PET塑料被广泛应用于塑料包装、塑料瓶容器、聚酯纤维等多个领域，是生活中常见的一种树脂。传统PET塑料来源于石油资源，不可持续。近年来，随着生物制造技术的进步，越来越多的化学品、材料可经由各类生物质制造，如玉米淀粉、甘蔗、木质纤维素等。

近期，可口可乐、三得利等知名饮品公司纷纷爆出将发展生物基PET塑料产品。三得利承诺到2030年，所有产品包装将在全球范围内使用100%可持续PET塑料瓶，并将石油基塑料从其供应链管理中剔除。

可口可乐公司则计划 2050 年实现净零碳排放，到 2025 年减少 300 万吨来自石油的原生塑料的使用，同时联合长春美禾科技和芬欧汇川发布了共同研发的第二代生物基 MEG（乙二醇）技术，该技术的原料是植物废物，不需要使用粮食作物。在碳排放方面，生物基PET有着显著的效果，100%生物基PET产品最高可以减少82%的碳排放。

生物基PET的研究和生产

传统石油基聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）主要由对苯二甲酸TPA（石油基）和乙二醇（石油基）合成，具有良好的抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性。

目前的生物基PET产品主要是部分生物基PET，由石油基TPA和30%的生物基乙二醇合成，生物基含量占比30%。使用生物基乙二醇（MEG）单体和化石基对苯二甲酸（TPA）制得的30%生物基PET已进入市场并在包装等领域得到应用。

与此同时，近年来，市场上对基于TPA与MEG单体制备100%生物基PET技术的研发投入明显增长，研究与开发也取得了巨大进展。如利用Virent公司、Anellotech公司技术开发的生物基PET加工的包装材料、纤维和薄膜等产品已见诸市场。

对传统聚酯行业来说，使用生物基PX、TPA和生物基MEG单体替代化石基单体制备生物基PET技术日益受到重视。

新型生物基聚合物呈现高增长率

根据欧洲生物塑料协会（European Bioplastics）与欧洲顶级研究机构nova-Institute联合发布的最新市场数据，全球生物塑料产能将从2020年的约211万吨增至2025年的约287万吨。

新的生物聚合物，例如聚乳酸（PLA）、生物基聚丙烯（PP）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）继续呈现高增长率。其中，生物基PP继2019年以商业化之后，由于其在众多领域的广泛应用，到2025年产能将增长3倍以上；未来五年， PHA产能将增长近十倍。

目前，包括聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、淀粉共混物等在内的所有可生物降解塑料，仍占全球生物塑料产能的近60%（超过120万吨）。受益于PHA产量的显著增长以及美、欧在PLA领域的新投资，预计到2025年，可生物降解塑料的产量将增至180万吨。

不可生物降解的生物基塑料总共占全球生物塑料产能的40%以上（近89万吨）。这些还包括“替代型（drop-in）”解决方案，例如生物基PE、生物基聚对苯二甲酸乙二酯（PET），以及生物基聚酰胺（PA）。由于对可降解塑料产量的预测有望达到更高的增长水平，到2025年，上述不可生物降解的生物基塑料所占的份额将小幅下降至略高于37%（约100万吨）。生物基PET产能占比也将继续下降。当前市场的研发重点已转移至聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF），该新型聚合物有望在2023年投放市场。PEF可与PET媲美，是100%生物基的，且具有出色的阻隔性和热性能，使其成为饮料、食品和非食品产品包装的理想材料。

应用领域更加多元化

生物塑料在越来越多的市场中得到应用，从包装到餐饮产品，从消费类电子产品到汽车，从农业/园艺和玩具到纺织品及其他几个细分市场。包装仍是生物塑料最大的应用领域，2020年其占生物塑料总市场的47%（99万吨）。但是，生物塑料的应用范围仍在向更加多元化的方向发展。随着功能性聚合物产能的不断增加，包括汽车和运输行业、建筑行业、电气和电子行业等在内的细分市场仍在不断拓展。

亚洲产量占全球近半

欧洲再一次巩固了其作为整个生物塑料行业的主要枢纽地位，在研发领域排名最高，并且是该行业在全球范围内最大的市场。截至目前，全球生物塑料产能的1/4位于欧洲。

但是，从生物塑料的实际产量和地区产能增长的角度来看，亚洲继续处于领先地位。2020年，亚洲生产了全球46%的生物塑料，且该地区在未来五年内仍将是主要的生产中心。然而，北美地区的产量占比将从2020年的17%略增至2025年的18%。

欧洲生物塑料协会同时指出，用于粮食、饲料种植和生物塑料生产的可再生原料之间不存在竞争。2020年，用于种植可再生原料以生产生物塑料的土地约为70万公顷，占全球48亿公顷农业用地总面积的0.015%，而农业用地的94%用于牧场、饲料和粮食种植。尽管预计未来五年市场将进一步增长，生物塑料的土地使用份额将仅微增至0.02%。

生物基PET相关生产者

1.丰田通商

2010年11月上旬，丰田通商与Petrobras签订了生物乙醇的长期出口合同。从2012年起，约140万立方米的甘蔗基生物乙醇，被供应给丰田通商株式会社在台湾的生物PET聚酯业务。这一合同将建成全球第一个生物PET聚酯集成供应链，包括生物乙醇的采购、生物乙二醇的生产、PET的制取以及生物PET的销售。

2.三菱汽车公司（MMC）

三菱于2011年3月9日宣布，已开发出汽车新的内饰表面材料，组合了PET和棉纤维作为绿色塑料新的添加物，这种绿色塑料采用了MMC原先的植物基材料技术。

这款材料首先用于汽车座椅，并在2011年夏天进行商业化生产。这种材料还可用于制作其他部件，如天花板和表面装饰等。初步计算表明，在整个生命周期（从原材料到处置）内，与常规产品（PET聚酯100%）相比，二氧化碳排放减少约20%。

3.可口可乐公司

可口可乐公司开发了植物衍生的PET聚酯。该公司于2011年8月15日表示，将推进生物基材料用于其PlantBottle饮料包装，其中包含有约30%的植物性材料。

可口可乐公司100%生物基PET饮料瓶早已在2015年米兰国际博展会上亮相。可口可乐公司曾承诺，100%植物衍生的材料将于2020年应用于其所有的PET聚酯容器。可口可乐公司消费全球PET聚酯容器市场约占16%，新材料的开发使用对整个PET行业产生巨大影响。

4.Virent公司

Virent公司开发的BioForm-PX技术旨在生产100%生物基PET，研究初期使用玉米、甘蔗和甜菜做原料，目前其原料结构已转向非粮食生物质如甘蔗渣、玉米秸秆和草料等，原料供给摆脱了农作物生长周期的影响。

BioForm-PX工艺的技术特征主要包括以下 4 个方面：采用无机催化系统，工艺条件温和；能效高；原料适应性强，可使用常规糖料，亦可使用非粮食糖料；与传统聚酯设备和基础设施的兼容性好。

该技术取材于可再生资源，制品具有可回收再利用特点。随着原料供给的差异，生产过程中的CO2排放量也不尽相同。与化石基PX相比，以玉米糖、甜菜、甘蔗为原料加工生物基PX，温室气体排放量（GHG）可分别降低30%、35%、55%。

远东新世纪公司使用Virent公司技术开发的生物基PET纤维和T恤衫亦已见诸市场。此外，2019年Virent公司与英国BP公众有限公司签订协议将合作生产生物基PET产品，其后，又与日本东丽（Toray）公司合作拟于2022年扩大生物基PET的生产规模。

5.Anellotech公司

Anellotech等 5 家企业联合开发了生物基PET生产技术“Bio-TcatTM”（热催化生物质转化技术），可利用非粮食生物质资源即松木片为原料，采用热催化转化系统制备生物基PX及生物基PET。用该技术开发的100%生物基聚酯已供给三得利（Santory）公司用作食品与饮料包装材料。

Bio-TcatTM工艺生产效率高，原料适用性强，因此具有很好的成本竞争优势。目前，其使用的生物质原料成本约为60美元/t，低于糖原料的400美元/t，和纤维素糖的270美元/t。生命周期评价（LCA）结果显示，该项技术生产过程的GHG较之于传统化石基PET生产工艺要低70%。

采用Bio-TcatTM技术，Anellotech建设了年生产能力为 4万t的生物基混二甲苯（BTX）商业化生产工厂；其第 2 座商业化生产装置，即产能为20万～25万t/a 的生产工厂也已在建设中。

6.日本东丽工业公司

日本东丽2011年11月中旬表示，采用美国Gevo公司以生物质为原料合成的对二甲苯，成功试制出完全采用生物质原料的PET纤维。植物含量100%的PET纤维化“在全球尚属首次”。

文章来源： 中国化工信息周刊，TK生物基材料