近日，工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部、农业农村部、市场监管总局联合印发《关于印发加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案的通知》（以下简称《行动方案》），提出到2025年，非粮生物基材料产业基本形成自主创新能力强、产品体系不断丰富、绿色循环低碳的创新发展生态，非粮生物质原料利用和应用技术基本成熟，部分非粮生物基产品竞争力与化石基产品相当，高质量、可持续的供给和消费体系初步建立。

《行动方案》提出，到2025年，基于非粮生物质的糖化生产线规模达到万吨（折干五碳糖或六碳糖）/年，乳酸生产线规模达到十万吨级，戊二胺、聚羟基脂肪酸酯规模达到万吨级。形成5家左右具有核心竞争力、特色鲜明、发展优势突出的骨干企业，建成3-5个生物基材料产业集群。

突破非粮生物质高效利用关键技术方面，《行动方案》要求，重点聚焦非粮生物质糖化、非粮生物质替代粮食发酵生产、高效提纯浓缩等关键平台技术攻关，针对不同非粮生物质原料构建工业菌种培育体系与酶蛋白元件库，鼓励龙头企业牵头组建技术创新平台，因地制宜建设分布式非粮生物处置及糖化基地，深化生物技术、物理技术和化学工艺协同创新攻关，提高生物基材料生产效率，降低综合能耗和生产成本。

1、生物基材料发展跃上新台阶

以可再生生物质为原料生产生物基材料，其本质是把空气中二氧化碳间接地通过植物光合作用和生物技术，贡献人们衣食住行用的材料和能源。发展非粮生物基材料，在满足人民群众物质和能源需求的同时，既能减少对石油、煤炭等化石能源的开采和消耗，还能降低二氧化碳排放，同时避免“与人争粮、与粮争地”的困局，是石化工业实现绿色转型和碳中和的有效路径。

随着全球生物技术革命和产业变革加速推进，以生物催化为核心的生物化工技术生产生物基材料和化学品，因生产条件温和、过程能耗较低、能部分减少碳排放，也越来越受到世界各国的高度重视。

党的十八大以来，生物产业作为七大战略性新兴产业之一，取得了长足的发展。我国生物基材料的发展也跃上了一个新的台阶，产品种类逐渐增加，产业规模不断扩大，正从科研开发走向全面产业化和规模化应用。2022年全国两会期间，党中央强调“发展生物科技、生物产业，向植物动物微生物要热量、要蛋白”；党的二十大报告也明确指出，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。《行动方案》的出台，将推动我国生物基材料产业驶入高速发展的“快车道”。

2、非粮渣渣的逆袭

根据相关研究机构预测，全球聚乙烯产能预计到2022年年底可能达到14657万吨左右，而这些聚烯烃产品用到的单单是碳酸钙填料，就中国塑料产业的用量至少在210万吨以上。如果这些填料全部由这些渣渣来代劳，我们将获得更多性价比更高的塑料制品，并逐步提高塑料制品中生物基含量的比例。

咖啡渣既是非粮生物基材料，又是废料，符合生态循环的概念。咖啡渣中含有45.20%的中性洗涤纤维( 由半纤维素、纤维素和木质素相关化合物组成) 、29. 80% 的酸性洗涤纤维( 由纤维素和木质素组成) 、16.20%的油脂以及15. 40%的蛋白质。根据International Coffee Organization报告，2020年，全球消费咖啡约996万吨。按照每吨咖啡豆，最终会生成650kg咖啡渣的比例统计，全球咖啡渣的年产量就达到了约647.4万吨。

如果把咖啡渣换成相同重量的粮食，足够全球8.11亿的饥饿人口吃23天。在前不久的一次巴西的一次政治会议上，从巴西总统卢拉落泪看粮食安全给中国敲响警钟长鸣。在中国当前大部分的生物基产品来自粮食的局势下，加大对咖啡渣的开发利用，生产非粮生物基产品显得尤为重要。前两年，《一次性用途可降解咖啡渣餐饮具》团体标准立项计划征求意见的通知正式发布，旨在为咖啡渣生产可降解饮具提供技术及相关指标。

现阶段，布局咖啡渣市场的企业有广东星联科技、星巴克、科思创、德国Kaffeeform、台湾Singtex公司等。2021年4月，星巴克上海超过850家门店引入含咖啡粉的可生物降解吸管“渣渣管”，并计划年内逐步推广至内地所有门店；台湾Singtex公司已利用咖啡渣生产出咖啡碳纤维、咖啡纱线、咖啡面料、咖啡被、咖啡鞋垫等多种产品。乌克兰Ochis企业还将咖啡渣循环利用，制作成眼镜框，其生物降解速度比标准的塑料眼镜快100倍。

在高值化利用研究领域，咖啡渣的市场前景也是非常可观的。由于咖啡渣具有1195 kJ/kg 左右高热值的能量，因此它与其他工农业残留物一样可通过热裂解或化学转化生多元醇、沼气、生物炭等多种生物燃料与化学品。去油咖啡渣更是理想的园林肥料、生物发酵原料以及燃料芯块的原料。咖啡渣中半纤维素部分含有大量甘露聚糖，可通过酸、碱或酶法水解制备甘露低聚糖。咖啡渣还可直接通过固态发酵技术来产酶或者食用菌等有价值产品，而且在发酵产乳酸、乙醇、丁醇、丙三醇和木糖醇等产品方面也有潜在应用。

然而，咖啡渣在高值化利用研究过程中还是有些问题的。如在水解物中除了可发酵的糖，还含对杆菌和酵母菌有毒的其他化合物; 咖啡因、绿原酸和丹宁酸等化合物从咖啡废渣中浸出进入环境可能会产生生态毒理学影响，这些化合物的存在还可能会降低生产效率，还会增加成本; 其次，对废物资源利用企业进行统一规划和寻求政府支持以及如何在经济可行的条件下实现对非粮资源的最大化利用成为当前急需探讨的一大难题。

在未来经济增长、六部委推动、环保监管日益严格、资源回收利用意识增强、咖啡消费持续增长的驱动下，咖啡渣来源的生物基市场将迎来广阔发展空间。

3、生物基材料有望成为新主流

生物基材料是指，以可再生的生物质为原料，或经由生物制造生产的产品，包括但不限于含碳的化学原料和化学制品。

“由于环境友好、节约资源等特点，生物基材料正逐步成为引领当代世界科技创新和经济发展的又一新主导产业。”北京工商大学化学与材料工程学院院长翁云宣介绍，目前全球生物基材料产能已达3500万吨以上，主要的技术创新方向是发展以高效菌种构建为核心的生物质转化、生物基材料单体制造关键技术，以及生物基材料聚合、性能改进与复合、绿色生物法加工技术等配套的产业技术。

目前，我国的生物基材料产业发展迅猛，关键技术不断突破，产品种类迅速增加，产品经济性增强，初步构建了以聚乳酸、聚酰胺率先产业化，多种生物基材料快速发展的格局。具体表现为，产业规模不断扩大，应用领域逐渐增加，行业总产值快速增长；技术进步不断加快，在功能菌株、蛋白元件、工艺技术等方面取得重要突破，产品不断丰富，聚乳酸发酵调控、高效催化等技术达到国际先进水平；产业体系不断完善，已经涌现出一批重点企业和科研院所积极推进生物基材料开发利用，聚乳酸生产规模已经超过5万吨，在一些地区已初步形成产业聚集区。

新思界产业研究中心发布的《2022—2027年中国生物基材料行业细分市场需求及开拓机会研究报告》显示，生物基材料能有效缓解能源危机、降低环境污染，发展势头迅猛。近年来，我国生物基材料产量不断提升，2021年我国生物基材料产量达184.3万吨，同比增长12.1％。

海外生物基材料产业起步较早。在目前发展较为成熟的聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等领域，海外厂商仍然占据主导地位。

与国际生物基材料产业发展水平相比，我国起步较晚。但考虑到我国生物基材料的原料成本与融资成本具有显著优势，在长期的政策支持下，仍然存在“弯道超车”的机遇。

文章来源： 前沿材料PLUS，中国食品报，科技日报 ，碳材料大会