我国生物基可降解塑料产业发展面临三大问题

关键词 | 生物基可降解塑料产业  三大问题

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低碳环保背景下，生物基可降解塑料是替代和补充石油基塑料的最佳选择，产业发展正迎来重要机遇期。得益于应用前景广阔和政策有力驱动，我国生物基可降解塑料产业呈现快速发展态势，原料供应保障充足、部分技术取得关键进展，重点地区和化工企业加速布局、产业发展集聚化特征凸显，下游消费需求日益增加、市场空间广阔。同时，关键核心技术突破不足、生产成本居高不下、规模化应用有待扩大等问题还亟待解决。未来，需从加快核心技术创新转化、增产能扩规模、拓展应用市场等方面发力，推动我国生物基可降解塑料产业高质量发展。

全球生物基可降解塑料需求正快速增长

近年来，随着国际能源供给压力持续增大，全球能源市场震荡加剧，非可再生能源和资源短缺问题日趋严重。同时，遏制全球变暖、实现“碳中和”目标已成为国际社会共识，加快构建绿色低碳发展体系已成为时代潮流。生物基可降解材料是指利用可再生生物资源加工成的高分子材料，废弃后在自然条件下能够自主降解为自然界基本元素的材料。相较于传统石油基高分子材料，生物基可降解材料具有资源节约、绿色环保、原料可再生和生物可降解等特性，在绿色包装、纺织、农用地膜、卫生材料等领域具有广阔的应用潜力，是当前发展生物经济的热点方向，内生动力不断增强。当其成分为聚合物时即为生物基可降解塑料，是生物基材料应用最为广泛的类型之一。

从全球生物降解塑料来看，淀粉基塑料、聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等生物基可降解塑料的产能占比分别为38%、25%和2%，总占比高达65%；聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等石油基可降解塑料的产能占比分别为24%和8%（见图1）。生物基可降解塑料能够实现“种植固碳-发酵排碳-生产排碳-分解排碳”闭环碳路径，与石油基塑料相比，具有碳减排和可再生优势。随着全球化石能源不断消耗，生物基可降解塑料的需求将保持快速增长态势，所占比例也将继续增长。

生物基可降解塑料主要包含淀粉基塑料、PLA、PHA和蛋白质塑料等。其中淀粉基塑料的产业化程度较高，但存在不能完全降解的问题，耐热性、硬度和透明性等指标较PLA和PHA低（见表1）。

我国生物基可降解塑料产业发展现状

01 | 原料供应保障充足，部分生产技术取得进展

生物基可降解塑料的原料供给结构主要以玉米、秸秆为主，大豆、淀粉等为辅（见图2）。我国粮食自给率在九成以上，据国家统计局数据显示，2021年我国粮食总产量达到13657亿斤，连续7年稳定在1.3万亿斤以上。其中工业用粮占比约20%，是我国粮食的第三大用途。以玉米产量为例，2015—2020年我国玉米产量稳定在2.55亿~2.65亿吨之间，约25%用于工业消费，奠定了坚实的原料基础。总体来看，生物基可降解塑料的原材料供给较为稳定。

生物基可降解塑料的制备方法主要有天然材料直接加工、微生物直接合成、微生物发酵结合化学合成，以及多种材料共混加工等。我国开展相关生产技术研究起步较晚，但目前也取得了一批具有自主知识产权的技术。从专利申请来看，科研机构和相关企业主要围绕增韧剂、增塑剂、相容剂等重要辅料和闪蒸罐、物料通道等反应装置进行生产技术专利布局，自主创新能力不断提升（见图3）。此外，中粮科技开发出“两级浓缩-两步缩聚-全程控温”的连续反应PLA生产新工艺，微构工场通过重新编辑了嗜盐细菌基因成功开发了“下一代工业生物技术”。

02 | 化工企业加速布局，集聚发展态势凸显

随着“双碳”时代的到来，重点化工企业纷纷加速布局生物基可降解塑料，加大技术攻关力度、突破生产工艺瓶颈，PLA、PHA等产能有较大幅度提升，产业化进程不断推进。武汉华丽、虹彩科技、苏州汉丰、山东必可成等企业实现规模化生产淀粉基生物降解塑料，并不断改进产品性能；海正生物、金丹科技、中粮生化、普立思生物、联泓新科、万华化学等积极新建、扩建PLA项目；中粮科技、蓝晶微生物、北京微构工场、天津国韵生物科技等不断优化PHA生产工艺和推进产业化应用。与此同时，一些重点地区将生物基材料作为重点发展的绿色产业，加强集聚区或基地建设，如辽宁营口高新区生物降解材料及制品创新型产业集群，获批科技部2021年度创新型产业集群试点，力争打造成为千亿级产业集群；安徽蚌埠建成生物基新材料产业基地，贯通上游原材料乳酸和下游生物基纤维和塑料制品生产线，不断推动产业链协同发展。

03 | 消费需求日益增加，市场增长空间广阔

我国2008年出台的“限塑令”取得了显著成效，但随着快递、外卖等新兴行业的爆发式扩张，一次性塑料制品用量激增。国家发改委、生态环保部于2020年发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，明确提出分步骤、分领域禁限使用不可降解塑料袋等，推广、应用可降解购物袋、包装膜等替代产品。《“十四五”生物经济发展规划》中指出，重点在日用制品、农业地膜、包装材料、纺织材料等领域应用示范生物可降解材料制品，积极开拓生物材料制品市场。政策驱动下，生物基可降解塑料将替代传统塑料成为市场需求的主力军，尤其在农用地膜、一次性包装材料等特定应用场景中优势显著，应用前景十分广阔，未来将成为一个百亿级别的细分市场。然而，目前我国生物基可降解塑料严重依赖进口，对外依存度较高。据海关总署统计，2010—2021年我国PLA进口量远超同期出口量，且呈快速增长态势，从2661吨增长至25295吨，年均复合增速高达20.6%（见图4）。由此可见，我国生物基可降解塑料市场规模仍有很大的增长空间。

我国生物基可降解塑料产业发展面临的问题

01 | 关键核心技术突破不足

由于科研成果转化困难、生产企业总体创新能力不足，叠加材料生产技术壁垒较高，我国生物基可降解塑料工业化生产仍面临诸多技术瓶颈，技术水平与国外存在一定差距。例如，PLA的工业制备方法为丙交酯开环聚合法，中间体丙交酯的合成和纯化反应是生产工艺中的技术难点；PHA微生物合成过程中的分离提取工艺都存在工艺复杂、条件苛刻、技术要求高等问题。此外，提升淀粉基材料的相容性和共混性，以制备淀粉基复合降解塑料也是技术难点和热点。尚未攻破的技术难题进一步制约了生物基可降解塑料性能的优化提升，使其综合性能逊色于石油基材料。

02 | 生产成本居高不下

淀粉基材料产业化程度较高，其价格与石油基可降解材料基本持平；PLA由乳酸合成，受农作物价格和乳酸工业生产成本影响，综合成本要高于石油基可降解塑料；PHA完全是由微生物合成的高分子聚合物，分离提取难度高，工业生产成本偏高。总体来看，生物基可降解塑料的完全成本依然较高，未来一段时间仍是制约其市场化应用的重要原因，迫切需要通过技术攻关和规模化生产来有效降低成本。

03 | 规模化应用有待扩大

目前，淀粉基材料、PLA已初步实现规模化应用，PHA的产能、应用量也在不断增加，但低产量、高成本问题严重制约生物基可降解塑料应用市场规模的进一步扩大。一方面，虽然安徽丰源、吉林中粮生物、金发科技、武汉华丽环保等一批生产企业发展较好。但我国生物基可降解塑料年产量远达不到市场消费需求，仍严重依靠进口，“供不应求”问题较为突出。另一方面，由于使用成本偏高，消费者接受度低，生物基可降解塑料的市场渗透率较低，应用市场总体规模仍然较小。

三方面建议

01 | 加快核心技术攻关，畅通成果转化渠道

一是依托重点研发计划，集中力量攻克丙交酯合成纯化、PHA分离提取等一批核心技术，通过改性、复合材料制备等途径，不断提升和优化生物基可降解塑料综合性能。二是加强创新资源整合，充分发挥企业创新主体作用，鼓励以联合项目攻关、专家客座、技术入股等方式加大校企合作力度，有效推动科研成果走向生产线、形成产能，加快产业化进程。三是加大先进生物基可降解塑料生产制造技术的引进力度，注重技术的系统化集成、再创新和知识产权保护，推动技术转化落地。

02 | 加快推进产能提升，培育特色产业集群

一是对淀粉基材料、PLA等已经实现规模化生产的材料，通过优化工艺、应用先进生产装置、增设生产线等方式加速现有产能扩张，进一步降低生产成本；同时，加大改性材料、复合材料的开发和生产，如热塑改性淀粉基塑料、淀粉/聚合物复合塑料、改性PLA等，推动工业化技术的不断成熟。二是对PHA等产业化程度不高的材料，通过采用生物废弃物作原料、提升产品转化率等手段降低生产成本，进而推动新增产能建设、扩大生产规模。三是加快布局重点产业项目，培育生物基可降解塑料特色产业集群，推动产业高端化、绿色化发展，形成示范引领效应。

03 | 加快市场应用推广，提升产业整体水平

一是依托我国“双碳”、“禁塑”政策的发布和行业相关标准的实施，不断推进下游应用领域强制性标准和政策要求的制定，提升生物基可降解塑料的替代空间，提速产品推广应用。二是提升生物基可降解塑料产业化水平，通过优化材料性能、增加产品多样性来拓展应用场景，以规模化生产摊销成本不断降低使用成本，激发下游市场需求潜力。三是不断提升塑料产品国际竞争力，加强海外市场开拓，推动产品“走出去”，实现市场驱动产业发展的正向反馈。

作者： 王敏 毛晓阳