在未来，清洁环保的生物制造产品能否代替石油化工、煤化工产品，从而解决资源短缺和环境污染等问题？答案是肯定的，而且正在成为现实。生物制造具有原料可再生、过程清洁高效等特征，可从根本上改变化工、医药、能源、轻工等传统制造业高度依赖化石原料和“高污染、高排放”不可持续的加工模式，减少工业经济对生态环境的影响，推动物质财富的绿色增长和经济社会可持续发展。

据《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》显示，2021年中国生物质能总资源量达到34.94亿吨，能源化利用量约为4.61亿吨，实现碳减排量约为2.18亿吨。生物质资源产生量呈不断上升趋势，到2030年中国生物质总资源量将达到37.95亿吨，如果结合碳捕获和储存技术，生物质能各类途径的利用将为全社会减碳超过9亿吨。到2060年我国生物质资源量将达到53.46亿吨。

重点关注拥有核心工艺技术的技术型公司和构建从原料到产品全产业链的产品型公司。

1、上游

上游生物质原料，关注有商业化价值的技术路径的新型碳源公司。重点关注秸秆等木质纤维素、CO₂利用相关公司，在提取加工工艺（如纤维提取、水解糖化等核心环节）和细胞工厂领域（如工业化菌株、酶等催化剂）具备高壁垒技术专利布局，持续提供稳定的和高质量的生物质产品。全球范围内都在寻求可规模化应用于生物基产业的新型碳源，包括生物废弃物（如农作物秸秆、甘蔗渣、城市有机垃圾）、工业废弃物（如工业尾气、废塑料、废弃木头）、非粮作物（如木薯、海滨锦葵、麻风树等）等。从应用成熟度来看，大部分新型碳源仍在实验室或小试阶段，当前较为成熟的、已有商业化验证的技术路线主要是秸秆纤维素和合成气。

2、中游

中游生物基化学品，关注经济性的创新型生产工艺和有规模化落地能力的公司。生物基产业的生产工艺需在大规模量产状态下调试和定型，突破核心技术壁垒、简洁的合成路径，具备更好的经济性。领先的规模化落地产能将有力支撑公司在下游产品验证和订单交付的能力。

纤维素基材料：应用领域广泛，纳米纤维素正在示范生产阶段，其他产品大多尚未产业化。

木质素基材料：应用前景广阔，其中木质素磺酸镁、木质素酚醛树脂、木质素脲醛等已实现工业化生产。

淀粉基材料：已实现商业化，但原料主要来源粮食作物，非粮原料正在初步探索阶段。

生物基橡胶：杜仲胶已实现量产，衣康酸酯橡胶正在示范生产阶段，其余品种大多在研发和试生产阶段。

近10年，中国工业生物技术专利申请数量全球第一。技术进步使得生物制造产品，从高价值向某些大宗产品拓展。如，1,6-二磷酸果酸、黄原胶、L-苹果酸、长链

二元酸等达到国际先进水平，少数产品已实现商业化生产。

批量化生产：乙醇、丙二醇、乳酸、丁二酸、长链二元酸、氨基酸、乙二醇、丁二醇、5-羟甲基糠醛等；中试阶段：乙烯、丙酸、异戊二烯、丁二烯等；小试阶段：烷烃、丙酮、丙二酸、乙二酸、己二酸、对苯二甲酸、环氧丙烷、己内酰胺等；

3、下游

下游生物基产品及应用领域，关注品类清晰、商业化应用明确的企业。综合考虑市场规模、供需关系、化工竞品价格、技术成熟度等因素，选取化工产品中极具生物基替代潜力的核心品类作为主要产品方向。应用场景上，比较看好功能食品、添加剂、个护/化妆品、医药健康等高值应用，有市场发展前景的生物基材料助剂、生物基化学纤维等细分品类。生物基塑料、生物柴油及其衍生物、生物基橡胶等为发展热点。随着产业链的延伸，越靠近终端消费者的产品，与石油基产品的价格差距也越小。随着生物制造技术逐渐成熟，生物基能源、塑料、纤维、橡胶、涂料、复合材料、助剂等能源和材料领域都将有极大发展，未来产业容量可达到千万吨级。

生物基塑料：2026年达到297亿美元 Markets and Markets预测，全球生物塑料市场到2026年将达到297亿美元（2057亿RMB），CAGR为22.7%，增长主要归功于中国、印度和印尼等亚太地区。

生物基涂料：2027年达到182亿美元 Markets and Markets预测，生物基涂料市场预计将从2022年的115亿美元增长到2027年的182亿美元，年复合增长率为9.5%，亚太地区是生物基涂料的最大消费市场。

生物基油墨：2026年达到85.7亿美元Smithers预测，2021年生物基油墨全球价值将到58.6亿美元，到2026年将到85.7亿美元，年复合增长率为7.90％。

生物基化妆品：2030年达到77.5亿美元BIS Research预测，到2030年全球生物基化妆品市场规模将达77.5亿美元，2022年至2030年的年复合增长率为5.72%。

生物基粘合剂：2028年达到55亿美元IMARC Group预测，2022年全球生物基粘合剂市场规模将达到25亿美元，到 2028 年将达到55亿美元，年复合增长率为13.78%

生物基表面活性剂：2027年达到34亿美元 IMARC Group预测，2021年全球生物基表面活性剂市场规模将达到24亿美元，到2027年市场规模将达到34亿美元，年复合增长率为5.92%。

生物基润滑油：2028年达到28亿美元IMARC Group预测，2022年全球生物基润滑油市场规模将达到22亿美元，2028年将达到28亿美元，年复合增长率为3.9%。

生物基增塑剂：2027年达到18亿美元IMARC Group 预测，2021年全球生物基表面活性剂市场规模将达到12亿美元，到2027年将达到18亿美元，年复合增长率为6.4%

4、产业发展与市场机会

第三波生物材料变革开启，生物基材料进入黄金发展期

在碳中和目标下，生物基材料为低碳循环经济的主要途径，化石基材料或在局部面临颠覆性冲击，随着生物基材料成本下降、化石基材料成本上升（碳排放税费增加）、以及“非粮”生物质原料的突破，生物基材料有望成为全球工业新的底层材料。

世界经合组织 (OECD) 的案例分析表明，生物技术的应用可以降低工业过程能耗15-80%，原料消耗35%-75%，减少空气污染50%-90%，水污染33%-80%。据世界自然基金会（WWF）预估，到2030年工业生物技术每年将可降低10亿至25亿吨二氧化碳排放。

从产业链角度有来看，生物基材料上游原料主要包括谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质。目前主要是粮食原料，正往非粮生物质方向发展。中游的生物质化化学品处于发展期。目前产业链的关键控制环节为生物质向化工品转化的环节，特别是生物质的利用效率和非粮生物质原料收集方式等对产品的生产成本带来了巨大的影响。

下游为生物基材料产品及应用领域，主要包括塑料、农业食品、服装、绿色包装、医用材料等产业。一般均有成熟的化工产品为竞争对手，亟待生物基产品性能提升和成本下降，才能实现部分产品替代。

对于大多数生物基产品（生物炼制路线）来说，从小试放大阶段到商业化阶段可能需要10年的时间，目前仅有少数产品实现商业化。

5、生物基产品正处于技术攻坚和商业化应用开拓的关键阶段，面临2大难题：

1）技术突破：低浓度产物高效提纯分离、生物基聚合物合成等技术尚未突破，产品性能有待提升。

2）成本优化：当前生物基材料成本普遍高出同类石油基产品1倍以上，存在市场替代优势弱、推广应用难的问题（市场能接受的“绿色溢价”是有限的），成本降至与石油基材料持平（1万-2万元/吨），市场占有率才会有大幅提升。

中国市场格局：处于早期阶段，企业集中在聚乳酸（PLA）、医药健康、食品饮料、塑料（聚合物）赛道

生物基材料行业早期在食品、医疗、日化用品领域较多，从2017年起有更多的初创公司成立，融资热度逐渐升高。一些已上市的传统企业也在积极布局生物基产品，如三棵树、新乡化纤、中粮科技、溢多利、安琪酵母、华鲁恒升。

以697家生物基材料企业为样本（上游原料企业尚未统计全），企业集中在中下游阶段。中游主要集中在聚乳酸（PLA）、聚酰胺（PA）、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚对苯二甲酸丙二醇（PTT）、2，5呋喃二甲酸（FDCA）赛道。下游集中在医药健康、食品饮料、塑料（聚合物）、生物基化学纤维、生物基材料助剂、生物柴油领域。

据OECD预测，未来十年至少有20%、约8000亿美元的石化产品可由生物基产品替代，目前替代率不到5%，缺口近6000亿美元。另有专家曾预测，可见生物基化学品及材料投资市场巨大。

在技术维度来看，随着我国生物基材料生产工艺水平不断提升、产品种类更加丰富，产业化关键技术不断取得创新突破，如今生物基材料已经广泛应用于生物医用材料、包装材料、服装、家居、工业、一次性用品等行业，未来我国生物基材料对化石原料的替代率将持续提升。

在市场维度来看，进入我国生物基材料行业的企业数量逐渐增多，经过数年发展，行业出现了部分重点企业如凯赛生物、联泓新科、金发科技、华恒生物、嘉澳环保、赞宇科技、卓越新能等。随着我国经济形势稳中向好发展，生物基材料下游应用领域中众多产业不断壮大，将继续拉动我国生物基材料市场规模增长，助推生物基材料行的高速发展。

文章来源： TK生物基材料，中国科技信息