生物基產業發展前景

碳中和之下再看生物基材料！

人類排放的這些碳由于碳循環的作用，沉積在大氣圈、陸地和海洋中。相比于1960年，陸地和海洋每年沉積的碳在持續增長，但增速較低。每年留存于大氣圈中的碳不斷增加，1960年大氣沉積了20億噸碳，2014年增加至39億噸。也就是說，盡管地球在努力的再平衡，但是每年人類的排放總量在增長，每年欠債差額在不斷累積。

碳排放的結果

大氣中碳濃度增加十八世紀后半期工業革命爆發之后，人類造成的碳排放急速增加，到今天已經每年排碳超過100億噸。

圖3 碳排放和二氧化碳濃度（億噸，ppm）

自然界碳循環中額外的這部分排放，一部分被陸地和海洋吸收，另一部分在大氣圈中逐漸累積增多。這也導致大氣中的二氧化碳濃度已經由工業革命前的不到300 PPM上升到今天的400PPM。人類活動的碳排放使大氣中二氧化碳濃度的升高幅度，確實已經是不能忽視的量級了。全世界關注大氣中二氧化碳濃度的升高，是因為擔心溫室效應。

碳中和目標對化工的影響

 我國若以2060碳中和為目標去努力，無疑對于化石能源的使用量要有激進的逐年削減指標?；茉串斎恢傅氖敲?、石油、天然氣，全球這三種資源中的絕大部分都是作為能源消耗掉了。而另外那一小部分，則是化工的基石?；な菍⑻?、磷、鉀、氟、鈦、硅等元素加工為材料，其中絕大部分是用碳?；?、農藥、化纖、塑料、橡膠、涂料的分子鏈都是以碳為基礎的。在能源用途中，尚有水力、核能、光伏、風能等能源去替代化石能源；但在材料用途中，并沒有元素能代替碳，仍要依賴這些化石來提供碳源。此處就產生問題了，化石中的碳變成了材料中的碳，是否構成碳排放？是否需要承擔減排的責任？

可再生材料的風口

即便是使用低碳排放水平的石油化工路線來生產的塑料制品，在生產時，盡量將碳固化在產品中了，然而在產品使用之后，又面臨新的環保要求了—可降解。此時發現，可降解塑料要么不能徹底降解構成污染，要么徹底降解，高分子碳鏈分解成獨立的二氧化碳進入大氣了。更完美的解決方案無疑就是可再生材料了，不再依托不可再生的化石為碳源，而是以可再生的植物為碳源。植物的碳來自通過光合作用固化大氣中的碳。因此植物基的可再生材料即便最終降解、或者焚燒處理了，也沒有額外增加碳排放。大多數生物基產品通過生物質起源最后分解成CO2形成一個完整的閉環而減少溫室氣體排放。據美國《生物質技術路線圖》規劃，2030年生物基化學品將替代25%有機化學品和20%的石油燃料；據歐盟《工業生物技術遠景規劃》規劃，2030 年生物基原料替代 6%-12%化工原料、30%-60%精細化學品由生物基制造；我國規劃未來現代生物制造產業產值超1萬億元，生物基產品在全部化學品產量中的比重達到25%。歐美力推2050年實現碳中和，我國緊隨其后，隨著三大經濟體政策上的推進，全球碳減排進程開始加速。

據美國農業部（USDA）生物優先計劃 （BioPreferred）的跟蹤報告，2016 年生物基產業對美國經濟的總貢獻為4590億美元，占GDP的2.5%，其中包括1570 億美元的直接產值和 3020 億美元的間接產值；該行業雇用465萬工人，包括直接支持生物基產業的168萬個直接就業及298萬個間接就業，生物基產業的每個工作都負責支持經濟其他部門的1.78個工作。據 JRC 數據，歐盟2014年生物基工業經濟（不含食品、飼料及其他農業部門）產值 6740 億歐元，就業人數 330 萬。由此可見，生物基產業帶來的規模經濟效益相當可觀，為政府推動產業的轉型升級提供了動力。

生態標簽政策引導消費成為趨勢

生態標簽是一種新的政策工具，通過在生物基產品上貼標簽與石化產品區分開，鼓勵消費者增加綠色消費。歐盟建立的生態標簽制度，從設計、采購、生產、包裝、運輸、銷售、使用到回收等產品生命全周期考察其環境影響，并采用第三方認證將信息公開，以贏得消費者信賴。生物基產品的生態標簽制度在歐美地區已推行多年。歐盟生態標簽（Eco-label，又稱歐洲之花）、德國“藍天使”（Der Blaue Engel）、北歐生態標簽（Nordic Swan Ecolable，又 稱北歐白天鵝）是歐洲最負盛名的三種多重認證生態標簽。美國農業部也在 2011 年推出 USDA 標簽認證，目前已有超過3000多種產品獲得認證，標簽上標有產品生物基部分含量， 便于政府和消費者采購時區分（政府采購標準：生物基含量不低于 25%）。

歐盟生物基產品的生態標簽制度實施以來，在消費者意識及市場滲透方面已發揮強力作用。以歐洲社會認可度最高的生態標簽“歐洲之花”為例，據歐委會官網數據，截止2020年3月，認證的產品數量已達到 70692 個，包括生物基清潔產品、服裝紡織、個人護理產品、潤滑劑等 11 類產品組，呈現良好發展態勢。據 2017 年歐洲晴雨表數據，近三分之一歐盟成員國受訪者見聞過“歐洲之花”，其中盧森堡、法國和丹麥占比最高，分別為 62％、61％、51％。而見聞過“歐洲之花”的受訪者中 30%曾經買過“貼花”產品，其中盧森堡（67％），比利 時（65％）和塞浦路斯（57％）超一半以上受訪者購買了貼花產品。

標簽產品在歐盟市場享有很高的公信力，被稱為開拓歐盟市場的綠色通行證。受訪者被問到他們是否同意“相信帶有歐盟生態標簽的產品對環境友好”，超過四分之三（78％）的受訪者表示同意。而歐盟生態標簽的市場滲透率也隨生態標簽產品銷量持續增長而提高。該制度實施近20年來為歐洲生物基產品市場的培育做出了巨大貢獻。申請歐盟各類生態標簽的企業也多方面受益，受認證產品不僅可順利進入歐盟市場，受到消費者青睞，還會吸引政府零售商及供應商關注，樹立企業形象，并可借此改良產品結構，提高自身競爭力。

生物基塑料多元化應用市場前景可期

生物基塑料是目前生物基化學品下游材料最主要的應用領域。據European Bioplastics 數據，生物基的聚羥基脂肪酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）及淀粉基塑料均為可生物降解塑料，而生物基聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、對苯二甲酸丙二醇酯 （PTT）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、尼龍（PA）系列和聚乙烯呋喃酸酯（PEF）等均不可生物降解。生物基塑料產品有兩個主要優點：

1）優秀的減排能力，生物塑料的二氧化碳排放量只相當于傳統塑料的 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。

據European Bioplastics數據，2018年全球生產塑料近3.6億噸，而生物基塑料2020年產量近211萬噸，占比不到1%。近年來隨著需求的增長，以及越來越多生物基聚合物、應用和產品的出現，生物塑料市場在不斷增長。據 MarketsandMarkets 預測，全球生物塑料及聚合物市場規模2020年預計為 105億美元，受各國政府產業扶持政策的推動，2025年有望增長至279億美元，年均復合增長率將達到 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%），占總產量近 70%。區域分布方面，歐洲是整個生物塑料行業的主要樞紐，是生物塑料發展相對成熟的地區，在生物塑料的研發上占有舉足輕重的地位，是全球最大的行業市場。但歐洲生物塑料的市場增長率較低，2020 年產量占比 26%，低于亞太地區 46%。亞太地區是新興市場，作為主要生產中心，全球約 70%的注塑基礎設施位于亞洲，因此市場增長速度最快。南北美洲合計27%，且近年來產量同比有所增加，市場空間大，是未來生物塑料推廣的亮點區域。

近年來，生物基塑料的應用范圍越來越多元化。生物基塑料主要應用于包裝（硬包裝、軟包裝）、紡織品、汽車和運輸、消費品、農業和園藝、涂料和膠黏劑、建筑和施工、電子和電器及其他行業。生物塑料由于具有較好的光澤度、良好的阻隔、抗電和印刷性能，適用于包裝行業。因此，包裝行業是生物塑料的最大應用領域，占生物塑料市場總量的約 47%，近100萬噸；應用于硬包裝的生物塑料中生物基 PET 占比最大，例如可口可樂的所有飲料均使用 PET 瓶包裝，而應用于軟包裝的生物塑料中可生物降解的淀粉混合物的占比最大。用于紡織品的生物塑料約占生物塑料總量的 11%，占比最大的是 PTT。而用于汽車和運輸的生物塑料中占比最大的則是生物基 PA。值得一提的是 PLA 因具有良好的使用性能和加工性能，在包裝和紡織領域也有較多應用。生物基塑料擁有寬泛的應用領域，其市場前景非?？捎^。

生物基可降解塑料的曙光-禁/限塑令

無所不在的塑料制品方便了人類的生活，但也由此產生了數量龐大的塑料垃圾，據 IHS 估算，到 2050年，全球將累計產生120億噸塑料垃圾。白色污染主要來源于包裝領域，占比高達59%，這與塑料包裝本身一次性（一次性塑料袋、餐具等等）、難回收等原因有關。然而目前，處理塑料垃圾的方式主要是焚燒和填埋，造成了嚴重的空氣、土壤和水體污染；有的甚至會通過動物最終進入人類的食物鏈，危害人類的生命健康。面對日益嚴峻的塑料污染問題，各國政府和國際組織紛紛向污染“宣戰”。

近年來世界多國加速推進禁/限塑令、塑料回收及再利用等相關政策，這對生物基塑料，尤其是可降解生物基塑料來說是一道曙光。據 IEA 統計，在過去五年中有 60 多個國家實行對一次性塑料實施禁令或征稅。而美國、歐盟和中國在實行多年限塑令后終于升級成禁塑令。以歐盟為例，據歐聯通訊社報道，2019 年歐洲議會以壓倒性票數通過限塑法案，新法案規定， 從2021年開始，歐盟成員國將全面禁止使用吸管、餐具等一次性塑料制品；2020年7月歐委會成員同意對塑料包裝廢物征收新的歐盟稅，該征稅將于2021年1月1日開始執行，征稅額將以未回收的塑料包裝廢料的重量為基準計算，征稅標準為每公斤廢塑征收 0.80 歐元稅收，使得禁塑令的效果再次升級。

我國國家發展改革委聯合生態環境部也于 2020 年1月16日發布《關于進一步加強塑料污染 治理的意見》，要求到2025年，完善塑料制品生產、流通、消費和回收處置等環節的管理制度，對不可降解塑料逐漸禁止、限制使用。2020年2月開始，海南、廣東、廣西云南、 浙江等各省市均響應號召開始推行嚴格的塑料污染管理辦法。隨著我國禁塑令政策的升級，法規落地后有望對國內生物基可降解塑料行業發展產生巨大推動力。

來源于生物基能源與材料，原作者Rachel，侵刪