我国在2020年相继提出升级版限塑令和双碳目标后,替代塑料已逐步提上日程。在众多可降解材料中,PHA的降解方式是最特别和最温和的,使用完后可100%在生物体内降解成β-羟基丁酸、二氧化碳和水,降解时间大概 1~5 年左右不等。与当前偏主流的生物可降解材料PLA和PBAT相比,PHA结构多元化,可通过改变菌种、给料、发酵过程来方便调控其组成,而组成结构多样性带来的性能多样化使其在应用中具有明显优势。
尽管我国在PHA研究方面介入较早,处于世界先进水平,但目前仅有为数不多的几家企业拥有完整PHA生产链。由于成本高、产量小,PHA一直未能得到规模化应用,在可降解塑料市场中占有率仅为2%,暂时主要用于医疗器械等高附加值领域。
PLA、PBAT降解塑料处于产业爆发初期
降解塑料在中国的发展落后于欧美,但我们也具有后发优势,即一开始就定位于全生物降解而不是淀粉基降解塑料。
目前,中国生物可降解塑料上游原料如乳酸、PTA、AA和BDO,以及下游应用产业均已成熟,但可降解塑料树脂生产处于产业爆发的初期,主要还是成本方面的原因。
分材料来看PLA和PBAT发展相对成熟,目前,国内已披露新建拟建产能以PBAT和PLA为主。
目前,全球的PLA产能大约为51万吨,其中中国产能为23.4万吨,全球在建和规划的产能共148万吨,其中有131万吨在中国。
目前,全球的PBAT产能大约为50多万吨,其中,中国的PBAT产能约为37万吨,产能最大的厂家为蓝山屯河(12万吨),其次为金发科技的 7.1万吨。2020年开始中国大力推广降解塑料的使用,当前的产能并未过剩,产品较为紧俏,当前的PBAT价格大约位于2-2.5万元/吨 区间。
对于在建产能来说,目前,市场处于一种“谁先投产谁受益”的状态。但是,需要指出的PBAT未来规划的产能十分巨大,截止2021年7月,据统计有706万吨的在建和规划新增产能,已经远远超出了当前合理的市场需求预期。
工业生物技术使PHA生产成本下降
据了解,造成PHA生产成本高的因素主要有三方面:原料成本较高、设备运行成本较高(生物反应的时间较长,需要密闭环境并严格控制温度、pH值等,还需要防止杂菌生长)以及产物纯化成本较高。当前,迫切需要利用合成生物学技术改造菌株,使PHA能与其他可降解塑料,甚至是石油基材料(塑料)在成本上能竞争。
蓝晶微生物所做的,是利用合成生物学技术来改造大自然里微生物的基因,创造出能批量、低价生产出PHA的微生物。这种方法让PHA的生产成本降低了一半,足以让其规模化生产和销售。相关消息称,蓝晶微生物将会成为中国第一家,也是全球第三家把PHA成本降低到足以商业化的公司。
目前,蓝晶微生物首个自主研发管线——全生物可降解材料PHA的产业化项目已确定在江苏省盐城市落地。该项目总产能规划为10万吨,分三期建成,其中年产能5000吨的一期生产线将在2022年内建成投产。
当前,PHA和相关技术正在形成一个从发酵、材料、能源到医学领域的工业价值链。未来,随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发,PHA必将成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物材料,成为可降解材料未来的主要发展方向之一。
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