由限塑创造的市场空间,生物基产品前景究竟有多大?

材料技术观察 2022-04-01

生物技术乙酸乙酯

4002 字丨阅读本文需 9 分钟

生物基材料指来源于自然生物质的材料,包括利用生物质为原料或(和)经由生物制造得到的材料。生物基材料来源于可再生资源,具有减碳、可持续等多种优点。

随着碳中和概念的提出,生物基材料,乃至生物基可降解材料,凭借其良好的环保特性而受到人们的广泛关注。生物基材料目前的供需现状如何?下游分布有哪些?

欧盟市场供不应求,生物基材料增长空间广阔

生物质原料替代石油基原料、生化法结合或生物法是化学品制造业发展的重点方向。生物基化学品是指利用可再生的生物质(淀粉、葡萄糖、木质纤维素等)为原料生产的大宗化学品和精细化学品等产品。

据 Nova Institute 研究,从技术角度来看,几乎所有由化石资源制成的工业材料都可以被生物基替代。近年来,生物精炼技术相关基因组学、蛋白组学、代谢组学及系统生物学等技术的进步共同构建了化学品及下游材料的生物合成网络。

近年来在各国政策引导下,生物燃料产能增长推动生物精炼部门发展的同时,也加速了农业部门—生物精炼部门—下游厂商—认证机构—消费部门整条产业链的构建,带动下游生物基化学品和新材料的高速发展。

欧洲生物经济存在先发优势,其中欧盟主导的 RoadToBio 项目规划了欧洲化学工业走向生物经济的路线图,以期实现多元化的生物基产品组合。

RoadToBio 项目对生物基产品进行细分,包括大宗化学品、溶剂、塑料用聚合物、化纤制品、油漆/涂料 /油墨/染料、表面活性剂、化妆品和个人护理产品、胶粘剂、润滑剂、增塑剂等领域。

欧盟作为全球最大的生物基化学品及下游材料消费市场之一,在官方长期政策宣传下,产品受众很多。欧盟生物基产品类别包括大宗化学品、塑料、溶剂、表面活性剂等 10 大类(不含生物燃料),其中大宗化学品和溶剂均属于基础化学品,表面活性剂、个人护理/化妆品、 胶黏剂、润滑剂及增塑剂均属于精细化学品,油漆/涂料/油墨/染料、塑料及纤维制品属于生物基聚合物。

2018 年欧盟市场生物基化学品及下游产量近 470 万吨,需求近 550 万吨,产值近 92 亿欧元,高端消费市场的生物基产品需求旺盛。在系列生物基产品中,表面活性剂、油漆/涂料/ 油墨/燃料、纤维制品及个人护理/化妆用品产量最大,这归功于欧盟市场的消费层次较高及对生物基油脂类化合物的大量需求。

价格方面,受限于区域内生产规模,现阶段生物基基础化学品价格高于石油基,随着产品品类趋于精细化,越靠近终端消费者,则产品售价越低,与石油基产品价格差距缩小。随着生物合成技术的长足进步,部分生物基精细化学品(例如琥珀酸,PA56)的售价甚至低于相应的石化产品。

欧盟市场生物基化学品及下游渗透率仅 3%,未来市场增长空间达 4 倍,全球市场规模有望 破千亿。据 JRC 数据,2018 年欧盟相应子行业化学品总产量近 1.6 亿吨/年,生物基占比仅 为 3%,尤其是大宗化学品及塑料行业,总产量占比 77%,生物基替代率仅有 0.7%。

按照欧盟《工业生物技术远景规划》大宗化学品、塑料制品 6%,精细化学品 30%替代率最 低目标进行测算,到 2030 年生物基产品产值将达到 370 亿欧元/年,对比 2018 年 92 亿欧 元产值,增长空间达到 4 倍。

据 JRC 数据,2018-2025 年在上述子行业新增私人投资额度 有望达到 190 亿欧元,叠加近年来持续加码的欧盟生物经济专项计划投资,未来生物基产品替代率有很大的上行空间。

且除了欧盟市场,美国和中国的生物经济战略也正在大力推行,假设市场体量与欧盟相当,未来全球生物基化学品及下游市场规模有望达到千亿欧元级别。

生物基化学品及下游赛道众多,各国加速进入

生物基化学品近年来产量快速增长。据 IEA Bioenergy 估算,2019 年生物基化学品总产量近 1000 万吨/年(不包含燃料乙醇),2011 年至今年均复合增长率近 10%。

目前全球主要的大宗生物基化学品包括乙烯、乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、乳酸、癸二 酸等等,生物合成技术已经产业化。

其中糖基化合物乙烯、乙二醇、丙二醇、乳酸、丁二醇、 琥珀酸、戊二胺等是下游生物基 PE、PLA、PET、PBS、PTT 及 PBAT 等的关键原料,油基化合物甘油、长链脂肪酸及脂肪酸则用于生物基 PHA、PA 及环氧树脂等材料的制备。

• 生物基化学品大赛道上,传统石化巨头加紧布局

在各国政府政策和计划的鼓励、刺激下, 英国石油公司(BP)、壳牌(Shell)、巴斯夫(BASF)、杜邦(Dupont)、陶氏化学(Dow Chemical)、 赢创(Evonik)、帝斯曼(DSM)等大型跨国石油、化工巨头斥巨资投入生物化工产业,发 展面向生物制造的工业生物技术。

大量新力量的涌入,加速从生物基化学品到新材料产业链一体化构建。

Braskem 是世界领先 的生物基烯烃、聚烯烃生产商,公司由可再生资源甘蔗乙醇生产乙烯,并于 2010 年向市场 推出绿色环保 PE,现在 Braskem 全球共有 36 个生产基地分布在巴西、美国和德国等地。

Avantium 致力于开发和商业化下一代生物基化学品和塑料,主要业务和技术包括从植物性工 业糖中生产乙二醇 (MEG)、将植物性单糖(果糖)转化为各种化学品和塑料(如 PEF)、 将非食品植物原料转化为工业糖和木质素、通过电化学将 CO2转化为高价值化学品等。

乳酸是生物基化学品中占比较大的一块,主要用于下游可降解环保新材料 PLA 的生产,相关企业主要有荷兰 Corbion、比利时 Galactic 和美国 NatureWorks,其中 Corbion 生产乳酸和丙交 酯,将之出售给荷兰 Synbra 等企业进一步生产 PLA 泡沫材料;NatureWorks 和 Galactic 是 PLA 的领军企业,后者还进行 PLA 材料的循环利用,将 PLA 产品进一步降解成乳酸。

我国的生物基化学品研究起步较晚,但在“十二五”国家科技支撑计划中,生物基材料和生物基化学品被列为研究核心,下游材料应用和商业模式的发展获得大力推动。

国内氨基酸龙头梅花生物,生物法二元酸领军企业凯赛生物、乳酸行业领跑者金丹科技等均是各子行业的佼佼者,做好化学品业务的同时积极布局下游生物基材料领域。

近日,大批企业宣布将进军生物基领域,覆盖了生物基产业的各个方面!让我们一起来看看吧!

1. 生物基乙二醇、丙二醇

近日,巴西生物聚合物生产商 Braskem宣布,已与日本化学品和聚合物经销商双日达成协议,成立一家合资企业 (JV),生产和销售 bioMEG(单乙二醇)和 bioMPG(单丙二醇)。

该协议预计将建设三个工业单元,一旦技术开发于 2022 年完成,第一个将在 2025 年启动。合资公司将结合Braskem在可再生资源化学品和塑料的工业生产和营销方面的能力与双日在亚洲的业务。

Braskem作为全球最大规模的生物基乙烯、聚乙烯厂商,工厂坐落于巴西拥有丰富的甘蔗资源,利用生物质乙醇可制造一系列下游衍生物。其生物基PE产能为10万吨/年,不久前曾宣布将投资6100万美元,继续将生物基PE产能扩大到26万吨/年。此次Braskem涉足生物基乙二醇,应为利用生物质乙烯,进一步向下游延伸。

Braskem 可再生化学品和特种产品官员 Gustavo Sergi 表示:“我们正在汇集两家公司在各自领域的努力、专业知识和投资,以打造能够满足市场对可持续和可再生产品的强劲市场需求的生物基 MEG 全球领导者。

“Braskem 和双日之间的合作标志着技术的进步——与丹麦公司 HaldorTopsoe 一起以示范规模开发——进入商业生产阶段,明确结合了扩大规模的能力和资源。”双日基础化学品部总经理 Manabu Endo 表示:“我们很高兴与 Braskem 建立合作伙伴关系。我们通过强大而广泛的市场网络将这种可持续材料推广到全球各个行业。

“这是朝着我们实现 100% 生物质 PET 的雄心以及我们与日本合作伙伴合作生产 PET 的另一种原料生物对二甲苯项目的巨大进步。”

2.可再生乙酸乙酯

Viridis Chemical, LLC(“Viridis Chemical”)今天宣布,其位于内布拉斯加州哥伦布的制造厂首次生产可再生乙酸乙酯。Viridis Chemical 的独家营销合作伙伴 HELM US Corporation 已经在向 Ethyl Acetate 客户发送样品和分发材料。

HELM US Corporation 美洲化学品总裁 Björn Steckel 表示:“我们很高兴 Viridis 实现了这一里程碑,比之前传达的更早地按规格生产乙酸乙酯。随着全球供应链的持续中断和对可持续的乙酸乙酯,对于全球市场的市场和消费者来说,这种可持续的化学品现已上市,这是一个好消息。”

“我们对生产可持续乙酸乙酯的重大成就感到兴奋。我们将在整个 2022 年提高乙酸乙酯的生产水平,并预计到今年年底接近满负荷生产。我们也很高兴能成为合作伙伴HELM 是世界上最大和最成功的独立化学品营销商之一。HELM 在北美拥有一支庞大的团队,并在全球范围内覆盖了对可持续乙酸乙酯和其他可持续化学品感兴趣的全球客户Viridis Chemical 的首席执行官兼联合创始人 Carl V Rush, Jr. 说。

乙酸乙酯广泛用于化妆品、软包装和涂料、油漆和粘合剂以及许多其他产品的生产。

3.生物基醇酸树脂

近日,Groupe Berkem 宣布针对建筑涂料市场推出其 100% 生物基醇酸树脂系列,该系列生物基树脂具有下面四个特点:

100% 生物基醇酸树脂的商业化:涂料市场上前所未有的创新

与传统产品相比具有竞争力的产品,考虑到石油市场的剧烈波动,这是必不可少的。

与传统产品具有类似性能,替代性高的可持续解决方案。

Groupe Berkem 的强大协同效应,可以使得整个产品范围向生物基解决方案转型。

Groupe Berkem 是生物基化学品的领先企业,2021 年 12 月 3 日,公司股票首次在 Euronext Growth 上市,其产品包括:Berkem(用于化妆品和农产品市场的植物提取)、Eurolyo(开发原料冷冻干燥解决方案)、Lixol(树脂制造)、Adkalis(木材保护产品的配方)和T & G(涂料市场的产品分销)。

Groupe Berkem 通过其两个历史悠久的专业领域(植物提取和配方)部署其工业知识和创新,其控股子公司Lixol ,Groupe Berkem 已投资开发其产品组合,旨在将现有产品(生物基油、有机化学原料和石油溶剂)转变为生物基解决方案。年产醇酸树脂3000+吨,Lixol 的生产基础设施使其能够为 70 多家客户(主要在法国和北非)供货。

此次新的生物基系列产品,即源于这项研究,旨在配制对环境影响低的高固体份装饰涂料,提供与传统产品相同水平的性能:随时间变化的硬度、良好的干燥性能、韧性和耐性老化等

Groupe Berkem 董事长兼首席执行官 Olivier FAHY 表示:“自从我们开始我们的旅程以来,我们的使命就是将生物基化学品融入日常生活。换句话说,我们正在通过提供更多基于生物基的解决方案来帮助我们的行业进行生态转型。新的 100% 生物基系列的商业化是该市场上的首创,进一步确立了我们作为可持续和负责任化学品的关键参与者的定位。根据我们在 IPO 时宣布的发展战略,我们处于理想的位置,可以满足对生物基化学解决方案不断增长的需求。”

4.陶氏化学与Locus 合作开发生物基活性剂

近期,陶氏化学宣布与Locus Performance Ingredients (Locus PI)独家合作,在全球家庭护理和个人市场销售其高性能槐糖脂生物表面活性剂系列。与传统的表面活性剂相比,这些成分显着减少了碳足迹。这种参与将使陶氏加强其在生物表面活性剂市场的地位,满足消费者对可持续、生物基和可生物降解成分日益增长的需求。

“与生物表面活性剂和发酵领域无可匹敌的专家 Locus PI 的这种合作伙伴关系补充了我们在家庭护理和个人护理领域的创新、实力和强大地位,”陶氏家庭护理全球战略营销经理 Farooq Alam 说。“添加 Locus PI 的可生物降解和可持续成分使我们能够进一步兑现我们的承诺,加速向低碳循环经济过渡。”

Dow 和 Locus PI 的合作使两家公司都可以利用他们的关键专业知识。它将 Locus PI 的发酵技术知识和开发定制成分的能力与陶氏在家庭护理和个人护理市场的深厚知识和渗透相结合。

Locus PI 提供广泛的100% 生物基高纯度槐糖脂组合,这是糖脂类生物表面活性剂中的一种成分。这些生物表面活性剂在泡沫稳定性和降低表面张力方面表现出优异的性能。

Locus PI 首席执行官 Tim Staub 表示:“与陶氏的这种独家合作伙伴关系能够加速全球采用高性能成分,解决众多行业挑战,同时推进共同的可持续发展目标。” “由此产生的用生物表面活性剂配制的产品可以提供更大的功效,同时对人类和地球都更温和。”

文章来源: TK生物基材料 ,小兵资讯看新闻

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