非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)分析

非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)分析生物基材料的背景生物基材料，是指利用生物質(zhì)為原料和經(jīng)由生物制造得到的材料，包括以生物質(zhì)為原料和經(jīng)由生物合成、生物加工、生物煉制過程制備得到的生物醇、有機(jī)酸、烷烴、烯烴等基礎(chǔ)生物基化學(xué)品和糖工程產(chǎn)品，也包括生物基聚合物、生物基塑料、生物基化學(xué)纖維、生物基橡膠、生物基涂料、生物基材料助劑、生物基復(fù)合材料、及各類生物基材料制得的制品。生物基材料是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、被納入《中國(guó)制造2025》新材料領(lǐng)域，近些年，發(fā)展迅猛，關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品種類速增，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)，正在成為產(chǎn)業(yè)投資的熱點(diǎn)，顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。標(biāo)準(zhǔn)的制定，將規(guī)范生物基材料的定義、術(shù)語(yǔ)和標(biāo)識(shí)，是生物基材料標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分，將極大地推動(dòng)生物基材料的發(fā)展。生物基材料產(chǎn)業(yè)特征（一）綠色環(huán)保性傳統(tǒng)基礎(chǔ)能源對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)嚴(yán)重影響到社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，隨著國(guó)際范圍內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)保的重視，人們對(duì)生物基新材料的研究逐漸深入。生物基新材料具有綠色、環(huán)境友好、資源節(jié)約等特點(diǎn)，是全球未來發(fā)展的一大重點(diǎn)。（二）技術(shù)前沿性中國(guó)制造2025中，生物基新材料和納米材料等被一同納入新材料前沿研究領(lǐng)域。（三）市場(chǎng)成長(zhǎng)性隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保事業(yè)的愈加重視，對(duì)白色垃圾的防治措施更加嚴(yán)格，生物基新材料的市場(chǎng)前景非常好。目前全球生物基化學(xué)品和高分子材料年產(chǎn)量在5000萬噸左右，近年來，中國(guó)生物基新材料行業(yè)正以每年20%以上的速度增長(zhǎng)，產(chǎn)品種類和市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，逐步走向工業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化階段。非糧生物基材料的發(fā)展目標(biāo)到2025年，非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、產(chǎn)品體系不斷豐富、綠色循環(huán)低碳的創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)，非糧生物質(zhì)原料利用和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，部分非糧生物基產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力與化石基產(chǎn)品相當(dāng)，高質(zhì)量、可持續(xù)的供給和消費(fèi)體系初步建立。（一）創(chuàng)新發(fā)展非糧生物基材料高效工業(yè)菌種與酶蛋白元件不斷豐富，非糧生物質(zhì)利用共性技術(shù)取得突破，大規(guī)模糖化（基于非糧生物質(zhì)生產(chǎn)五碳糖或六碳糖，下同）技術(shù)基本成熟，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系更加高效完善。（二）非糧生物的示范引領(lǐng)基于非糧生物質(zhì)的糖化生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到萬噸（折干五碳糖或六碳糖，下同）/年，乳酸生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到十萬噸級(jí)，戊二胺、聚羥基脂肪酸酯規(guī)模達(dá)到萬噸級(jí)。（三）非糧生物的應(yīng)用拓展豐富基于非糧生物質(zhì)的乳酸、戊二胺、聚羥基脂肪酸酯等生物基化學(xué)品及聚合物品種，穩(wěn)定提高聚合物加工性能，在塑料制品、紡織纖維等領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用。（四）生物基材料的生態(tài)培育形成5家左右具有核心競(jìng)爭(zhēng)力、特色鮮明、發(fā)展優(yōu)勢(shì)突出的骨干企業(yè)，建成3—5個(gè)生物基材料產(chǎn)業(yè)集群，產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)不斷優(yōu)化。生物基材料發(fā)展趨勢(shì)（一）生物基材料替代化石原料需求將持續(xù)增加近年來傳統(tǒng)石化、化工生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)化石資源持續(xù)消耗，人類活動(dòng)對(duì)于化石資源依賴問題與日俱增，同時(shí)全球氣候變暖、環(huán)境污染加劇日益成為社會(huì)高度關(guān)注問題。由于傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠的是化石原料，但隨著時(shí)代發(fā)展，不可再生化石資源儲(chǔ)量逐漸減少，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已經(jīng)不適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展要求。未來包括中國(guó)在內(nèi)的主要經(jīng)濟(jì)體將以生態(tài)化、綠色化以及資源可回收為發(fā)展原則，實(shí)現(xiàn)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。基于如今低碳經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，與化石原料相比，生物基材料主要來源于谷物、豆科、秸稈、竹木粉等可再生生物質(zhì)，能夠大幅減少二氧化碳排放和環(huán)境污染，同時(shí)有效緩解化石資源枯竭壓力。在其綠色低碳、環(huán)境友好、資源節(jié)約等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)下，生物基材料將逐漸成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的又一新興主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。在國(guó)家政策利好和資金支持力度加大的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)生物基材料生產(chǎn)工藝水平不斷提升、產(chǎn)品種類更加豐富，產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)不斷取得創(chuàng)新突破，如今生物基材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用材料、包裝材料、服裝、家居、工業(yè)、一次性用品等行業(yè)。未來我國(guó)生物基材料產(chǎn)業(yè)迎來迅猛發(fā)展，生物基材料將在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用覆蓋，我國(guó)生物基材料對(duì)化石原料的替代率將持續(xù)提升。（二）非糧生物基材料成為行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向發(fā)展非糧生物基材料，在滿足人民群眾物質(zhì)和能源需求的同時(shí)，既能減少對(duì)石油、煤炭等化石能源開采和消耗，還能降低二氧化碳排放，同時(shí)避免與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地的困局，是石化工業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的有效路徑?！斗桨浮芬蟮?025年，非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、產(chǎn)品體系不斷豐富、綠色循環(huán)低碳的創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)，非糧生物質(zhì)原料利用和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，部分非糧生物基產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力與化石基產(chǎn)品相當(dāng)，高質(zhì)量、可持續(xù)的供給和消費(fèi)體系初步建立。國(guó)家的政策引導(dǎo)、財(cái)政金融支持、完善行業(yè)機(jī)制等多重舉措將助力我國(guó)非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)加快創(chuàng)新發(fā)展，非糧生物基材料成為我國(guó)生物基材料行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。生物基材料所面臨的問題（一）未能和石油基材料直接競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)階段PLA和PHA等環(huán)境友好材料屬于新興的材料產(chǎn)業(yè)，在價(jià)格方面，聚丙稀的價(jià)格低于1美元／公斤，而一些最便宜的生物可降解塑料的價(jià)格也需要3~6美元／公斤，因而還不能與大量生產(chǎn)的以石油工業(yè)為基礎(chǔ)的塑料材料進(jìn)行直接的競(jìng)爭(zhēng)。高成本由多種因素造成的。首先在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，大規(guī)模工業(yè)化技術(shù)還不成熟、生產(chǎn)成本還需大幅降低，加工技術(shù)水平還不能使產(chǎn)品性能滿足需要和加工成本仍居高不下。決定微生物合成PHA費(fèi)用居高不下的主要因素之一是底物，即用于生產(chǎn)PHA的原料。事實(shí)上，單獨(dú)生產(chǎn)PHA，底物的成本占到總成本的28%~50％。在這方面，我國(guó)科學(xué)家們選擇奶制品工業(yè)的乳清、糖蜜、廢水、活性污泥、造紙工業(yè)的纖維素水解物、植物油和動(dòng)物脂肪的廢脂以及生物柴油副產(chǎn)物等工農(nóng)業(yè)廢棄物為原料用于PHA的微生物發(fā)酵合成。雖然取得了一定的研究成果，PHA研究的整體水平已不再在發(fā)達(dá)國(guó)家之下，但仍然需要加大基礎(chǔ)研究科研投入和資助力度，在選擇便宜可再生的原料用于PHA合成、提高原料轉(zhuǎn)化率以及發(fā)現(xiàn)新型PHA等方面進(jìn)行創(chuàng)新。此外，從PHA到最終制品還需要很復(fù)雜的加工工藝，首先，在PHA原料基礎(chǔ)上，添加增塑劑、干性劑或其他混料，成為粒料（compound）；再將粒料轉(zhuǎn)變成膜、片、板、纖維等材料；最終將材料加工成終端制品。這類后續(xù)研究70%集中在粒料階段，也會(huì)延續(xù)到終端制品階段。在國(guó)外，產(chǎn)業(yè)分工明確，專門從事后續(xù)應(yīng)用研究的企業(yè)會(huì)跟進(jìn)，在中國(guó)卻缺少專門從事基礎(chǔ)原料應(yīng)用研究的公司。雖然越來越多的企業(yè)意識(shí)到了生物基材料的重要性，但由于研發(fā)力量和資源的限制，它們大都是重復(fù)文獻(xiàn)或?qū)＠袌?bào)道過的工作，很難產(chǎn)生創(chuàng)新性的成果。因此，應(yīng)著重關(guān)注產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。我國(guó)是世界最大的發(fā)酵大國(guó)，有大量的發(fā)酵能力，不需要重新建設(shè)新的發(fā)酵設(shè)備，就能形成規(guī)模生產(chǎn)。直接應(yīng)用原有生產(chǎn)線生產(chǎn)，必須提供參數(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)設(shè)備的調(diào)整辦法。這些問題的解決，有賴于科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界等的通力合作，相互配合。為了扶植這個(gè)新興工業(yè)的發(fā)展，可以通過整合國(guó)內(nèi)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力量，加快一至兩種有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料的產(chǎn)業(yè)化。唯有實(shí)現(xiàn)可再生資源的利用，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性。在石油供應(yīng)成為問題之前，我國(guó)必須建立用可持續(xù)發(fā)展的方式獲得材料的技術(shù)儲(chǔ)備。（二）還未成為真正的產(chǎn)業(yè)生物法合成新型生物基材料已經(jīng)成為一個(gè)新材料生產(chǎn)、開發(fā)和應(yīng)用的方向，該領(lǐng)域的研究充分體現(xiàn)了多領(lǐng)域、跨行業(yè)的現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，生物基材料將在人類的環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥保健等方面發(fā)揮重要作用。技術(shù)本身不能適應(yīng)市場(chǎng)，工程化薄弱，技術(shù)要素與管理要素脫節(jié)，資金投入不足。當(dāng)然這也與科研成果尚未給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益，損害企業(yè)的投資積極性密不可分。要解決這個(gè)問題，改變我國(guó)生物材料依賴進(jìn)口的狀況，需要科研部門和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)更好的相互信任與合作。隨著有關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)對(duì)PHA的研究和開發(fā)工作重視程度的提高，我國(guó)將產(chǎn)生越來越多的生產(chǎn)和應(yīng)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)。由于PHA材料的結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，PHA將能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用要求，特別是PHA的生產(chǎn)符合可持續(xù)發(fā)展的要求，有可能成為一個(gè)大的支柱產(chǎn)業(yè)。我國(guó)高達(dá)40%的石油依賴程度，以及接近2000萬噸的塑料制品消耗量造成的白色污染都在呼喚著生物基材料的迅速發(fā)展?？梢灶A(yù)見，未來幾年以可再生資源為基礎(chǔ)的生物基材料將迎來發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。非糧生物基材料的基本原則（一）堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)非糧生物，示范引領(lǐng)聚焦高效工業(yè)菌種和酶蛋白元件培育構(gòu)建、非糧生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、高效提純濃縮等關(guān)鍵平臺(tái)技術(shù)，開展典型技術(shù)及模式示范應(yīng)用，構(gòu)建自