친환경 플라스틱 PHA, 플라스틱의 미래를 바꾼다!

친환경 플라스틱 피에이치에이, 플라스틱의 미래를 바꾼다!

지금 바로 주변에 어떤 플라스틱 제품들이 존재하는지 한번 둘러보자. 평소에 의식하지 못했던 일상 곳곳에서 플라스틱이 아주 다양한 모습으로 널리 쓰이고 있다는 사실을 발견할 수 있을 것이다. 이처럼 유용하고 편리한 플라스틱이지만, 최근 환경오염의 주범으로 떠오르며 그에 대한 대안이 시급해지고 있는데. 그래서 오늘은 플라스틱의 미래를 새롭게 그려 나갈 친환경 플라스틱, PHA에 대해 알아보려 한다.

두 얼굴의 플라스틱

플라스틱은 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 정제해 에틸렌과 프로필렌 등의 화학성분을 만든 후, 이 물질들을 결합해 얻은 폴리머를 가공해서 만들어진다. 이름은 고대 라틴어의 PLASTICUS, ‘모양을 낼 수 있는’의 어원에서 유래되었는데. 압출, 사출 등의 가공으로 성형이 자유로운 플라스틱의 성질이 담겨 있다.

플라스틱 생산량은 1950년에 150만 톤이었던 것에 비해 2020년에는 약 4억 톤으로 70년 사이 무려 약 250배 이상 증가했다.

플라스틱 생산량은 1950년에 150만 톤이었던 것에 비해 2020년에는 약 4억 톤으로 70년 사이 무려 약 250배 이상 증가했다. 이처럼 전 세계 플라스틱 생산량이 지속해서 늘어나는 만큼 폐플라스틱에 대한 고민이 깊어지고 있다. 일반적으로 자연계 폴리머 물질들은 미생물에 의해 분해되는 반면, 대부분의 플라스틱은 미생물이 분해할 수 없는 화학구조를 가지고 있어 오랜 시간이 지나도 썩지도, 분해되지도 않는다는 치명적 단점을 가지고 있기 때문이다. 그래서 최근에는 가격이 조금 비싸더라도 환경을 위해 친환경 생분해 플라스틱 사용에 대한 움직임이 커지고 있는데. 과연 친환경 플라스틱이 우리 삶을 바꿔줄 수 있을지, 한국을 넘어 세계 최고 화이트바이오 기업으로 성장하고 있는 CJ제일제당의 전문가에게 직접 물어보았다.

친환경 플라스틱의 종류

씨제이제일제당 화이트바이오 폴리머 에이피팀 김병학 님
CJ제일제당 White BIO Polymers AP팀 김병학 님

Q. 인류는 환경을 위해 꾸준히 친환경 플라스틱 기술을 개발해 왔다. 그렇다면 지금까지 개발된 친환경 플라스틱은 어떤 종류들이 있는지 궁금하다.

김병학 님(이하 ‘김’): 플라스틱은 사용되는 원료와 생분해 여부에 따라 4개 범주로 나눌 수 있다. 원료는 친환경이지만 자연에서 썩지 않는 바이오PE, 산업 설비에서 고온 고습 조건에서만 썩는 PLA가 있으며, 반대로 땅에서 분해 가능한 PBAT도 있는데 유한 자원인 화석연료를 사용해 화학공정으로 만들고 바다와 같은 환경에서는 썩지 않는다는 아쉬움이 있다.

피에이치에이는 재생가능한 식물성 원료를 활용해 바이오 공정으로 제조하고, 자연 분해되는 궁극의 친환경 소재이다.

Q. 자연의 원료로 만들어 사용 후에는 땅과 바다, 자연 속에서 100% 생분해되는 완벽한 플라스틱은 아직 발견 못한 것인가?

김: PHA라는 물질이 있다. 재생가능한 식물성 원료를 활용해서 바이오 공정으로 제조하고, 해수에서 6개월 이내에 분해되며 땅에서도 당연히 자연 분해되는 친환경 소재이다. PHA가 결국 우리가 찾는 궁극의 친환경 플라스틱인 것이다.

100년 만에 다시 떠오른 PHA

피에이치에이는 무려 100년 전인 1920년대 후반 프랑스 파스퇴르 연구소에서 일하던 미생물학자 르모네가 처음 발견했다.

PHA는 미생물이 에너지원으로 사용하기 위해 세포 안에 축적한 고분자 물질로, 이는 무려 100년 전인 1920년대 후반 프랑스 파스퇴르 연구소에서 일하던 미생물학자 르모네가 처음 발견했다. 하지만 활용도가 낮고 다루기 까다로웠던 PHA는 초기에 의료용과 같은 용도로만 주로 연구가 진행되었고, 결국 1930년대부터 시장을 장악한 것은 질기고 튼튼한데다 생산 비용도 저렴한 석유계 플라스틱이었다.

그런데 한 세기가 지난 지금은 상황이 달라졌다. 국제사회는 환경을 오염시키는 국가에 규제를 가하기 시작했으며, 최근 유엔은 2024년 말까지 세계 첫 플라스틱 오염 규제 협약을 만들기로 합의했다. 기업들은 가정과 땅, 바다에서 온전히 분해돼 자연으로 회귀하는 유일한 플라스틱인 PHA의 큰 가능성을 발견했고, PHA가 가져올 미래 가치에 주목하기 시작했다. PHA 같은 바이오플라스틱을 포함해 생물 자원을 원료로 산업용 소재나 바이오 연료 등을 생산하는 사업을 화이트바이오 산업이라고 하는데. 세계 바이오플라스틱 시장 규모는 2023년 약 39억 불로 예측되고 앞으로도 지속해서 증가할 것으로 예상된다.

CJ제일제당의 PHA 글로벌 경쟁력

씨제이제일제당은 에이피에이치에이 생산 기술과 특허를 전 세계에서 유일하게 보유하고 있다.

Q. 화이트바이오 분야에 전 세계의 주목이 이어지면서 플라스틱 석유화학 및 발효 전문 기업들이 기술 확보와 생산을 위해 치열한 경쟁을 펼치고 있는데. CJ제일제당 역시 PHA를 주력으로 화이트바이오 산업을 선도하고 있다고 들었다.

김: 환경오염을 해결하기 위한 대안으로 화이트바이오 산업의 관심은 매우 높아졌지만, 시장 규모나 기술, 생산역량 측면에서 산업 성숙도는 아직 낮은 편이다. 하지만 최근 전 세계 선진국을 필두로 다양한 기업과 정부의 투자가 늘어나고 있다.

이러한 사회적 흐름 안에서 CJ제일제당은 2020년 11월 PHA를 시작으로 본격적인 화이트바이오 산업 진출을 선언했으며, 2021년 초 공신력 있는 친환경 인증인 ‘TÜV 생분해 인증’을 취득하며 시장을 선도하고 있다. 특히, 해양 생분해 인증은 국내 최초이자 글로벌 기준에서도 극소수에 불과하다. 22년에는 인도네시아 연 5,000톤 규모의 생산 체제를 구축해 본격적인 생산에 들어갔다.

Q. 현재 전 세계에서 PHA 상용화 기술을 지닌 기업은 극소수에 불과하다. CJ제일제당의 PHA 분야 글로벌 경쟁력은 어느 수준인가?

김: CJ제일제당의 생산능력은 현재 세계 3위 규모이다. 하지만 고무처럼 매우 유연한 플라스틱 소재 aPHA를 생산할 수 있는 기술과 특허는 CJ제일제당이 전 세계에서 유일하게 단독 보유하고 있다. aPHA는 외부 충격에 약하거나 유연성이 부족한 일반적인 생분해 플라스틱의 단점을 극복할 수 있어 친환경 플라스틱 시장을 더욱 확장 시킬 키가 된다.

씨제이제일제당은 그동안 쌓아온 그린바이오 노하우를 바탕으로 미생물 발효 기술을 화이트바이오에도 적용시키며 높은 글로벌 경쟁력을 갖췄다.

Q. CJ제일제당이 단기간에 세계적으로 높은 경쟁력을 갖출 수 있었던 비결이 무엇인가?

김: ‘미생물 발효 기술’이 비결이라 생각한다. CJ제일제당은 이미 바이오에 대한 경험이 매우 풍부하다. 수십 년 동안 아미노산/핵산 등의 그린바이오에서 쌓은 세계 최고의 바이오 기술과 생산역량을 그대로 활용하고 있다. 화이트바이오 분야는 높은 품질은 물론, 안정적인 대량 생산 역시 중요한 요소이다. CJ제일제당은 타사에 비해 훨씬 뛰어난 바이오 원료의 구매력과 글로벌 생산 기술 등을 확보하고 있다. 그리고 글로벌 영업력, 수요 창출 면에서도 타사가 따라올 수 없는 높은 글로벌 경쟁력을 갖추고 있다.

씨제이제일제당은 피에이치에이 브랜드를 새롭게 론칭했다.

Q. CJ제일제당 PHA는 양산화 평가와 최종 제품 평가에서 호평받고 있다. 올 하반기에 본격 판매를 시작해 전 세계에 PHA 제품을 선보일 예정인데, 이를 위해 특별히 준비하고 있는 것이 있다면?

김: 최근 팩트(PHACT)라는 PHA 브랜드를 새롭게 론칭했다. PHACT 브랜드의 지향점은 B2B가 아닌, B2B2C이다. 소비자가 믿을 수 있는 제품이라는 인식을 줄 수 있도록 기업은 물론이고 소비자를 대상으로 마케팅 전략을 구상하고 있다. 이를 통해 장차 PHACT를 친환경 ESG 대표 브랜드로 자리매김 시킬 계획이다.

화이트바이오 시장을 주도하는 CJ제일제당

친환경 플라스틱 시장은 2020년 대비 2025년까지 3배 이상 성장할 것으로 전망한다. 특히, 생분해 플라스틱이 성장을 주도할 것으로 예상되며, 그중 PHA는 1%도 안 되는 현재의 점유율에도 불구하고 빠른 성장 가능성으로 주목받고 있다.

씨제이제일제당은 향후 우리가 사용하는 주변의 수많은 플라스틱 제품에 팩트인사이드가 되는 날이 오길 기대한다.

Q. CJ제일제당 화이트바이오 사업의 향후 계획은 무엇인가?

김: 무궁무진한 제품 용도에 부합하는 맞춤형 기술 개발을 통해 시장을 확대할 예정이다. 고객사의 니즈를 기반으로 현재의 aPHA의 확장과 scPHA*의 생산설비 투자를 통한 본격적인 대형화 설비 투자를 추진 중이다. 향후 우리가 사용하는 생활용품이나 화장품 용기 등 주변의 수많은 플라스틱 제품에 PHACT inside가 되는 날이 오길 기대하고 있다.

*scPHA(semi-crystalline PHA): 일반적인 PHA 소재로, 플라스틱 주원료로 사용이 가능하며 단독 성형이 우수

자막 보기

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We should be proud.
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We produce a new-to-world product at a plant built by an one-of-a-kind process.
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Operations were stabilized just in a few months for mass-scale production.
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The entire process only took a year.
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It’s beyond the wildest dream of global chemical companies and our competitors.
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We use plastic everyday.
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The word plastic is originated from the Latin word meaning moldable.
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it describes the flexible attribute of plastic,
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which allows forming extrusion and injection molding.
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The plastic-making process starts with refining fossil fuels like coal and petroleum
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to generate chemical substances like ethylene and propylene.
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When they are combined, they become polymer,
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Then polymer is processed to finally become plastic.
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Global plastic production continues to grow.
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In 1950, the total plastic production was 1.5 million tons.
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In 2020, that figure grew to 400 million.
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That is a 250-fold jump in just 70 years.
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Most of natural polymers are broken down by microorganisms.
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But most plastics have chemical structures that are not breakable by microorganisms.
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This is why plastics don’t rot or degrade over a long time.
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Now, a growing number of people are turning to pricier
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but more sustainable biodegradable plastics.
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Today, we’re going to talk about bioplastic.
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Can it really bring change to our lives?
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CJ CheilJedang, a global pioneer in white bio,
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will explore the answer to the question.
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Humanity has been developing sustainable plastics to protect the environment.
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Let’s hear from an expert to learn more.
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Plastic is categorized into four types by material and biodegradability.
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Bio-PE is made from sustainable materials, but is not biodegradable.
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PLA used in industrial facilities is biodegradable only in hot and humid conditions.
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PBAT, on the other hand, is soil biodegradable.
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But it’s made with fossil fuels through chemical processes.
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Most importantly, It’s not marine degradable.
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So have we yet to find the perfect plastic made from natural ingredients
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and 100% biodegradable in soil, sea and the environment?
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Then there’s PHA.
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It’s made from renewable, plant-based materials.
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Made with bioprocess, it’s both soil and marine biodegradable.
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It decomposes in seawater within six months.
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So, of course, it decomposes in soil as well.
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PHA is exactly the type of sustainable plastic we need.
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PHA is a polymer stored by micro organisms in their cells as the source of energy.
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Is this a new material?
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Not really. We have to go back a century to learn about its origin.
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PHA was first discovered at the Institut Pasteur in France in the late 1920s
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by a microbiologist named Lemoigne.
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But what dominated the market from the 1930s
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was petrochemical plastics for their durability and low cost.
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PHA has been around here for some time.
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But it was less usable and delicate to handle.
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That’s why early research on PHA was focused on medical uses.
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A century later, things are different.
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The international community has begun to impose sanctions on countries responsible for environmental pollution.
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UN member states recently agreed to create a legally binding agreement by 2024 to end plastic pollution.
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Businesses have also started to take notice of future values of PHA.
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They now recognize the great potential of the plastic
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that naturally returns to nature after decomposition at home, soil and sea.
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The global bioplastic market is expected to be $3.9 billion by 2023,
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and the growth will only continue.
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Turning biological resources into industrial materials,
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biofuels and bioplastics is what the white bio industry is about.
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The white bio industry has come into the spotlight
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as the international community seeks for ways to mitigate environmental pollution,
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But it’s not a matured industry given its size
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and advancement in technology and manufacturing competency.
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The good news is that businesses and governments of advanced nations
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are expanding their investment in the white bio industry.
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World’s leading companies across the plastic, petrochemical and fermentation industries
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are racing to acquire relevant technologies and manufacturing facilities.
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The good news is that there is a leading white bio company in Korea specialized in PHA.
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Starting with our PHA business in November 2020,
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CJ CheilJedang announced its foray into the white bio industry.
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In early 2021, our PHA was certified for its biodegrdability by TÜV AUSTRIA,
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an internationally recognized certification company.
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Our PHA is the very first material in Korea that obtained the OK biodegradable MARINE certification among only a few worldwide.
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In 2022, we kicked off operations of a PHA plant of a 5,000-ton capacity in Indonesia.
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Then how competitive is CJ CheilJedang’s PHA in the global market?
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Right now only a few companies in the world have technologies
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for commercial PHA production.
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There’s Danimer in the US, and Kaneka in Japan.
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CJ CheilJedang’s PHA production capacity ranks the third in the world.
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However, we’re the only player in the world that has technologies and patents for
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for production of aPHA, a plastic that is supple as rubber.
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aPHA is less suceptible to external stress.
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It stands out for its resilience and elasticity, which are absent in other biodegradable plastics.
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This means PHA can broaden the horizon for the bioplastic industry.
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So what’s behind CJ CheilJedang’s world-class competitiveness in PHA?
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The secret lies in its microbial fermentation technology.
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CJ CheilJedang has extensive experience in the bio industry.
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Our decades of experience with green bio materials such as amino acid and nucleotide
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is well mirrored in our world-class bio and manufacturing technologies.
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For white bio businesses, not only quality is important
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but also well-stabilized mass-production.
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Compared to our peers, we’re highly competitive in bio-ingredient sourcing with a global manufacturing footprint.
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We are well ahead of our global competitors in global sales and demand creation.
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CJ CheilJedang is getting high marks for its PHA commercialization technology and end products.
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The company will start rolling out a variety of PHA products
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from the second half of this year to the global market.
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In the run-up to the launch, CJ CheilJedang announced its PHA specialty brand, PHACT.
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Our goal is to serve the B2B2C market beyond B2B.
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We want to create a brand that consumers trust.
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Our marketing strategy is focused both on corporate clients and consumers.
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We want to grow PHACT as a key sustainable brand that promotes ESG values.
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The bioplastic market is projected to grow more than threefold by 2025.
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Biodegradable plastic, in particular, is expected to lead this growth.
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Although PHA currently accounts for less than 1% of the biodegradable plastic market,
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it’s expected to grow rapidly.
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Then, what is the next step for CJ CheilJedang’s white bio business?
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PHACT will bring customized technologies for a broad range of uses to expand the market.
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Based on consumers’ needs,
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we plan to expand our aPHA business
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and invest in large-scale scPHA manufacturing facilities.
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Our dream is to be found everywhere
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in consumers’ daily lives, like in cosmetics jars.
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We want to capture your world inside PHACT.
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We’ve taken a glimpse into PHA and the white bio industry.
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A greater interest and stronger efforts will push advancement in technology
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to develop truly sustainable materials.
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We look forward to CJ CheilJedang’s greater role
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as the leader in the global white bio industry.

CJ제일제당은 환경오염에 적극적으로 대응하며 더욱 완벽에 가까운 친환경 소재를 만들기 위해 끊임없이 연구개발에 몰두한다. 전 세계 화이트바이오 시장을 이끌며 지속가능한 미래와 인류의 번영을 향해 나아가는 국가대표 CJ제일제당의 유의미한 경쟁을 응원한다!

CJ뉴스룸
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