ЕС)] Биооснованные полиолы — это гидроксилсодержащие интермедиаты, синтезируемые введением –OH-групп в триглицериды растительных масел (соевое, касторовое, рапсовое, льняное) либо в альтернативные ароматические виды сырья (лигнин, жидкое масло скорлупы кешью CNSL). При реакции с (био-)изоцианатами они образуют биополиуретаны — эластичные и жёсткие пены, термопластичные полиуретаны (TPU), покрытия, клеи и эластомеры — на 30–100% состоящие из возобновляемого сырья по сравнению с нефтехимическими аналогами. Линейки полиолов на основе натуральных масел, такие как Sovermol от BASF, обычно имеют 80–100% биосодержания, а удлинители цепи на базе био-PDO снижают выбросы парниковых газов от колыбели до ворот на величину до 86% по сравнению с ископаемым PDO. Мировой рынок полиуретанов, по прогнозам, превысит $90 млрд к 2026 году, а только сегмент соевых полиолов в США вырастет с $487,6 млн (2026) до $1 033 млн (2035) при среднегодовом темпе роста 8,70% — поэтому даже частичная замена на биосодержание смещает объёмы закупок на миллиарды долларов. Гидроксильные числа настраиваются в диапазоне 50–240 мг KOH/г под задачи эластичных пен, жёсткой изоляции или покрытий. Ключевые направления биооснованных полиолов и биополиуретанов: 1. **Полиолы из растительных масел (соевые / касторовые / рапсовые / полиолы из отработанных масел UCO):** эпоксидирование ненасыщенных жирных кислот с последующим кислотно-катализируемым раскрытием кольца спиртами или диолами — магистральный маршрут, дающий полиолы с биосодержанием >80% для эластичных пен, матрасов и автомобильных сидений. 2. **Биооснованные диизоцианаты (био-PDI):** прецизионная ферментация лизина в 1,5-пентандиамин с последующим бесфосгенным превращением в пентаметилендиизоцианат — прорыв, устраняющий последнюю 100%-нефтехимическую половину полиуретана, реализованный в масштабе 50 тыс. т/год в Китае. 3. **Неизоцианатные полиуретаны (NIPU):** реакция циклических карбонатов (из эпоксидированных масел + связанного CO2) с биооснованными диаминами, полностью исключающая токсичную фосген- и изоцианатную химию — ответ ЕС на ограничения ECHA на изоцианаты. 4. **Лигниновые полиолы и полиолы из CNSL (ароматические биополиолы):** частичный гидролиз крафт/органосольвентного лигнина или этоксилирование карданола из жидкого масла скорлупы кешью, дающие жёсткий ароматический каркас с собственной огнестойкостью и экстремальной гидрофобностью для морских покрытий. ### Секторальная цепочка создания ценности ``` [растительные масла / лигнин / CNSL] ──> [эпоксидирование + раскрытие кольца] ──> [биополиолы (B2B)] │ (ОН-число 50–240 мг KOH/г) │ ▼ [био-PU пена / TPU / покрытие] <─── [реакция с био-PDI / NIPU] <─────────┘ ``` ### Уровни цепочки создания ценности | Уровень | Описание | Ключевые входы/выходы | |:---|:---|:---| | **Сырьевое обеспечение** | закупка сои, касторовых бобов, рапса, UCO, лигнина, CNSL | **Вход:** масличные семена, кастор-бобы, отработанные масла.
**Выход:** очищенные триглицериды. | | **Эпоксидирование** | надкислотное окисление C=C-связей до оксирановых колец | **Вход:** растительное масло, H2O2, муравьиная кислота, смола.
**Выход:** эпоксидированное масло. | | **Раскрытие кольца / синтез полиола** | кислотно-катализируемое раскрытие кольца с внедрением –OH-групп | **Вход:** эпоксид, спирт/диол, катализатор.
**Выход:** биополиол (заданное ОН-число). | | **Био-изоцианат / предшественник NIPU** | ферментированный пентандиамин → PDI, либо циклический карбонат | **Вход:** лизин, сахара, CO2, диамины.
**Выход:** био-PDI / циклический карбонат. | | **PU-реакция / вспенивание** | высок-pressure смешение полиола + изоцианата, либо NIPU | **Вход:** биополиол, био-PDI, катализаторы.
**Выход:** пена / эластомер / TPU. | | **Сертификация и контроль качества** | ASTM D6866 C14, масс-баланс ISCC PLUS, CertiPUR | **Вход:** отверждённые изделия, испытательные стенды.
**Выход:** сертифицированное био-PU изделие. | Сквозные технологии сектора: - **Химия эпоксидирования и раскрытия кольца (Epoxidation + Ring-Opening):** надкислота in situ из H2O2 и карбоновой кислоты на катионообменной смоле с последующим кислотно-катализируемым раскрытием оксирана — управляет ОН-числом и функциональностью. - **Ферментация био-PDO (Bio-PDO Fermentation):** прецизионная ферментация глюкозы кукурузного сиропа в 1,3-пропандиол (Susterra/Zemea), используемый как удлинитель цепи и полиол политриметиленэфиргликоля (PO3G). - **Масс-баланс ISCC PLUS (ISCC PLUS Mass Balance):** сертифицированный учёт по методу book-and-claim, распределяющий возобновляемое сырьё по био-атрибутированным маркам PU (Desmopan EC, Sovermol) на действующих активах. --- ## США США лидируют в сегменте соевых полиолов, опираясь на пояс переработки сои на Среднем Западе и федеральные преференции по закупкам в рамках USDA BioPreferred. ### лидерство в соевых полиолах, удлинители цепи на био-PDO, спрос со стороны автопрома и постельного сектора - **BiOH полиолы Cargill:** эпоксидированные/гидроксилированные соевые полиолы, поставляемые в эластичные пены для матрасов и автосидений (обивка Room & Board, сиденья Ford), замещая часть нефтехимического полиола. - **CovationBio PDO (бывш. DuPont Tate & Lyle):** 77 000 т/год био-PDO из регенеративной кукурузы Среднего Запада, переработка в Лаудоне (шт. Теннесси) — углеродный след ниже на 86% (4,41 кг CO2-экв.) относительно ископаемого PDO, 20 лет на рынке. - **Рынок соевых полиолов в США:** $487,6 млн в 2026 г., прогноз до $1 033 млн к 2035 г. при CAGR 8,70%, причём маршруты EPA TSCA Section 5 и USDA BioPreferred ускоряют переформулирование. --- ## КНР Китай — мировой хаб биооснованных диизоцианатов, превращающий касторовое масло и ферментированные диамины в первые в мире полностью биооснованные PU-эластомеры и пены. ### прорыв био-PDI, мега-заводы касторового масла, государственные субсидии зелёной химии - **Cathay Biotech (688065.SH):** прецизионная ферментация лизина в биопентандиамин (50 тыс. т/год, предшественник PDI) и длинноцепочечные дикарбоновые кислоты (115 тыс. т/год, DC10–DC18), а также биополиамиды (100 тыс. т/год); выручка за 3-й квартал 2025 г. — 2,545 млрд юаней (+14,9%), 494 патента. - **Заводы касторовых полиолов:** крупные предприятия в провинциях Чжэцзян и Цзянсу модифицируют касторовое масло в полиолы для глобальной цепочки устойчивых подошв обуви. - **Государственные субсидии:** проекты зелёной химии субсидируются в рамках программ по снижению углеродоёмкости промышленности, а стандарты GB по качеству воздуха в помещениях ужесточают требования к чистоте. --- ## ЕС ЕС лидирует в неизоцианатных полиуретанах (NIPU) и циркулярном сырье, что продиктовано ограничениями ECHA на токсичные изоцианаты в строительных пенах и покрытиях. ### НИОКР по NIPU, сырьё UCO/животные жиры, сертификация ISCC PLUS + OEKO-TEX - **Био-анилин + MDI от Covestro:** проект Bio4PURConti стоимостью €8,4 млн, финансируемый ЕС (июнь 2026 г.), нацелен на первый в мире непрерывный процесс био-анилина для MDI, сокращая до ~20 млн т/год мировых выбросов CO2 от ископаемого анилина; TPU Desmopan EC содержит до 60% биомассы углерода (след ниже более чем на 20%). - **Полиолы Sovermol от BASF:** полиолы на основе натуральных масел (рапс/кастор) с биосодержанием 80–100% для бесстворных промышленных, морских покрытий и покрытий ветрогенераторов. - **Циркулярное сырьё:** отработанное пищевое масло (UCO) и технические животные жиры эпоксидируют в полиолы, избегая конкуренции за землю с продовольственным сектором; стандарты OEKO-TEX Standard 100 и CertiPUR регулируют эмиссию эко-кожи и мебельных пен. --- ## Ведущие компании и научно-исследовательские институты | Компания / Институт | Страна | Ключевые продукты / платформы | Технологические особенности | Status 2026 | |:---|:---|:---|:---|:---| | **Cargill** | 🇺🇸 США | *BiOH соевые полиолы* | эпоксидированное соевое масло, эластичная пена | Commercial | | **CovationBio PDO** | 🇺🇸 США | *Susterra / Zemea био-PDO* | 77 000 т/год, CO2 ниже на 86% | Commercial | | **Covestro** | 🇩🇪 Германия | *Desmopan EC био-TPU, био-анилин MDI* | до 60% биомассы, Bio4PURConti | Commercial | | **BASF** | 🇩🇪 Германия | *Sovermol полиолы из натуральных масел* | биосодержание 80–100%, кастор/рапс | Commercial | | **Cathay Biotech** | 🇨🇳 Китай | *био-пентандиамин, длинноцепочечные диоксикислоты* | 50 тыс. т/год предшественника PDI, 688065.SH | Commercial | | **Jayant Agro-Organics** | 🇮🇳 Индия | *касторовые биополиолы (Vithal Castor Polyols)* | 90% доля VCPL (2026), NSE:JAYAGROGN | Commercial | --- ## Технологический стек и инновации Стек сочетает синтез олеохимических полиолов с новым поколением биооснованных мономеров жёсткого сегмента и неизоцианатных маршрутов. 1. **Маршрут эпоксидирования и раскрытия кольца (Epoxidation + Ring-Opening):** - надуксусная/муравьиная кислота in situ из 50% H2O2 на катионообменной смоле при 50–70°C переводит C=C-связи в оксираны. - раскрытие кольца метанолом даёт эластичные полиолы с низкой функциональностью; этиленгликоль или глицерин повышает функциональность для жёстких пен — ОН-число настраивается на 150 мг KOH/г. 2. **Жёсткие сегменты на био-PDO и био-PDI (Bio-PDO / Bio-PDI):** - ферментация кукурузной декстрозы в 1,3-пропандиол (полиол PO3G / удлнитель цепи) и ферментация лизина в 1,5-пентандиамин, превращаемый в пентаметилендиизоцианат. - пример: 50 тыс. т/год пентандиамина Cathay Biotech позволяет получать 100%-биооснованные PU-эластомеры; CovationBio PDO снижает выбросы ГГ на 69%, а потребление невозобновляемой энергии — на 60%. 3. **Неизоцианатные полиуретаны (NIPU):** - CO2-присоединённые циклические карбонаты из эпоксидированных масел реагируют с биооснованными диаминами, давая гидрокси-PU без фосгена и свободных изоцианатов. - остаточные –OH-группы улучшают адгезию к металлу и стеклу, что подходит для европейского строительства и покрытий в рамках ограничений ECHA. --- ## Цепочки создания ценности и производственные конвейеры ### Промышленный конвейер эластичной био-PU пены из соевого полиола (ASTM D3574 / DIN EN 1024) ``` ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 1. Очистка масла и контроль│ ───> │ 2. Эпоксидирование │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 4. Раскрытие кольца → полиол│ <─── │ 3. Промывка, нейтрализация, сушка│ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 5. А-компонент + вспенивание│ ───> │ 6. Отверждение + QA/QC │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ ``` #### Этап 1: Очистка масла и входной контроль Соевое масло фильтруют и отбеливают активированной глиной; йодное число должно превышать 120 г I2/100 г (ненасыщенность), а кислотное число оставаться ниже 1 мг KOH/г для защиты последующих катализаторов. #### Этап 2: Эпоксидирование триглицеридов Масло, муравьиную кислоту и катионообменную смолу загружают в реактор; 50% пероксид водорода дозируют в течение 3–4 ч при 60°C с рубашечным охлаждением — экзотерму удерживают ниже 85°C во избежание гелеобразующей полимеризации. #### Этап 3: Промывка, нейтрализация и вакуумная сушка Смолу отфильтровывают, эпоксидированное масло промывают деионизированной водой и нейтрализуют, затем сушат под вакуумом при 90°C / 50 мбар до содержания воды ниже 0,05%. #### Этап 4: Раскрытие кольца до полиола Эпоксид реагирует с метанолом или этиленгликолем над фосфорной кислотой при 120°C в течение 4 ч; избыток спирта отгоняют под вакуумом, а полиол настраивают на гидроксильное число ~150 мг KOH/г. #### Этап 5: Приготовление А-компонента и вспенивание Биополиол смешивают с водой (вспениватель) и аминным катализатором, затем соединяют с био-PDI изоцианатом в смесительной головке высокого давления при 150 бар и дозируют в форму при 50°C — время старта 10–15 с, время гелеобразования 40–60 с. #### Этап 6: Отверждение и QA/QC Сформованную пену извлекают из формы через 5 мин и отверждают 24 ч при комнатной температуре; стандарт ASTM D3574 охватывает плотность, прочность на растяжение и остаточную деформацию, а испытания во флуктуационных камерах подтверждают отсутствие эмиссии остаточных аминов и изоцианатов перед отгрузкой био-PU изделия.