生物基产业发展前景

碳中和之下再看生物基材料！

人类排放的这些碳由于碳循环的作用，沉积在大气圈、陆地和海洋中。相比于1960年，陆地和海洋每年沉积的碳在持续增长，但增速较低。每年留存于大气圈中的碳不断增加，1960年大气沉积了20亿吨碳，2014年增加至39亿吨。也就是说，尽管地球在努力的再平衡，但是每年人类的排放总量在增长，每年欠债差额在不断累积。

碳排放的结果

大气中碳浓度增加十八世纪后半期工业革命爆发之后，人类造成的碳排放急速增加，到今天已经每年排碳超过100亿吨。

图3 碳排放和二氧化碳浓度（亿吨，ppm）

自然界碳循环中额外的这部分排放，一部分被陆地和海洋吸收，另一部分在大气圈中逐渐累积增多。这也导致大气中的二氧化碳浓度已经由工业革命前的不到300 PPM上升到今天的400PPM。人类活动的碳排放使大气中二氧化碳浓度的升高幅度，确实已经是不能忽视的量级了。全世界关注大气中二氧化碳浓度的升高，是因为担心温室效应。

碳中和目标对化工的影响

 我国若以2060碳中和为目标去努力，无疑对于化石能源的使用量要有激进的逐年削减指标。化石能源当然指的是煤、石油、天然气，全球这三种资源中的绝大部分都是作为能源消耗掉了。而另外那一小部分，则是化工的基石。化工是将碳、磷、钾、氟、钛、硅等元素加工为材料，其中绝大部分是用碳。化肥、农药、化纤、塑料、橡胶、涂料的分子链都是以碳为基础的。在能源用途中，尚有水力、核能、光伏、风能等能源去替代化石能源；但在材料用途中，并没有元素能代替碳，仍要依赖这些化石来提供碳源。此处就产生问题了，化石中的碳变成了材料中的碳，是否构成碳排放？是否需要承担减排的责任？

可再生材料的风口

即便是使用低碳排放水平的石油化工路线来生产的塑料制品，在生产时，尽量将碳固化在产品中了，然而在产品使用之后，又面临新的环保要求了—可降解。此时发现，可降解塑料要么不能彻底降解构成污染，要么彻底降解，高分子碳链分解成独立的二氧化碳进入大气了。更完美的解决方案无疑就是可再生材料了，不再依托不可再生的化石为碳源，而是以可再生的植物为碳源。植物的碳来自通过光合作用固化大气中的碳。因此植物基的可再生材料即便最终降解、或者焚烧处理了，也没有额外增加碳排放。大多数生物基产品通过生物质起源最后分解成CO2形成一个完整的闭环而减少温室气体排放。据美国《生物质技术路线图》规划，2030年生物基化学品将替代25%有机化学品和20%的石油燃料；据欧盟《工业生物技术远景规划》规划，2030 年生物基原料替代 6%-12%化工原料、30%-60%精细化学品由生物基制造；我国规划未来现代生物制造产业产值超1万亿元，生物基产品在全部化学品产量中的比重达到25%。欧美力推2050年实现碳中和，我国紧随其后，随着三大经济体政策上的推进，全球碳减排进程开始加速。

据美国农业部（USDA）生物优先计划 （BioPreferred）的跟踪报告，2016 年生物基产业对美国经济的总贡献为4590亿美元，占GDP的2.5%，其中包括1570 亿美元的直接产值和 3020 亿美元的间接产值；该行业雇用465万工人，包括直接支持生物基产业的168万个直接就业及298万个间接就业，生物基产业的每个工作都负责支持经济其他部门的1.78个工作。据 JRC 数据，欧盟2014年生物基工业经济（不含食品、饲料及其他农业部门）产值 6740 亿欧元，就业人数 330 万。由此可见，生物基产业带来的规模经济效益相当可观，为政府推动产业的转型升级提供了动力。

生态标签政策引导消费成为趋势

生态标签是一种新的政策工具，通过在生物基产品上贴标签与石化产品区分开，鼓励消费者增加绿色消费。欧盟建立的生态标签制度，从设计、采购、生产、包装、运输、销售、使用到回收等产品生命全周期考察其环境影响，并采用第三方认证将信息公开，以赢得消费者信赖。生物基产品的生态标签制度在欧美地区已推行多年。欧盟生态标签（Eco-label，又称欧洲之花）、德国“蓝天使”（Der Blaue Engel）、北欧生态标签（Nordic Swan Ecolable，又 称北欧白天鹅）是欧洲最负盛名的三种多重认证生态标签。美国农业部也在 2011 年推出 USDA 标签认证，目前已有超过3000多种产品获得认证，标签上标有产品生物基部分含量， 便于政府和消费者采购时区分（政府采购标准：生物基含量不低于 25%）。

欧盟生物基产品的生态标签制度实施以来，在消费者意识及市场渗透方面已发挥强力作用。以欧洲社会认可度最高的生态标签“欧洲之花”为例，据欧委会官网数据，截止2020年3月，认证的产品数量已达到 70692 个，包括生物基清洁产品、服装纺织、个人护理产品、润滑剂等 11 类产品组，呈现良好发展态势。据 2017 年欧洲晴雨表数据，近三分之一欧盟成员国受访者见闻过“欧洲之花”，其中卢森堡、法国和丹麦占比最高，分别为 62％、61％、51％。而见闻过“欧洲之花”的受访者中 30%曾经买过“贴花”产品，其中卢森堡（67％），比利 时（65％）和塞浦路斯（57％）超一半以上受访者购买了贴花产品。

标签产品在欧盟市场享有很高的公信力，被称为开拓欧盟市场的绿色通行证。受访者被问到他们是否同意“相信带有欧盟生态标签的产品对环境友好”，超过四分之三（78％）的受访者表示同意。而欧盟生态标签的市场渗透率也随生态标签产品销量持续增长而提高。该制度实施近20年来为欧洲生物基产品市场的培育做出了巨大贡献。申请欧盟各类生态标签的企业也多方面受益，受认证产品不仅可顺利进入欧盟市场，受到消费者青睐，还会吸引政府零售商及供应商关注，树立企业形象，并可借此改良产品结构，提高自身竞争力。

生物基塑料多元化应用市场前景可期

生物基塑料是目前生物基化学品下游材料最主要的应用领域。据European Bioplastics 数据，生物基的聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）及淀粉基塑料均为可生物降解塑料，而生物基聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、对苯二甲酸丙二醇酯 （PTT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、尼龙（PA）系列和聚乙烯呋喃酸酯（PEF）等均不可生物降解。生物基塑料产品有两个主要优点：

1）优秀的减排能力，生物塑料的二氧化碳排放量只相当于传统塑料的 20%；

2）部分塑料具有天然可生物降解性，不可降解的生物基塑料亦可回收再利用。

据European Bioplastics数据，2018年全球生产塑料近3.6亿吨，而生物基塑料2020年产量近211万吨，占比不到1%。近年来随着需求的增长，以及越来越多生物基聚合物、应用和产品的出现，生物塑料市场在不断增长。据 MarketsandMarkets 预测，全球生物塑料及聚合物市场规模2020年预计为 105亿美元，受各国政府产业扶持政策的推动，2025年有望增长至279亿美元，年均复合增长率将达到 21.7%。

全球前五大生物基塑料是淀粉基塑料（19%）、PLA（19%）、PA（12%）、PE（11%）、及PTT（9%），占总产量近 70%。区域分布方面，欧洲是整个生物塑料行业的主要枢纽，是生物塑料发展相对成熟的地区，在生物塑料的研发上占有举足轻重的地位，是全球最大的行业市场。但欧洲生物塑料的市场增长率较低，2020 年产量占比 26%，低于亚太地区 46%。亚太地区是新兴市场，作为主要生产中心，全球约 70%的注塑基础设施位于亚洲，因此市场增长速度最快。南北美洲合计27%，且近年来产量同比有所增加，市场空间大，是未来生物塑料推广的亮点区域。

近年来，生物基塑料的应用范围越来越多元化。生物基塑料主要应用于包装（硬包装、软包装）、纺织品、汽车和运输、消费品、农业和园艺、涂料和胶黏剂、建筑和施工、电子和电器及其他行业。生物塑料由于具有较好的光泽度、良好的阻隔、抗电和印刷性能，适用于包装行业。因此，包装行业是生物塑料的最大应用领域，占生物塑料市场总量的约 47%，近100万吨；应用于硬包装的生物塑料中生物基 PET 占比最大，例如可口可乐的所有饮料均使用 PET 瓶包装，而应用于软包装的生物塑料中可生物降解的淀粉混合物的占比最大。用于纺织品的生物塑料约占生物塑料总量的 11%，占比最大的是 PTT。而用于汽车和运输的生物塑料中占比最大的则是生物基 PA。值得一提的是 PLA 因具有良好的使用性能和加工性能，在包装和纺织领域也有较多应用。生物基塑料拥有宽泛的应用领域，其市场前景非常可观。

生物基可降解塑料的曙光-禁/限塑令

无所不在的塑料制品方便了人类的生活，但也由此产生了数量庞大的塑料垃圾，据 IHS 估算，到 2050年，全球将累计产生120亿吨塑料垃圾。白色污染主要来源于包装领域，占比高达59%，这与塑料包装本身一次性（一次性塑料袋、餐具等等）、难回收等原因有关。然而目前，处理塑料垃圾的方式主要是焚烧和填埋，造成了严重的空气、土壤和水体污染；有的甚至会通过动物最终进入人类的食物链，危害人类的生命健康。面对日益严峻的塑料污染问题，各国政府和国际组织纷纷向污染“宣战”。

近年来世界多国加速推进禁/限塑令、塑料回收及再利用等相关政策，这对生物基塑料，尤其是可降解生物基塑料来说是一道曙光。据 IEA 统计，在过去五年中有 60 多个国家实行对一次性塑料实施禁令或征税。而美国、欧盟和中国在实行多年限塑令后终于升级成禁塑令。以欧盟为例，据欧联通讯社报道，2019 年欧洲议会以压倒性票数通过限塑法案，新法案规定， 从2021年开始，欧盟成员国将全面禁止使用吸管、餐具等一次性塑料制品；2020年7月欧委会成员同意对塑料包装废物征收新的欧盟税，该征税将于2021年1月1日开始执行，征税额将以未回收的塑料包装废料的重量为基准计算，征税标准为每公斤废塑征收 0.80 欧元税收，使得禁塑令的效果再次升级。

我国国家发展改革委联合生态环境部也于 2020 年1月16日发布《关于进一步加强塑料污染 治理的意见》，要求到2025年，完善塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度，对不可降解塑料逐渐禁止、限制使用。2020年2月开始，海南、广东、广西云南、 浙江等各省市均响应号召开始推行严格的塑料污染管理办法。随着我国禁塑令政策的升级，法规落地后有望对国内生物基可降解塑料行业发展产生巨大推动力。

来源于生物基能源与材料，原作者Rachel，侵删