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,目前的市场处于一种“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。
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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