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1、PHA生物可降解塑料产业白皮书目录前言前言白皮书简介蓝晶微生物简介1.宏观环境：宏观环境：生物生物可降解材料是可降解材料是大势大势所趋所趋1.1.气候风险与碳中和战略1.2.双碳目标日益明晰，降低对石油的依赖成关键1.3.碳中和战略为生物可降解材料提供发展机遇及产业机会2.PHA：最具前景的：最具前景的生物生物可降解材料可降解材料2.1.降解性：PHA在可降解塑料中降解性更优2.2.应用面：作为系列聚合物，综合性能好，应用范围广2.3.PHA市场潜力巨大3.PHA行业行业综述综述3.1.PHA行业发展历程3.2.PHA主要企业概览3.3.PHA生产成本与售价3.4.PHA类型及材料应用3.5.
2、PHA材料制备难点4.产业链价值：中短期内集中在中游供应产业链价值：中短期内集中在中游供应4.1.定义PHA产业链4.2.相似产业链的价值分配4.3.PHA产业链的价值逻辑5.行业终局：行业终局：趋向高集中度趋向高集中度，将将诞生诞生巨头巨头5.1.对标行业及公司5.2.PHA行业具备产生巨头的底层逻辑附录附录参考文献参考文献23345611181923253031333536394041424445464849531前言2蓝晶蓝晶微生物微生物简介简介蓝晶微生物致力于设计、开发、制造和销售新型生物基分子和材料，其中包括海洋可降解材料 PHA、再生医学材料、美妆新功能成分、益生菌产品等，从而帮助
3、消费品、食品、医疗、农业和工业等众多行业的 B 端客户在行业内开展差异化竞争。在PHA领域，蓝晶微生物拥有10项PHA授权专利，在技术领域处于领先地位。同时，蓝晶微生物对PHA产业化建设具有充足的资金储备，截至2022年1月，先后完成了总额超15亿人民币的融资。此外，蓝晶微生物的PHA一期工厂即将建成，是国内首个5,000吨及以上产能的PHA项目。白皮书简介白皮书简介近年来，在碳中和、能源转型以及环保领域的政策推动下，生物可降解塑料作为传统塑料的最佳替代，其使用和推广得到政策大力支持。聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate，PHA)是生物可降解材料的一种，是一系列由微生物合成
4、的天然高分子聚合物，能够在有氧和无氧条件下实现生物降解。由于PHA具有类似塑料的物理机械性能和加工性能，工业上可以采用微生物批量生产这种聚合物并以此替代传统塑料。PHA优秀的降解与物理性能、日渐成熟的生产技术、不断扩大的市场规模等，都为PHA的成长提供强劲的驱动力，使其成为最具成长潜力的生物可降解材料。预计在未来3-5年内，PHA市场规模将达到629亿人民币，主要市场集中在不便于回收的强需求场景，如一次性包装材料、一次性餐饮具等。本白皮书通过梳理PHA产业，深入分析宏观环境、技术特点、行业特性、产业链价值以及行业竞争格局，为国内PHA行业把握市场机遇、实现高速发展提供重要参考。白皮书第一章分析
5、了PHA发展的宏观环境，并总结梳理了国内外相关支持政策。第二章说明了PHA的技术特性，并重点分析了短、中、长期的市场规模及发展趋势。第三章介绍了PHA的行业现状，并集中讨论了生产成本、PHA类型及材料应用以及PHA材料制备难点等话题。第四章阐明了PHA的产业链价值，并从相似产业链的价值分配总结梳理出PHA产业链的价值逻辑。第五章主要对标了与PHA发展相似的行业及行业内的头部公司发展情况。3宏观环境：生物可降解材料是大势所趋1451.1 气候风险与碳中和战略气候风险与碳中和战略当前全球气候变暖问题愈发棘手，气候变化引发的危机事件已然对生态环境和人类社会造成负面影响，并构成了巨大威胁，包括极端灾害
6、事件频发、生态系统遭受破坏、社会经济负担加重等等，如若不全力以赴加以应对，至21世纪末，全球气温将上升5，粮食减产将达50%，75%的物种将面临灭绝1。2015年12月12日，178个国家在第21届联合国气候变化大会上通过了巴黎协定（The Paris Agreement），该协定对2020年后全球应对气候变化做出了行动安排，旨在将21世纪全球平均气温升幅较工业化时期水平控制在2以内，并努力将温度升幅限制在1.5以内，以减缓全球变暖的趋势。2021年11月，在英国格拉斯哥举行的第26届联合国气候变化大会对此前的气候治理做出评估和总结，缔约国在加大减排力度和速度上做出承诺，并探讨了碳交易机制、新
7、能源使用等议题。截止至今，已有58个国家承诺将在2050年实现碳中和，总排放量占全球温室气体排放量的一半以上。面临严峻形势面临严峻形势，我国于我国于2020年提出年提出“碳中和战碳中和战略略”，并将其上升为国家战略并将其上升为国家战略中国作为巴黎协定的缔约国之一，于2020年9月22日在第七十五届联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标。2021年，全国两会政府工作报告中指出了要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，优化产业结构和能源结构，并制定2030年前碳排放达峰行动方案，开启了碳达峰及碳中和相关措施的执行。2022年，中国碳达峰碳中和战略
8、及路径具体提出实现碳达峰及碳中和的非化石能源替代战略、固碳战略等八大战略。近期的二十大报告也再次提及上述概念，强调我国将要积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足国内能源资源禀赋，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理。2021年，我国碳排放量较上年增加了5.8%，在全球碳排放总量中的份额增加至31.1%2。作为最大的发展中国家，我国从承诺达到“碳达峰”到实现“碳中和”的时间窗口仅有30年，所面临的能源和产业转型任务更加紧迫，低碳转型道路任重道远。1中国碳中和通用指引，BCG2Statistical Review of World Energ
9、y 2022，BP Company来源：BP Company5二氧化碳排放量（单位：亿吨）二氧化碳排放量（单位：亿吨）3040506070809010011020112012201320142015201620172018201920202021中国美国欧洲1.2.1 当前世界能源结构与碳排放现状当前世界能源结构与碳排放现状据世界资源研究所统计，全球二氧化碳排放的主要来源是化石燃料的燃烧，占碳排放总量的75.6%3。2050年净零排放：全球能源部门路线图指出，要想实现2050年全球净零碳排放的目标，就必须停止对化石能源的投资4。2021年，中共中央、国务院印发的关于完整准确全面贯彻新发展理念做
10、好碳达峰碳中和工作的意见指出，到2030年，我国非化石能源消费比重应达到25左右，2060年达到80%以上5。能源能源工业工业废弃物废弃物农业、林业和土地利用农业、林业和土地利用1.2 双碳目标日益明晰双碳目标日益明晰，降低对石油的依赖成关键降低对石油的依赖成关键按行业划分全球温室气体排放量按行业划分全球温室气体排放量占比（占比（%）3 World Resources Institute42050年净零排放：全球能源部门路线图，IEA5中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见，中国政府网能源工业农业、林业和土地利用废弃物675.6%14.9%6.1%3.4%来源：
11、World Resources Institute随着我国石油需求量暴涨，在本土原油产量无法满足国内能源需求的情况下，原油对外依存度持续上升：中国石油对外依存度由2010年的54%逐渐上升至2021年的72%左右，石油进口量位居全球首位6。同时，受石油美元体系的影响，进口石油使用美元进行交易结算使得中国短时间内难以摆脱对美元的依赖，加大了美元对我国经济的影响。近年来，中国约有59%的石油进口量来自地缘政治不稳定的国家或地区（俄罗斯、沙特、安哥拉、伊拉克），区域性战争冲突或地缘政治动荡加大我国石油海外供应的不确定性，从而影响国家能源战略安全。同时，由于全球经济增速减缓、清洁能源技术发展以及能源低
12、碳化趋势等原因，从2001年到2021年间，一次能源结构中石油占比从38%降低至31%2，石油的投资规模呈减少趋势。长期来看，石油供给端的不稳定性以及投资规模缩减势必对中国能源安全带来挑战。而石油作为化石能源的重要组成部分，其消费量在2021年全球能源消费 结 构 中 占 比 高 居 榜 首，达 到31.3%2。中 国石 油日 消费 量 由2020年的1,441万桶增加至2021年的1,544万桶，增加量占全球石油消费增加量的20%，减少我国石油等化石能源的使用对降低温室气体排放十分关键。31.3%27.2%24.6%6.3%4.3%6.3%石油煤炭天然气水电核能可再生能源来源：BP Comp
13、any全球能源消费结构占比（全球能源消费结构占比（%）6中国能源大数据报告（2022），中能传媒研究院71.2.2 碳中和的战略意义碳中和的战略意义“碳中和碳中和”战略的落地战略的落地，将极大地推动中国风将极大地推动中国风、光光、水水、核等清洁能源发展核等清洁能源发展，降低我国对石油降低我国对石油资源的依赖资源的依赖，并减少对美元的需求并减少对美元的需求。同时同时，通过调整能源结构向可再生能源倾斜通过调整能源结构向可再生能源倾斜，不断提升国不断提升国家能源安全家能源安全。另外另外，“碳中和碳中和”战略也加快战略也加快推动新能源和生物制造等相关领域的新兴产业落地推动新能源和生物制造等相关领域的新
14、兴产业落地，例如新能源汽车例如新能源汽车、光伏光伏、风电风电、特高压特高压、生物基可降解塑料生物基可降解塑料、生物燃料生物燃料、生物医药等生物医药等，助力中助力中国经济结构转型国经济结构转型，为国家未来发展提供新的经济增长点为国家未来发展提供新的经济增长点。在“碳中和”战略的推动下，中国的碳金融领域也将承担起帮助人民币实现国际化的重任帮助人民币实现国际化的重任。在碳中和战略的引导下，我国不断规范碳排放交易所管理机制，推进碳远期、碳期权等多种金融产品的发展；同时，不断扩大市场交易主体，推动碳交易市场的流动性。通过构建一个更加开放、健全的碳金融市场，为流出去的人民币提供更加安全且能盈利的栖息地，以
15、此推动人民币的回流，建立境内外人民币的双向循环机制。与此同时，在与“一带一路”等国家和地区开展新能源贸易与技术转移等合作过程中，不断扩大人民币的使用场景也将进一步提升人民币的国际影响力。81.2.3 碳中和战略催碳中和战略催生生的新兴制造产业的新兴制造产业，成为应对气候变化的新利器成为应对气候变化的新利器1.2.3.1 从从“新能源新能源”维度降低对维度降低对石石油依赖的产业油依赖的产业新能源汽车产业：新能源汽车产业：全球交通运输行业所需能源的95%来自石油，因此多个国家地区都在大力出台相关政策以减少燃油车的使用，例如英国宣布在2030年全面禁售燃油车、欧盟及美国加州自2035年起禁售燃油车等
16、。各大车企也明确表示将停售燃油车，例如沃尔沃、福特、奔驰等6家企业承诺将于2040年前停售燃油车。我国政府自2009年以来推出新能源汽车补贴政策以推动新能源汽车对燃油车的替代，截至目前补贴累计投入将近1,500亿元，全国充电设施规模达到262万台，换电站1,298座，服务近800万辆新能源汽车7。目前，中国已成为全球最大的电动汽车市场，同时也是全球范围内电动出行商业模式创新最为活跃的地区。锂电产业：锂电产业：对于新能源汽车而言，电池是最为关键的部件，约占总成本的40%。新能源汽车产业的市场增速也带动了上游锂电产业的高速发展。中国已连续五年成为全球最大的锂电池消费市场。2021年，全球锂离子电池
17、市场规模达到545GWh，其中，中国锂离子电池市场规模约324GWh，约占全球市场的59.4%，而中国锂电企业销量（含出口与国外分公司）合计达382GWh，中国企业在全球市场的占有率达到70%8。2021年中国锂电全行业总产值突破6,000亿元，并诞生了宁德时代这样万亿市值的超级行业巨头9。光伏产业：光伏产业：光伏发电作为清洁电能来源之一，比核能技术更成熟安全、比水电对当地环境负面影响更小、比风电的应用场景更广泛，因此光伏成为当下实现“碳中和”目标的重要抓手。我国自2008年起出台了大量光伏产业扶持政策，2012至2019年间全国光伏（分布式+集中式光伏）补贴需求总量累计达到近1,080亿元。
18、在国家的大力扶持下，我国光伏产业发展趋于成熟，全球前10的光伏组件企业中，中国占据7席，产量占据全球70%左右的水平，且不断突破高效电池转换效率的世界纪录。中国光伏产业经过多年发展，产业链完整，制造能力和市场占比均居全球第一，太阳能光伏产品也成为中国的一项重要出口。97国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见，中国政府网82021年锂离子电池行业运行情况，中华人民共和国工业和信息化部92021中国锂电产业发展指数，赛迪顾问91.2.3.2 从从“生生物制造物制造”维度降低对维度降低对石石油依赖的产业油依赖的产业石化行业消耗的石油总量位居第二，仅次于传统能源领
19、域：2021年全球石油消耗的产业占比中，交通用汽柴油的石油消耗量最大达到48%；其次是化工用油，石油消耗量占比22%10。中国的石油消费结构也呈现类似特征。为了降低石油化工产业对石油储量的消耗，国家发改委提出尝试以生物制造材料替代部分石化材料，从而降低石化产业的规模，减少石油能源的使用。如今，使用生物制造材料替代部分石化材料成为新趋势：国家发展改革委印发了“十四五”生物经济发展规划，明确将生物制造作为生物经济战略性新兴产业发展方向。预计未来十年，石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代。生物制造是以工业生物技术为核心手段，通过改造现有制造过程或利用生物质、二氧化碳等可再生原料生产能源、
20、材料与化学品，实现原料、过程及产品绿色化的新模式。在原料来源方面，可以利用二氧化碳、工业尾气、秸秆转化糖、玉米、植物油等多种碳源。在产品方面，通过生物技术可以将以上原料转换为应用在不同领域的高附加值产品，例如生物柴油、可降解塑料、生物尼龙、生物橡胶、生物制药、生物化肥等等。最终充分发挥“生物造万物”的巨大价值，实现材料、轻工、医药、化工等重要工业领域的绿色低碳可持续发展。2021年全球终端用油消费占比（万桶年全球终端用油消费占比（万桶/天，天，%）来源：IEA，行业研究报告其他用油 1,105.0交通用汽柴油4,681.4航空用油 533.6工业用油 1,268.7化工用油 2,081.720
21、21年中国终端用油消费占比（万桶年中国终端用油消费占比（万桶/天，天，%）来源：BP Company，行业研究报告其他用油 363.3交通用汽柴油566.9航空用油 78.3工业用油 189.0化工用油 346.610102022-2060全球及中国原油需求展望（何时达峰？），行业研究报告48%11%6%13%22%24%5%12%37%22%111.3.1 市场概述：生物可降解材料市场概述：生物可降解材料 生物基材料中最具市场前景的材料生物基材料中最具市场前景的材料塑料作为石化产业重要的下游产业之一，其制造所需要的石油消耗量占据全球石油产量的8%11。据自然资源保护协会（NRDC）预测，如果
22、按照目前的趋势发展，2050年全球塑料将消耗全世界20%的石油。根据欧洲塑料制造商协会（Plastics Europe）的数据，2021年，全球塑料产量较2018年增长了6.9%。预计到2035年，塑料产量将增加一倍，到2050年产量将增加两倍12。以中国为例，2021年中国废塑料的产生量大概有6,200万吨，其中材料化回收用量是1,900万吨，材料化回收率达到31%，尽管其余69%的材料采取填埋焚烧处理或直接遗弃的方式处理，但中国的材料化回收率是全球废塑料平均材料化回收率的近1.74倍，回收利用的整个产能占全球的70%13。同一时期美国14、2020年欧盟12和日本15的材料化回收率分别是5
23、%、35%和24%，且这些国家仍然大量地向其他国家出口一些废塑料。废塑料的回收仍面临巨大挑战。塑料污染问题逐渐成为仅次于气候变化的全球第二大环境议题。塑料一旦泄漏到土壤、水体等自然环境中，便难以降解，会造成视觉污染、土壤污染、水体污染等各种环境破坏，处置方式不当还会影响温室气体排放，给脆弱的生态环境带来持久性危害。另外，微塑料进入食物链也可能会对人体健康带来严重危害。中国正大力发展塑料循环经济，建立塑料污染治理体系，改进和创新塑料原料，致力于从源头预防和减少可能产生的塑料污染。11中国塑料的环境足迹评估，北京石油化工学院、NRDC12Plastics the Facts 2022，Plasti
24、cs Europe13中国再生塑料行业发展报告2021-2022，中国物资再生协会再生塑料分会14The Real Truth About the U.S.Plastics Recycling Rate，Beyond Plastics15Tokyo-based Plastic Waste Management Institute1.3 碳中和战略为生物可降解材料提供发展机遇及产业机会碳中和战略为生物可降解材料提供发展机遇及产业机会2017 2021年年中国废塑料回收量（单位：万吨）中国废塑料回收量（单位：万吨）2017年2018年2019年2020年2021年1,4001,5001,6001,
25、7001,8001,9002,0001,6931,8301,8901,6001,900数据来源：中国物资再生协会再生塑料分会2017 2021年年中国废塑料回收价值（单位：亿元）中国废塑料回收价值（单位：亿元）2017年2018年2019年2020年2021年2004006008001,0001,2001,4001,0801,1431,0007901,050111.3.2 机遇把握：限塑降塑政策及生物材料扶持政策为可降解材料发展提机遇把握：限塑降塑政策及生物材料扶持政策为可降解材料发展提供驱动力供驱动力中国限塑政策相继出台中国限塑政策相继出台，促进生物可降解材料发展促进生物可降解材料发展200
26、7年国务院办公厅出台首个“限塑令”，在全国范围内禁止生产、销售和使用超薄塑料袋，实行塑料袋有偿使用制度。但随着互联网的普及，电商和外卖行业快速兴起，对应的快递包装与一次性餐饮具需求猛增，为限塑带来了新压力。2017年，全生物降解材料入围国家“十三五”材料计划。2019年，国家发改委鼓励生物可降解塑料及其系列产品的开发、生产与应用。2020年，国家发改委、生态环境部公布关于进一步加强塑料污染治理的意见，提出了到2020，到2022，以及到2025年的分阶段实施目标，限制部分塑料制品的生产销售和使用，推广应用替代产品，加强塑料废弃物的回收和清运。2021年，各省市及其下属部门针对“十四五”对资源节
27、约及环境保护方面的要求，不断完善地方限塑政策。2022年，国家积极出台政策鼓励生物可降解塑料的使用和推广,明确提出加强生物材料的研发力度，促进绿色低碳技术发展及可降解材料制品的替代应用。意见中还提出，我国将按照“禁限一批、替代循环一批、规范一批”的思路，加强塑料污染治理。生物可降解材料作为“替代循环一批”的重要解决方案，受到了政策的明确支持。近年来，相关部门也在积极出台政策鼓励生物可降解塑料的使用和推广。国家市监局、标准委制定并发布了生物降解饮用吸管、生物降解塑料与制品降解性能及标识要求，工业部等五部联合发布了关于推动轻工业高质量发展的指导意见，明确提出发展新材料、全生物降解地膜等材料低碳技术
28、发展工程，以及可降解材料制品的绿色产品消费。序号序号应用应用2020年底年底2022年底年底2025年底年底1不可降解塑料袋直辖市、省会、计划单列市的商场、超市、药店、书店等场所以及餐饮打包外卖服务和各类展会活动扩大到地级以上城市扩大到集贸市场2一次性塑料餐具全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管；地级以上城市的餐饮堂食服务扩大到县城建成区、景区景点餐饮堂食服务地级以上城市餐饮外卖领域餐具消耗强度下降30%3宾馆、酒店一次性塑料用品-全国范围星级宾馆、酒店等场所扩大至所有宾馆、酒店、民宿4快递塑料包装-北京、上海、江苏、浙江、福建、广东等省市的邮政快递网点扩大到全国范围邮政快递网点12
29、国际上，欧美为首的全球各国也相继推出“限塑令国际上，欧美为首的全球各国也相继推出“限塑令”，限制塑料产品的使用，限制塑料产品的使用2015年12月，欧盟启动循环经济行动计划，主张构建可持续产品，确定了塑料作为七个关键产品领域之一，并明确推动废弃物减量增值，减少对境外废弃物处理的过度依赖。2018年1月，欧盟通过欧盟塑料战略，旨在改变欧盟塑料产品的设计、生产、使用和回收方式。2018年5月，欧盟提出关于一次性塑料（Single-Use-Plastics,SUP）的指令，旨在减少塑料浪费。2019年2月，荷兰、法国等国家联合欧洲80多个组织（政府、公司、非政府组织和商业协会等）发布欧盟塑料公约，并
30、试图组织构建全球塑料公约网络。2020年8月，美国推出美国塑料公约。到2021年，全球塑料公约网络已有10个国家公约，2个地区公约。2007年年12月月2016年年12月月2017年年4月月2019年年9月月2019年年10月月2020年年1月月2021年年6月月2021年年7月月2022年年13国内政策国内政策科技部：“十三五”材料领域科技创新专项规划全生物降解材料入围。工信部、发改委、科技部、财政部：新材料产业发展指南，加快推动先进基础材料工业转型升级，大力推进材料生产过程中的智能化和绿色化改造，开发生物可降解材料。国务院办公厅：国务院办公厅关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知，从2008
31、年6月1日起全国范围内禁止生产、销售和使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋，实行塑料袋有偿使用制度。中央全面深化改革委员会：关于进一步加强塑料污染治理的意见，有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用，积极推广可循环易回收可降解替代产品，增加绿色产品供给，规范塑料废弃物回收利用，建立健全各环节管理制度，有力有序有效治理塑料污染。国家发展改革委：产业结构调整指导目录（2019年版），鼓励生物可降解塑料及其系列产品的开发、生产与应用。国家发展改革委、生态环境部：关于进一步加强塑料污染治理的意见，分别提出到2020年、2022年以及 2025年的分阶段目标，限制部分塑料制品的生产销售和使用。国家
32、机关事务管理局、国家发展和改革委员会：关于印发“十四五”公共机构节约能源资源工作规划的通知推动公共机构逐步停止使用不可降解一次性塑料制品。国家发展改革委：“十四五”循环经济发展规划推进塑料源头减量，严格禁止生产超薄农用地膜、鼓励公众减少使用一次性塑料制品。国家市监局、标准委、工业部：生物降解饮用吸管、生物降解塑料与制品降解性能及标识要求、关于推动轻工业高质量发展的指导意见，加强生物材料的研发力度，专门提出要发展面向绿色低碳的生物质替代应用。除了欧洲和美国，其他国家和地区也在积极限制一次性塑料的使用。2015年时，有55个国家和地区对一次性塑料的使用进行了限制，到2022年，这一数字已经达到12
33、3家，增幅达124%16。2022年3月，第五届联合国环境大会上，175个国家和地区的代表通过了终止塑料污染决议（草案），将在2024年底前完成首个全球“限塑令”。16The Nicholas Institute for Energy,Environment&Sustainability14国际政策国际政策2015年年12月月1日日欧盟：循环经济行动计划，主张构建可持续产品。确定了塑料作为七个关键产品领域之一，并明确推动废弃物减量增值，减少对境外废弃物处理的过度依赖。欧盟：关于一次性塑料（Single-Use-Plastics,SUP）的指令，旨在减少塑料浪费。美国：美国塑料公约，迈向塑料循环
34、经济。2018年年5月月1日日2018年年1月月1日日2019年年2月月1日日2020年年8月月1日日2021年年欧盟：循环经济中的塑料战略，旨在改变欧盟塑料产品的设计、生产、使用和回收方式。荷兰、法国、丹麦等国家联合欧洲80多个组织（政府、公司、非政府组织和商业协会等）：欧盟塑料公约，试图组织构建全球塑料公约网络。全球塑料公约网络已有10个国家公约，2个地区公约。来源：The Nicholas Institute for Energy,Environment&Sustainability2005 2022年累计限制一次性塑料的国家和地区数目（单位：个）年累计限制一次性塑料的国家和地区数目（单
35、位：个）2005年2010年2015年2022年预期未来0204060801001208215513714016012315全球替代石油基塑料包装的需求明确全球替代石油基塑料包装的需求明确，市场前景巨大市场前景巨大在全球限塑的大背景下，包装这一应用场景对于石油基塑料替代方案需求最为迫切17。塑料用量方面，包装使用占塑料产量的40%。回收利用方面，根据OECD全球塑料展望报告，2019年全球的塑料垃圾达3.53亿吨，其中仅有9%最终被回收利用，19%用于焚烧，近50%进入卫生填埋场。剩余22%被弃置在无人管理的垃圾场、露天燃烧或泄漏到环境中18。经济损失方面，根据麦克阿瑟基金会数据，95%以上的
36、塑料经过短暂使用后就失去了价值，每年因包装造成的损失达800亿-1,200亿美元，且使用后产生的负面外部成本加上生产过程中排放温室气体所造成的损失高达400亿美元，比塑料包装产业的总利润还多。17中国塑料包装再生现状白皮书，WWF18Global Plastics OutlookEconomic Drivers,Environmental Impacts and Policy Options，OECD2019年塑料包装材料的流动情况年塑料包装材料的流动情况来源：OECD梯级循环占比8%加工损耗占比1%循环利用占比循环利用占比9%塑料原材料塑料原材料4.6亿吨亿吨焚烧占比焚烧占比19%填埋填埋占
37、比占比50%22%遗弃至自然系统遗弃至自然系统塑料废弃物塑料废弃物3.53亿吨亿吨15塑料污染治理和可循环包装应用也成为全球主要快速消费品公司亟待解决的重要ESG议题，这一议题不仅对内部、外部利益相关者均很重要，也与企业长期业务保持挂钩19。近年来生产塑料包装的头部公司开始重新思考他们的价值主张，并优化各自的商业模式以确保其竞争优势符合循环经济的原则。麦克阿瑟基金会牵头与联合国环境规划署合作发起了塑料循环经济的“全球承诺”，现在已有共计占全球塑料包装生产总量20%的500多个企业和组织加入支持“全球承诺”的共同愿景 致力于在2025年实现从源头解决塑料污染的目标，实现100%包装可重复使用、可
38、回收或可堆肥。具备这一愿景的大型塑料包装企业、包装供应商和原料供应商构成了生物可降解塑料厂商的主要客户来源。16塑料包装成为快消品公司最关注的塑料包装成为快消品公司最关注的ESG议题议题高高对对内内部部和和外外部部利利益益相相关关者者的的重重要要性性低低低低与长期业务成功的相关性高高E环境S社会G公司治理废弃物管理保护生物多样性减少环境足迹土地利用和负责任的农业创新研究水资源管理ESG融合塑料包装塑料包装来源：WWF19The Business Case for a UN Treaty on Plastic Pollution，WWF加入“全球承诺”的部分企业加入“全球承诺”的部分企业巴黎欧莱
39、雅玛氏ASOS帝亚吉欧家乐氏屈臣氏达能家乐福联合利华雀巢苹果星巴克可口可乐百事H&M凯马特费列罗金发科技高露洁沃尔玛强生171.3.3 应用优势：生物可降解材料是传统塑料的最佳替代应用优势：生物可降解材料是传统塑料的最佳替代目前，传统塑料的替代方案有传统非石化材料（如玻璃、陶器、金属、纸等）、生物可降解材料。生物可降解材料分为石油基和生物基，生物基可降解材料更具优势：与与传统传统非石化材料相比非石化材料相比，生物可降解材料生物可降解材料应用范围更广应用范围更广传统替代方案有诸多限制传统替代方案有诸多限制：玻璃和陶器较为厚重且更易碎，因此运输起来较麻烦；金属在制造过程中消耗的能源较多，且较容易受
40、到腐蚀，并且只能用于有限范围的产品；纸的耐用性较差，容易受到水的破坏，并且在制作过程中会产生更多的排放物，还会大量消耗水资源；木制品制造成本高昂，存在过度砍伐森林的风险。相比之下，生物可降解材料具有类塑性，用于替代塑料的限制较少。与石油基可降解材料相比与石油基可降解材料相比，生物生物基基可降解可降解材料在上游原料材料在上游原料、生产过程等方面具有优生产过程等方面具有优势势生物生物基基可降解材料的原料更加可持续：可降解材料的原料更加可持续：石油基可降解材料上游原料为石化资源，属于不可再生资源。以石油基可降解材料PBAT为例，其原料主要为对苯二甲酸（PTA），丁二醇（BDO），己二酸（AA），均是
41、石化来源材料。根据生物降解材料研究院，生产1吨PBAT消耗0.4吨PTA，0.43吨BDO，0.35吨AA27。其中，关于BDO的生产，当前国内95%的BDO生产装置大多采用电石炔醛法，生产消耗大量电能，属于高耗能产业。而生物基可降解材料所采用原料为可再生生物质（如糖类、植物油），而且全球每年产生大量非粮生物质，可以保证上游原料的长期稳定供应。生物生物基基可降解材料生产过程更为安全可降解材料生产过程更为安全：石油化工材料生产过程中面临着诸多安全隐患，化学催化反应很多需要高温高压，事故风险高。以PBAT为例，其制备有三种酯化方式，需要140以上的高温条件，酯化后的缩聚反应更是需要240-255的
42、高温才能进行。而生物发酵通常在常温常压下进行，事故风险较低。生物基可降解材料具有类似塑料的物理和机械性能，结合了传统塑料的优点，同时又兼备白色污染难降解，增排温室气体这两个传统塑料最容易被诟病之处的解决方案 可降解，生物基来源。与其他塑料替代方案相比，应用范围更广；与石油基可降解材料相比，上游原料更加可持续，生产过程更加安全。生物基可降解材料当之无愧成为传统塑料最重要的替代方案。The Business Case for a UN Treaty on Plastic Pollution，WWF172PHA：最具前景的生物可降解材料相对于其他可降解材料，PHA在降解性及应用面上均更优：降解性能上
43、，PHA的降解范围更广，可以在淡水、海水、土壤、堆肥、甚至有机污泥中生物降解，还可以通过与其他材料共混来提高终产品的可降解性；物理性能上，PHA是系列聚合物，既可以对共聚物的单体结构进行选择搭配，亦可以与其他可降解材料复配，提升共混物的物理机械性能。同时，PHA材料市场潜力巨大，供给保障充足，随着其生产成本的不断下探，有望在包装领域完全替代PP、PE，达到1.2万亿的市场规模。182.1 降解性：降解性：PHA在可降解塑料中降解性更优在可降解塑料中降解性更优生物降解聚合物主要分为四类：生物质来源的聚合物，如淀粉，纤维素，脂肪，蛋白质等；微生物生产得到的聚合物，如PHA家族；生物来源的单体经化学
44、合成得到的聚合物，如PGA，PLA等；石油来源的单体经化学合成得到的聚合物，如PBSA，PBAT等。PHA及其他可降解材料的降解机理及其他可降解材料的降解机理PHA的生物降解过程如下，先由微生物分泌PHA解聚酶，将不溶于水的PHA水解成水溶性的形式，再由微生物吸收利用，生成二氧化碳和水。因此PHA可以在微生物活性较高的环境，如土壤、湖水、海水，甚至在污水、污泥中发生降解。PLA是由生物来源的乳酸单体经化学合成所得到的聚合物，本质上不属于天然化合物。PLA在降解前，需通过吸水断裂大分子主链中的酯键，形成低聚物，再由微生物分解成二氧化碳和水。PLA在自然条件下难以水解，需在高温高湿的堆肥条件下进行
45、水解反应，降解条件较为苛刻。PBAT全名为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯，降解时，先经水解生成对苯二甲酸一甲酯和对苯二甲酸，再进一步转化为二氧化碳和水。降解PBAT的主要微生物种类为嗜热放线菌，它们通常存在于土壤中，在水体中含量较少，因此PBAT难以在淡水或海洋条件下降解20。PHA降解的条件范围更广降解的条件范围更广Nova Institute根据降解标准和认证主题，绘制了生物可降解聚合物的降解环境图谱：PLA仅能在工业堆肥与厌氧消化的条件下发生生物降解；PBAT仅能在部分土壤与庭院堆肥条件，以及工业堆肥条件下降解；PHA（包含PHB及其聚合物）可以在土壤、淡水、海水、家庭堆肥、工业堆肥、厌氧
46、消化等多种条件下进行降解。1920Occurrence and Analysis of Thermophilic Poly(butylene adipate-co-terephthalate)-Degrading Microorganisms in Temperate Zone Soils，Jana,et.al.，Int J Mol Sci海洋环境淡水环境土壤环境家庭堆肥陆地填埋厌氧消化工业堆肥PBSPLAPBATPBSA醋酸醋酸纤维素纤维素及其他衍生物及其他衍生物纤维素纤维素（木质素（木质素5%）PHB和聚合物和聚合物淀粉淀粉和其他自然和其他自然聚合物聚合物生物可降解聚合物在各种环境中的应用
47、生物可降解聚合物在各种环境中的应用来源：Nova Institute已经证明具有生物可降解性已证明某些等级的产品具有生物可降解性证明具有生物可降解性证据不足 PHA可以与其他材料共混实现更好的降解性能可以与其他材料共混实现更好的降解性能由于PHA在各种自然及人工环境下均具有良好的降解性，生产其他各类可降解材料的企业正积极尝试将材料与PHA共混，以提升产品的降解性能。对此，蓝晶微生物与浦景化工进行合作，使用PBAT与PLA分别与PHA共混后进行海洋降解实验。经过87天的实验，双方得到如下实验结果：PHA纯料在海水中降解率超过86%，而PBAT纯料的降解率仅4.3%，PLA纯料的降解率仅5.6%；
48、当PLA与PHA共混后，共混物最大降解率超75%；当PBAT与PHA共混后，共混物降解率超过65%。纤维素参比,98.94%PHA-BP330,59.80%PHA-BP350,86.16%PBAT,4.26%PLA,5.62%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%147 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88海洋降解率海洋降解率海洋降解实验天数（天）海洋降解实验天数（天）PHA与与PBAT、PLA的海洋降解率的海洋降解率纤维素参比PHA-BP33
49、0PHA-BP350PBATPLA注：实验所用材料中，PHA为蓝晶微生物牌号BP350，PLA为道达尔科比恩L175，PBAT为蓝山屯河TH801T来源：蓝晶微生物，浦景化工20注：实验所用材料中，PHA为蓝晶微生物牌号BP350，PLA为道达尔科比恩L175，PBAT为蓝山屯河TH801T来源：蓝晶微生物，浦景化工21纤维素参比,98.94%PHA-BP350,86.16%PLA,5.62%BP350/PLA=5/5,39.96%BP350/PLA=7/3,57.13%BP350/PLA=9/1,75.79%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%14710 13
50、16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88海洋降解率海洋降解率海洋降解实验天数（天）海洋降解实验天数（天）PHA与与PLA共混的海洋降解率共混的海洋降解率纤维素参比PHA-BP350PLABP350/PLA=5/5BP350/PLA=7/3BP350/PLA=9/1纤维素参比,98.94%PHA-BP350,86.16%PBAT,4.26%BP350/PBAT=5/5,40.59%BP350/PBAT=7/3,57.64%BP350/PBAT=9/1,65.07%0%10%20%30%40