我國生物降解材料應用情況

中國產業信息網訊：
       內容提示：我國PHA研發及產業化趨勢處于世界的前沿，其中有清華大學、中科院微生物所、長春應化所、汕頭大學、天津國韻生物科技公司、寧波天安生物材料公司、廣東聯億生物工程公司和江蘇南天集團等多家從事PHA生產和研發的單位，預計未來我國將成為世界上生產PHA品種最全，產量最多的國家。

       隨著能源漲價以及環境問題的日益凸顯，世界范圍內可降解生物材料替代傳統石油產品的步伐呈現出逐步加快的趨勢，預計政府還將出臺相應的優惠政策和法律法規，鼓勵市場應用，生物降解材料的大規模應用前景樂觀。

       生物降解材料包括用生物技術直接制取的高分子材料，如聚羥基脂肪酸酯(PHA)等；用生物技術制取的原料再經聚合得到的一類材料，如聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚氨基酸等；此外還有淀粉基生物降解塑料、二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯(APC)等。

       在眾多生物降解材料中，PLA、PHA、PBS是近年來生物材料研究的熱點，連同淀粉基生物降解塑料一起成為當前國際生物降解塑料的主流技術，目前技術相對成熟、產業化規模較大，也是市場消費的主要品種。

       淀粉基生物降解塑料

       淀粉基生物降解塑料，是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品，在工業上可以代替一般通用塑料等，可以用作包裝材料，防震材料，地膜，食品容器，玩具等。

       淀粉基生物降解塑料已有30年的研發歷史，是研發歷史最久、技術最成熟、產業化規模最大、市場占有率最高的一種生物降解塑料。淀粉與PE、PP、PVA、PCL、PLA等聚合物共混粒料已批量生產。

       國外淀粉基塑料產品生產商主要有意大利的Novamont公司、美國的Warner-Lambert公司和德國的Biotec公司。我國積極研發并產業化的單位主要有中國科學院理化技術研究所、中國科學院長春應用化學研究所、江西科學院、北京理工大學、華南理工大學、天津大學比澳格(南京)環保材料有限公司、廣東上九生物降解塑料有限公司、廣州優寶生物科技有限公司、浙江天示生態科技有限公司、中京科林新材料(深圳)有限公司、武漢華麗科技有限公司、哈爾濱綠環降解塑料有限公司、黑龍江綏化綠環降解塑料有限公司、煙臺萬利達環保材料有限公司等。

       國內最大的生產廠家是武漢華麗和比澳格(南京)。武漢華麗預計產銷規模10萬噸，比澳格(南京)現已形成數萬噸淀粉基塑料規模。其他幾個大型企業均達到年產萬噸級生產規模，總產量占到我國生物降解塑料產量的60%以上，并出口日本、韓國、馬來西亞、澳大利亞、美國歐盟等國家。

       聚乳酸生物塑料(PLA)

       PLA是以乳酸為原料聚合生成的高分子材料，具有無毒、無刺激性、強度高、易加工成型和優良的生物相容性等特點，制品在使用后可完全降解，因此，PLA是一種能真正達到生態和經濟雙重效應的生物環保材料，是近年來開發研究最活躍、發展最快的生物降解塑料。

       PLA可用于一次性飯盒以及其他各種食品、飲料外包裝材料；適合加工成高附加值薄膜，取代目前易破碎的農用地膜；在生物醫用材料中可用于醫用縫合線、藥物控釋載體、骨科內固定材料、組織工程支架等。

       目前世界PLA生產商有近20家，主要集中在美國、德國、日本和中國。美國NatureWorks公司是目前世界上最大的PLA生產廠家，年產能達到14萬噸，其以玉米等谷物為原料，通過發酵得到乳酸，再聚合生產生物降解塑料聚乳酸。該公司計劃在亞洲建設其第二個PLA生產基地，規模同樣為14萬噸/年，目前正在對泰國、馬來西亞、中國3個國家的PLA原料來源及市場增長前景進行評估。

       在聚乳酸產能和消耗量都不斷擴張的同時，聚乳酸的應用日益走向成熟。2010年，全球PLA總生產能力約為18萬噸/年，與2009年的15.7萬噸/年相比，凈增加2.3萬噸，提高了14.6%。2010年全球PLA消費量約12萬噸(純樹脂)，需求以西歐、北美為主，亞洲的消費量正在不斷增長。目前，PLA的主要消費領域是包裝材料，占總消費量的65%左右；其次為生物醫學領域，約占總消費量的26%。

       2007年開始，我國聚乳酸貿易頻繁。在產業化初期，由于國外聚乳酸下游應用領域發展成熟且應用范圍廣泛、市場消費大，我國聚乳酸大部分出口到國外，其價格也受國外聚乳酸行業價格的制約。但近幾年隨著國內應用市場的不斷擴大及需求量快速提升，我國聚乳酸的進口量逐年遞增，同時出口量快速下降。

       近年來，國內掀起了PLA項目的開發熱潮，2010年，我國很多玉米深加工企業或生物化工企業都計劃步入聚乳酸的行列。截至2011年3月，國內PLA年產能達到1.2萬噸左右，規劃產能約為14萬噸/年。國內最大的生產企業是浙江海正生物材料股份有限公司，產能5000噸。從2007年開始，隨著國內工業級聚乳酸生產裝置建成投產，國產聚乳酸產品逐漸投放市場，市場價格逐步下降，目前平均售價約在2.1萬元/噸左右。

       聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

       聚丁二酸丁二醇酯由丁二酸和丁二醇經縮聚而得，是目前世界公認的綜合性能最好的生物降解塑料。由于PBS綜合性能優異，性價比合理，用途極為廣泛，可用于包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫療用品、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料、生物醫用高分子材料等領域。

       目前，全球能夠產業化并且已經市場化生產PBS的國家只有美國和日本，日本昭和高分子公司和美國Eastman公司建有規模分別為5000噸/年和15000噸/年的生產裝置。

       我國PBS產業化進程在積極推進中。2007年，杭州鑫富藥業公司建成2萬噸/年PBS生產線。2008年，邗江格雷絲高分子材料有限公司建成2萬噸/年的PBS生產線。海爾工程塑料中心、上海申花集團、福建恒安集團等企業對PBS在一次性包裝用品、衛生用品、餐具等領域的應用和推廣進行了有效開拓。上海申花集團PBS制品已經面市，改性材料、擠出片材已經小批量出口韓國。廣東金發公司已建成年產1000噸/年生產線，安徽安慶和興化工和清華大學合作也已籌建5000噸/年規模生產線。

       國內PBS的工業化生產仍然采用石油基丁二酸和丁二醇，其合成工藝有待改進。需要通過微生物發酵法生產丁二酸單體，改善PBS產品性能，降低對石化資源的依賴。但是微生物發酵法制備PBS單體需具有經濟可行性，才能推進生物基丁二酸單體生產PBS的產業化進程。

       微生物合成聚羥基脂肪酸酯

       聚羥基脂肪酸酯屬于天然高分子聚酯，是很多細菌在特定條件下合成的一種細胞內聚酯。已有超過90個屬的細菌被發現可以合成超過150種以上不同結構的PHA。目前已經商品化的PHA產品主要有聚羥基丁酸(PHB)、羥基丁酸與羥基戊酸的共聚物(PHBV)和羥基丁酸與羥基己酸的共聚物(PHBHHx)。

          2011-2015年中國生物降解塑料市場競爭格局及投資前景預測報告

       目前國外已經實現工業化生產的PHA只有PHB以及PHBV，分別由奧地利林茨化學公司和英國帝國化學工業公司在上世紀80年代實施。美國從事生物塑料研發的Metabolix公司和農產品巨頭阿徹丹尼爾米德蘭(ADM)公司將建成產能為5萬噸/年的PHA生產裝置。意大利Bio-On公司在生物塑料研發領域還與糖類生產商Co.Pro.B公司合作開發甜菜制備生物塑料聚羥基烷基酸酯的生產技術，并計劃建設1萬噸/年的生產裝置。Telles公司在美國愛荷華州的Clinton擁有5萬噸/年Mire PHA樹脂生產裝置。

　　我國PHA研發及產業化趨勢處于世界的前沿，其中有清華大學、中科院微生物所、長春應化所、汕頭大學、天津國韻生物科技公司、寧波天安生物材料公司、廣東聯億生物工程公司和江蘇南天集團等多家從事PHA生產和研發的單位，預計未來我國將成為世界上生產PHA品種最全，產量最多的國家。