生物基化學(xué)品為什么備受關(guān)注？
最近不少行業(yè)朋友在討論生物基化學(xué)品，認為這可能是未來化工產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向之一。為什么生物基化學(xué)品備受關(guān)注？未來生物基化學(xué)品又有哪些主要的應(yīng)用方向呢？
一、什么是生物基化學(xué)品？
根據(jù)《生物基材料術(shù)語、定義和標(biāo)識GB/T 39514-2020》，生物基化學(xué)品是指：利用生物質(zhì)為原料或(和)經(jīng)由生物制造得到的化學(xué)品，包括以生物質(zhì)為原料或(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。
生物基化學(xué)品本質(zhì)是通過生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝制得的化學(xué)品，可以作為商用化學(xué)品，如生物乙醇、生物柴油、生物氫等，也可以是特殊應(yīng)用的化學(xué)品，如在香料領(lǐng)域中應(yīng)用的化學(xué)品，和在日常洗護領(lǐng)域中的化學(xué)品等，如生物香料、生物氨基酸、生物維生素等。還可以作為重要的化工原料產(chǎn)品，進行基礎(chǔ)化學(xué)生產(chǎn)，如生物乙醇做乙烯，生物PDO做PTT纖維，以及生物基聚合物產(chǎn)品，都是化學(xué)工業(yè)中重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品。
生物基化學(xué)品有別于傳統(tǒng)化學(xué)品生產(chǎn)工藝，是通過傳統(tǒng)生物材料為原料生產(chǎn)，在碳循環(huán)、清潔能源利用及市場競爭方面，都有一定的競爭優(yōu)勢。生物基化學(xué)品生產(chǎn)工藝的進步，特別是部分專利到期后的大范圍應(yīng)用，以及在碳達峰逐步臨近前提下，在化工產(chǎn)業(yè)的降碳生產(chǎn)，都是目前行業(yè)對于生物基化學(xué)品關(guān)注度逐漸提升的主要原因。
二、生物基化學(xué)品有哪些分類及代表產(chǎn)品
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，生物基化學(xué)品按照材料特性和應(yīng)用場景，可以分為：生物基化學(xué)品、生物基聚合物、生物基材料助劑、生物基化學(xué)纖維、生物基復(fù)合材料、生物基橡膠、生物基涂料及其他生物基化學(xué)品。按照二級分類，又可以分出更多的類型。
由于生物基化學(xué)品產(chǎn)品眾多，基本化學(xué)品都可以實現(xiàn)生物基的生產(chǎn)和制造，并且在分類層面也沒有明確的概念，所以很多行業(yè)有各自的分類標(biāo)準(zhǔn)。但是無論怎么分類，生物基化學(xué)品都可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)化學(xué)品同樣的功能和性質(zhì)，甚至在部分領(lǐng)域中表現(xiàn)出了更優(yōu)勢的特性。
圖 1 生物基化學(xué)品主要和次要分類
數(shù)據(jù)來源：《生物基材料術(shù)語、定義和標(biāo)識GB/T 39514-2020》
生物基化學(xué)品按照產(chǎn)業(yè)鏈，可以區(qū)分為生物質(zhì)（原料）-中間產(chǎn)品（過渡產(chǎn)品）-生物基化學(xué)品（主要產(chǎn)品）-制品（終端應(yīng)用）這幾個流程。其中生物質(zhì)原料，最常用的為淀粉、纖維素、木質(zhì)素、植物及蛋白質(zhì)等，另外還有一些其他的原料構(gòu)成。而主要產(chǎn)品中，據(jù)平頭哥不完全統(tǒng)計，中國生物質(zhì)化學(xué)品已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品超過40種，部分產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)超過10萬噸體量。
可以說，生物質(zhì)化學(xué)品目前在中國市場已經(jīng)初步規(guī)模，并且產(chǎn)品種類在不斷增長，生產(chǎn)規(guī)模也在不斷擴大。
圖 2 生物基化學(xué)品主要產(chǎn)品
三、生物基化學(xué)品為什么備受關(guān)注？
生物基化學(xué)品具有原料可持續(xù)性和再生性、適合目前的環(huán)保政策、市場消費增速較快、應(yīng)用廣泛、社會意義重大，這些可能是目前大家關(guān)注生物基化學(xué)品的主要原因。
首先，生物基化學(xué)品是以綠色可再生資源為原料，通過生物轉(zhuǎn)化的方法進行生產(chǎn)，如樹葉、秸稈、糧食、蔬菜及其他的動植物等，都可以作為生物基化學(xué)品的基礎(chǔ)原料。在全球石化資源日益匱乏的背景下，這種原料來源的可持續(xù)性和可再生性使得生物基化學(xué)品具有顯著的優(yōu)勢。很多資源匱乏的城市，都在積極發(fā)展生物基化學(xué)品，規(guī)避城市資源劣勢，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的資源循環(huán)利用。當(dāng)然，目前生物基化學(xué)品最大的問題是成本較高，而其最大的成本項是碳源成本。此外，還存在著一定的與人爭糧情況。這些都是要在原料端，或者說工藝技術(shù)上做重點突破的。
其次，生物基化學(xué)品具有環(huán)境友好的特點，與主要依賴石油、煤炭、天然氣等不可再生的化石資源的傳統(tǒng)化學(xué)品相比，生物基化學(xué)品的生產(chǎn)過程更加環(huán)保，污染更少，反應(yīng)過程中副產(chǎn)物可以作為飼料使用，并且基本無三廢的產(chǎn)出。這符合當(dāng)前環(huán)境保護法律法規(guī)日趨嚴(yán)格的要求，適應(yīng)雙碳政策要求，也是社會可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。
第三，生物基新材料規(guī)模及消費市場供應(yīng)在快速增長。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，中國生物基新材料產(chǎn)量突破190萬噸，過去幾年呈現(xiàn)9%左右速度增長。并且從2021年開始，中國生物基新材料的產(chǎn)量開始提速，年均增速超過13%。平頭哥認為，隨著技術(shù)的進步和突破，中國生物基新材料生產(chǎn)規(guī)模有望繼續(xù)快速增長，對比其他化石類消產(chǎn)品，整體規(guī)模增速大部分呈現(xiàn)下降的趨勢。
圖 3 中國生物基化學(xué)品市場規(guī)模及增速
數(shù)據(jù)來源：《我國生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策與建議》
對于生物基化學(xué)品的需求增速來看，過去9年中消費增速平穩(wěn)增長，至2023年中國生物基化學(xué)品的消費規(guī)模超過190萬噸，年均呈現(xiàn)12%左右的速度增長。目前中國生物基化學(xué)品在中國的應(yīng)用有兩個方式，一是對生物基化學(xué)品的特殊應(yīng)用方式，如醫(yī)藥領(lǐng)域及需要降解的消費市場，對生物基新材料存在專有的消費。二是對傳統(tǒng)化學(xué)產(chǎn)品的替代，在對成本要求不高的前提下，存在一定的替代消費。從整個市場來看，大宗生物基化學(xué)品的突破，才是對生物基化學(xué)品市場最大的利好。
圖 4 中國生物基化學(xué)品需求量及增速
數(shù)據(jù)來源：《我國生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策與建議》
對于生物基化學(xué)品的產(chǎn)值來看，至2023年中國產(chǎn)值已經(jīng)達到260億元左右，過去9年呈現(xiàn)11%左右的速度增長，其中包括出口產(chǎn)值。生物基化學(xué)品在中國具有特殊的應(yīng)用市場，其中市場售價保持相對平穩(wěn)增長的趨勢，但是在歐洲及北美地區(qū)消費市場更為龐大，出口是中國生物基化學(xué)品的重要銷售方向。
圖 5 中國生物基化學(xué)品市值及增速
數(shù)據(jù)來源：《我國生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策與建議》
對于生物基化學(xué)品的單位產(chǎn)值，根據(jù)測算，中國生物基化學(xué)品過去9年中的平均單位產(chǎn)值逐步增長，至2023年單位產(chǎn)值已經(jīng)13000元/噸，最高產(chǎn)值突破14000元/噸，過去9年保持2%左右的速度緩慢增長。
對比其他的化學(xué)品，隨著供應(yīng)量的增長，競爭的加劇，以及通脹的持續(xù)，很多產(chǎn)品都在逐步降低價格水平，但生物基化學(xué)品市場售價仍在逐步提升，這對企業(yè)來說具有吸引力。但另一方面也需要考慮到其高價上籠罩的“光環(huán)”，未來若跟石化基化學(xué)品充分、正常地競爭，高價反而是劣勢。
圖 6 中國生物基化學(xué)品單位產(chǎn)值及增速
數(shù)據(jù)來源：《我國生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策與建議》
最后，生物基化學(xué)品應(yīng)用廣泛、社會意義巨大。生物基化學(xué)品具有種類廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備技術(shù)先進、性能獨特、制備成本低、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)保、能源等多個領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。例如，在醫(yī)藥領(lǐng)域，生物基化學(xué)品中的抗生素和抗病毒藥物已經(jīng)取得了顯著的成果；在環(huán)保領(lǐng)域，生物基可回收的熱固性環(huán)氧樹脂等新型材料正在被研究和開發(fā)，有望在環(huán)保材料領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。
生物基化學(xué)品的開發(fā)和應(yīng)用，不僅有助于解決石化資源短缺的問題，還有助于推動生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。同時，生物基化學(xué)品的環(huán)境友好性也有助于改善環(huán)境質(zhì)量，提高人民的生活水平。
諸多因素于一身，推動了生物基化學(xué)品關(guān)注度的快速提升。
四、生物基化學(xué)品未來將如何發(fā)展？
國家在很早就已經(jīng)出臺了諸多政策，鼓勵發(fā)展生物基化學(xué)品。
2021年10月國務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達峰行動方案》，主要目標(biāo):“十四五”期間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化取得明顯進展，綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用取得新進展，綠色生產(chǎn)生活方式得到普遍推行，有利于綠色低碳循環(huán)發(fā)展的政策體系進一步完善。到2025年，非化石能源消費比重達到20%左右。這一政策確定了生物基發(fā)展的規(guī)模、時間線和趨勢，為我國生物基產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了明確的發(fā)展目標(biāo)。
2021年12月工信部發(fā)布《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將推進生物基材料全產(chǎn)業(yè)鏈制備技術(shù)的工程化列為技術(shù)創(chuàng)新重點方向，實施關(guān)鍵短板材料攻關(guān)行動，支持材料生產(chǎn)、應(yīng)用企業(yè)聯(lián)合科研單位，開展生物基材料、生物醫(yī)用材料等協(xié)同攻關(guān)。此政策明確了生物基新材料產(chǎn)品的主要應(yīng)用場景，為我國生物基化學(xué)品的應(yīng)用指明方向。
2023年1月工信部等發(fā)布了《加快非糧生物基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》，規(guī)定到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、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)品競爭力與化石基產(chǎn)品相當(dāng)，高質(zhì)量、可持續(xù)的供給和消費體系初步建立。此政策明確了非糧食生物基化學(xué)品的應(yīng)用方向和目標(biāo)，進一步明確應(yīng)用場景。
平頭哥認為，目前全球生物基巨頭吉諾瑪?shù)倏āP賽生物、三菱化學(xué)、杜邦等公司，部分生物化學(xué)品生產(chǎn)專利方面即將或已到期。而海外的諸多專家學(xué)者，陸續(xù)回國發(fā)展。這將為中國發(fā)展生物基化學(xué)品帶來了大量的資源和技術(shù)，在中國政策的支持和鼓勵下，有望驅(qū)動中國生物基化學(xué)品行業(yè)的高速發(fā)展。
五、面對生物基化學(xué)品發(fā)展趨勢，我們該作何準(zhǔn)備？
從目前來看，平頭哥認為生物基化學(xué)品在未來一段時間內(nèi)，仍將高速發(fā)展。
建議有實力、有興趣的企業(yè)，可以先做好市場調(diào)研，尤其需要對相關(guān)的工藝技術(shù)發(fā)展和下游應(yīng)用做深入研究。
其次，若能跟本企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)鏈整合的當(dāng)然最佳，能互相彌補、對沖風(fēng)險的也可。
最后，目前看政策是生物基化學(xué)品最大的利好之一，但經(jīng)濟發(fā)展有其波動性，政策可能會為經(jīng)濟服務(wù)而做調(diào)整，這就會對生物基化學(xué)品的整體市場產(chǎn)生重大影響。相關(guān)企業(yè)需要時刻關(guān)注政策變動。先期投入需要有所把控，這樣未來在經(jīng)營策略上可以更加靈活。
