כמעט כל דבר ביפן מתחיל באורז. אבל הסיפור מאחורי המצאת חומת המגן העיקרית נגד לחות באריזות מזון מתחיל דווקא בכותנה, או יותר נכון בעובדה שכותנה יותר עמידה למים מליחים מאורז. זו הסיבה שהכפר היפני הקטן קוראשיקי, שהיה מוקף ביצות מליחות – התמחה במשך מאות שנים בגידול כותנה. משם התפתח הכפר למרכז תעשייתי לייצור טקסטיל. ב-1926 הוסיף מפעל הטקסטיל של הכפר קו לייצור וִיסְקוֹזָה (בעברית "זְהוֹרִית"), שכונתה אז 'משי סינטתי' או באנגלית Rayon. ההצלחה של המוצר הובילה להקמתה של חברת Kuraray, שילוב של שם הכפר Kurashiki עם שם המוצר Rayon. החברה החדשה ייצרה את הכימיקלים שדרושים לייצור הוויסקוזה ואיתה מעבדת מחקר שהתמקדה בשיפור התכונות שלהם.
עלייתם של הסופרמרקטים
שנות החמישים ביפן היו שנים של התאוששות ממלחמת העולם השנייה וצמיחה כלכלית מואצת שאחד מסממניה היה התפשטות של סופרמרקטים. אלו דרשו אריזת מזון קלת-משקל עם חיי מדף ארוכים. הבחירה בפולימר פולי-ויניל-אצטט (PVOH) למשימה החשובה הייתה טבעית, אלא שהתכונה הכי חשובה שלו – ההידרופיליות וספיחת לחות – הפכה את העיבוד שלו למורכב.
איך נולד ה-EVOH?
חמש עשרה שנים של ניסיונות פילמור מפרכים, שהתחילו ב-1957, הביאו את צוות המחקר למוצר תעשייתי. פריצת הדרך הראשונה הייתה המסקנה שאתילן מאפשר להגיע לשליטה הרצויה בתכונות החומר תוך שמירה על המבנה הגבישי הפלסטי. קופולימרים של אתילן היו יקרים בשנות השישים ולא היה פשוט לשלוט בהם, אבל צוות המחקר גילה, כמעט בטעות, שקופולימר של אתילן ויניל אלכוהול מצטיין בתכונות חסם מעולות לאדי מים וחמצן תוך שליטה על התכונות ההידרופיליות של הפולי-ויניל-אצטט.
ה-EVOH נולד, אבל הדרך לחומר גלם מסחרי עדיין הייתה ארוכה. תחום אריזות הפלסטיק היה עדיין בחיתוליו וההשקעה בהקמת מפעל ייצור בקנה מידה תעשייתי הייתה עצומה. רק ב-1972 הושק בהצלחה החומר שנקרא EVAL.
במקביל לעבודת הפיתוח שנעשתה ב-Kuraray, עבד צוות חוקרים יפני נוסף השייך לחברת Nippon Gohsei, על פיתוח יריעות PVOH מסיסות במים. הם הראשונים שהצליחו לסנטז חומצה אצטית ביפן, וב-1973 רשמו את המותג Soranol כמתחרה ל-EVOH של Kuraray. לחברה לקח כמעט עשור להשתלט על תהליך הייצור המורכב ב-1984 החלה החברה לייצר כ-1,800 טון בשנה. ב-2004, כשהשתלט תאגיד מיצובישי על החברה, כבר ייצר המפעל 10,000 טונות יחד עם שני מפעלים נוספים שנפתחו בארה"ב ובריטניה.
סוד הצלחתו של ה-EVOH
שני גורמים טכנולוגיים עיקריים תרמו להצלחה המסחררת של ה-EVOH: האחד היה נקודת ההיתך הנמוכה שלו – בין 200 ל-220 מעלות שאפשרה שיחול ותרמופורמינג של החומר; השני היה פיתוח שיטת הקו-אקסטרוזיה שאפשרה לשלב יריעה דקה של EVOH ללא צורך בלמינציה. שילוב ה-EVOH עם פוליפרופילן (בעיקר BOPP) ופוליאתילן סיפק הגנה מפני לחות ואפשר לשמר את רמת החסמות שלו.
מרחיבים אם השימוש ב-EVOH
שני תחומים עיקריים תרמו להתרחבות השימוש ב-EVOH: הראשון – ההצלחה בפיתוח מיכלי דלק פלסטיים בארצות הברית שחייבו רמת חסם גבוהה כדי למנוע דליפה של גזים דליקים. השני – התרחבות המודעות הסביבתית באירופה שחייבה מציאת חלופות טובות לאריזות מבוססות PVC ו-PVDC. התוצאה הייתה הקמה של מפעלים לייצור EVOH בארה"ב ואירופה.
צריכה עולמית ויצרניות ה-EVOH העולמיות
יישומי אריזות המזון מהווים כיום כ-70% מהשימוש ב-EVOH. שימוש נוסף הוא ביריעות לחיטוי קרקע בחקלאות. בעשרים השנים האחרונות נראית עלייה של יותר מפי שלוש בצריכת ה-EVOH בעולם, מ-60 אלף טונות ב-2002 לרמה של 200,000 טון ב-2021. הגידול משקף צמיחה שנתית של 10%.
לתשעת המפעלים בעולם יש כיום כושר ייצור מוערך של 250 אלף טונות בשנה הנשלטים בידי שלושה תאגידים אסיאתיים – Kuraray, Mitsubishi והתאגיד הטאייוואני CCP (Chang Chun Petrochemical), שיחד עם מערך ההפצה של חברת Arkema הצרפתית השיקה את Evasin.
כיום ארה"ב צורכת למעלה מ-45% מה-EVOH שמיוצר בעולם, אירופה היא השוק השני בגודלו עם 30% ויפן וסין מהוות 9% כל אחת. למרות שמדובר באחד מחומרי הגלם הפלסטיים הוותיקים בעולם, הידע שנדרש לייצר EVOH וההשקעה הראשונית שמוערכת ב-9,000 דולר לטונה תפוקה, מהווים חסם כניסה משמעותי וכל הרחבות הייצור מבוצעות על ידי שלושת השחקניות הקיימות.
איך הגענו למחירים גבוהים ומחסור מתמשך ב-EVOH התוקע את ענף האריזות?
השתלשלות האירועים שהובילה למחסור הגדול ב-EVOH היא דוגמא עגומה ומוצלחת במיוחד לחוק מרפי שטוען שכל דבר שיכול להשתבש, אכן ישתבש. מאחר ומדובר בשורה ארוכה של משברים, נמספר אותה להלן לנוחות הקוראים.
מחירי חומרי הגלם הפלסטיים, שהתרסקו יחד עם מחירי הנפט הגולמי עם פרוץ מגיפת הקורונה, התאוששו במהירות מפתיעה ברגע שהעולם התעשייתי הבין את היפוך המגמות בתרבות הצריכה העולמית שהובילו הסגרים.
השמועה על אישור החיסונים (1) הזניקה את הביקושים והיצרנים הגיבו בהקצאת כמויות והעלאת מחירים שהביאה את מחיר ה-EVOH באסיה בדצמבר 2020 לרמה של 7,900 דולר לטונה. סופת ההוריקן לורה (2) שפקדה את מפרץ מקסיקו תרמה להעלאת מחירי חומרי הזינה בארה"ב ואירופה ודחפה את המחיר כלפי מעלה.
ברבעון הראשון של 2021 השביתה לחלוטין סופת הקור יורי (3) את התעשייה הפטרוכימית האמריקאית, כשאת הפגיעה החמורה ביותר חוותה השרשרת הערכית הוינילית המספקת את המונומר הוינילי (VAM). ההשבתה כללה גם את המפעל של Kuraray בארה"ב. המלאי העולמי של מונומר ויניל אצטט הלך והצטמצם והסוחרים הזדרזו להזמין כל כמות אפשרית של חומר במורד שרשרת הייצור. מחירי ה-PVC הוכפלו, ובעקבותם עלו מחירי ה-EVA, ה-PVOH וה-EVOH בשיעור של 180 עד 200 דולר לטונה.
המחסור ב-VAM וחומצה אצטית החמיר עם החלטת הממשל הסיני לכפות צמצום תפוקות של ייצור בסין כחלק ממדיניות "השמיים הכחולים" (4) לקראת אולימפיידת החורף בבייג'ין. גם הכמויות של חומר הזינה שכן יוצרו באסיה התקשו להגיע במועד לאירופה כתוצאה מהמשבר בתובלה הימית בעקבות הסתימה בתעלת סואץ (5) שיצרה הספינה "אבר-גיוון".
ברבעון השלישי של 2021 נדמה היה, למשך כמה שבועות, שייצור חומרי הזינה בארצות הברית מתחיל להתאושש וזרימת הסחורות מאסיה משתפרת. מחירי ה-EVOH ירדו לרמה של 5,900 דולר לטונה לא כולל הובלה ימית מיוסטון טקסס. אבל אז הגיעה סופה נוספת – הוריקן איידה (6) – למפרץ מקסיקו ואילצה את היצרנים באזור לואיזיאנה להשבית שוב את הייצור.
בכל אותה העת המשיכו גלי המגיפה להכות באזורים שונים בעולם, מדיניות הסגרים דחפה את המעבר העולמי למסחר מכוון (7) שרק הגביר את הביקושים לאריזות מזון וציוד היגייני רפואי עם רמות חסם גבוהות ללחות וחמצן. ההתעקשות של הממשל הסיני על מדיניות "אפס-קוביד" (8) הובילה לסגירת נמלים מרכזיים בסין ותרמה לעלייה במחירי ההובלה הימית. רמות מחיר של 5,200 לטונה באסיה בסוף 2021 גרמו ללקוחות רבים לדחות הזמנות בתקווה שהמחירים ירדו לפני השנה החדשה הסינית בפברואר 2022.
אלא שהביקושים המשיכו לעלות ומשבר האמון של הלקוחות באמינות זמני האספקה (9) גרמה להם להגדיל הזמנות בסדרי גודל במטרה להרחיב מלאי ביטחון. צונאמי ההזמנות גרם למחירי ה-EVOH בהודו לעלות ל-7,570 דולר לטונה בדצמבר 2021, ודחף את מיצובישי להכריז על עליית מחיר חריגה של 500 אירו לטונה בנובמבר 2021, מהלך שהוביל את מחיר הייצוא מאנגליה ל-5,900 דולר כשמחיר הייצוא מאנטוורפן מגיע ל-6,190 דולר.
במהלך הרבעון הראשון של 2022 כבר היה ברור שהפער ההולך ומתרחב בין הביקוש וההיצע ל-EVOH בעולם, יחד עם המשבר האנרגטי (10) שהקפיץ את מחירי הגז באירופה ימשיך להוביל את המחירים כלפי מעלה. מחירי הייצוא מארה"ב הגיעו במרץ ל-6,445 דולר לטונה בעקבות העלאת מחיר של 5% בפברואר והעלאה נוספת של 2% במרץ.
המלחמה באורקאינה (11) החמירה את המשבר האנרגטי והובילה להחרפה נוספת של המחסור ב-VAM וחומצה אצטית בעולם. במקביל למלחמה באירופה החלה התפרצות של זן האומיקרון בסין (12) שהובילה סגרים נרחבים על אוכלוסייה של יותר מ-200 מיליון איש, כולל שנחאי על 25 מיליון תושביה, שכולם שוחרי משלוחי מזון-מכוון.
למרות ניסיונות של מדינות המערב לצנן את האינפלציה הדוהרת (13), מחיר חבית הנפט והמשך המשבר במחירים ובאמינות של ההובלה הימית בעולם הובילו את שלושת יצרני ה-EVOH להכריז על העלאת מחיר רבעונית נוספת בשיעור של 10%.
אז מה יהיה? קיימות, חדשנות, תחרות? כנראה שמעט מדי מכולם
גם אם יונת השלום תפתיע ותפרוש כנפיים מעל אוקראינה, נראה שייקח לפחות שנה – נטולת משברים משמעותיים – עד שענף הויניל-אצטאט יחזור לרמה מאוזנת של ביקוש מול היצע. מנגד, חשוב לזכור שאל מול המחסור העולמי והמחירים המאמירים פועלים כוחות לא מבוטלים של מיתון עולמי מחד ודרישה הולכת וגוברת להחליף פתרונות אריזה רב-שכבתיים בפתרונות שמבוססים על חומר בודד או חומרים ממוחזרים \ מתכלים \ ביו-פולימרים.
פתרונות חליפיים ל-EVOH
במסגרת המהלכים הללו פיתחו המדענים של Nippon Gohsei קופולימר BVOH שהם מכנים Nichigo G-Polymer. מדובר בבוטאנדיאול-ויניל-אלכוהול שמאפשר שליטה גם על רמת הגבישיות וגם על רמת הלכידות (קוֹהֵסִיבִיות) של החלק שאינו גבישי בפולימר הויניל-אלכוהולי. מדובר בביו-פולימר עם רמת חסם גבוהה במיוחד יחד עם היכולת להשתלב ביריעות מתכלות – והמחיר, בהתאם.
במקביל פועלת קבוצת חברות שכוללת את Dow ואת יצרנית הדיו Sun Chemicals לפתח יריעות עם חסם מבוסס אלומיניום-אוקסיד וציפוי דמוי-דיו שאמורות לספק רמת הגנה בפני לחות וחמצן שתשתווה לזו שמעניק ה-EVOH.
יצרנית הניילון הספרדית Nurel טוענת שפתיחה ביו-פולימר בשם INZEA® F18C שמשתווה בתכונות החסם שלו ל-EVOH. גם יצרנית הפולימרים המתחדשים ההולנדית Avantiumפועלת להקים מפעל לייצור ביו-פוליאסטר המכונה PEF, שאמור לספק רמת חסם גבוהה בהרבה מזו של ה-PET. ה- PEFאמור להגיע ללקוחות קצה כבר ב-2024 אבל מדובר עדיין בכושר ייצור שנתי של 5,000 טון. לטענת Avantium ליריעות הראשונות שיוצרו במעבדה יש רמת חסם לחמצן גבוהה פי 10 מזו של PET, רמה גבוהה פי 15 לדו-תחמוצת הפחמן ורמה גבוהה פי 2.5 לאדי מים. בניגוד ל-EVOH, רמת החסם לא מושפעת משינויים ברמת הלחות. לבסוף, ישנן תוכניות בערב הסעודית ללכת בעקבות טאייוואן – גם ערב הסעודית היא יצרנית רצינית של ויניל-אצטט, וגם שם לוטשים עיניים לאחוזי הרווחיות וקצב הצמיחה הדו-ספרתי המרשים של ה-EVOH.
למידע נוסף,
סורפול: עפר שורק, [email protected]
