Что такое перспектива материалов на био-основе

Биоматериалы относятся к материалам, полученным из природной биомассы, включая материалы, которые используют биомассу в качестве сырья или (и) получают путем биологического производства. Материалы на биологической основе получены из возобновляемых ресурсов и имеют много преимуществ, таких как сокращение выбросов углерода и устойчивость.

С введением концепции углеродной нейтральности материалы на биологической основе и даже разлагаемые материалы на биологической основе получили широкое внимание благодаря их хорошим характеристикам защиты окружающей среды. Каково текущее состояние спроса и предложения на материалы на биологической основе? Какие существуют нисходящие распределения? -Давайте посмотрим ниже.

Спрос на рынке ЕС превышает спрос, а материалы на биологической основе имеют широкие возможности для роста

Сырье из биомассы вместо сырья на нефтяной основе, сочетание биохимических методов или биологических методов являются ключевыми направлениями развития химической промышленности. Химические вещества на биологической основе относятся к таким продуктам, как сыпучие химикаты и тонкие химикаты, произведенные с использованием возобновляемой биомассы (крахмал, глюкоза, лигноцеллюлоза и т. Д.) В качестве сырья.

Исследования Nova Institute показывают, что с технической точки зрения почти все промышленные материалы, изготовленные из ископаемых ресурсов, могут быть заменены материалами на биологической основе. В последние годы достижения в области геномики, протеомики, метаболомики и системной биологии, связанные с технологией биорефинирования, совместно создали биосинтетическую сеть химических веществ и материалов.

В последние годы под руководством политики различных стран рост мощностей по производству биотоплива способствовал развитию сектора биопереработки, а также ускорению строительства всей промышленной цепочки сельскохозяйственного сектора-сектора биопереработки-производителей-сертификационных агентств-потребительских секторов, управлять идущей вниз по течению био-основанной химией Быстрое развитие продуктов и новых материалов.

Европейская биоэкономика имеет преимущества первопроходца. Проект RoadToBio, возглавляемый Европейским Союзом, запланировал дорожную карту для европейской химической промышленности, чтобы двигаться в направлении биоэкономики с целью реализации диверсифицированного портфеля продуктов на основе био.

Проект RoadToBio подразделяет продукты на биологической основе, включая сыпучие химикаты, растворители, полимеры для пластмасс, химические волокна, краски/покрытия/чернила/красители, поверхностно-активные вещества, косметику и средства личной гигиены, клеи, смазки и пластификаторы Агенты и другие области.

Будучи одним из крупнейших в мире потребительских рынков химических веществ на биологической основе и материалов, ЕС имеет большую аудиторию для продуктов в рамках официальной долгосрочной политики. Категории продуктов на биологической основе ЕС включают 10 основных категорий (за исключением биотоплива), таких как сыпучие химикаты, пластмассы, растворители и поверхностно-активные вещества. Среди них сыпучие химикаты и растворители-это все основные химические вещества, такие как поверхностно-активные вещества, средства личной гигиены/косметика и клеи. Клеи, смазки и пластификаторы-это все тонкие химикаты, а краски/покрытия/чернила/красители, пластмассы и волокнистые продукты-полимеры на биологической основе.

В 2018 году объем производства химических веществ на биологической основе на рынке ЕС и последующий объем производства составил почти 4,7 миллиона тонн, спрос составил почти 5,5 миллиона тонн, а объем производства составил почти 9,2 миллиарда евро. Существует большой спрос на продукты на био-основе на потребительском рынке высокого класса. Среди серии продуктов на биологической основе производство поверхностно-активных веществ, красок/покрытий/чернил/топлива, волокнистых продуктов и средств личной гигиены/косметики является крупнейшим. Это связано с более высоким уровнем потребления на рынке ЕС и большим спросом на масла и жиры на биологической основе.

Что касается цены, ограниченной масштабами производства в регионе, то на данном этапе цена на основные химические вещества на биологической основе выше, чем на нефтепродукты. По мере того, как категории продуктов становятся более совершенными, чем ближе к конечному потребителю, тем ниже цена продукта. Разрыв цен сократился. С быстрым прогрессом биосинтетической технологии отпускная цена некоторых тонких химических веществ на биологической основе (таких как янтарная кислота, PA56) даже ниже, чем у соответствующих нефтехимических продуктов.

Уровень проникновения химических веществ на биологической основе и вниз по течению на рынке ЕС составляет всего 3%, будущее пространство роста рынка в 4 раза, а мировой рынок, как ожидается, превысит 100 миллиардов евро. Согласно данным JRC, общий объем производства химических веществ в соответствующих подсекторах ЕС в 2018 году составил почти 160 миллионов тонн в год, а доля химических веществ на биологической основе составляла всего 3%, особенно в промышленности по производству сыпучих химикатов и пластмасс, на которые приходилось 77% от общего объема производства, и тариф замещения био-основанный только 0,7%.

Согласно «Плану видения промышленной биотехнологии» ЕС, минимальная норма замещения составляет 6% для сыпучих химикатов и пластмассовых изделий и 30% для тонких химикатов. К 2030 году стоимость производства продуктов на био-основе достигнет 37 миллиардов евро/год, по сравнению с 9,2 миллиардами в 2018 году, пространство для роста достигает 4 раз.

Согласно данным JRC, объем новых частных инвестиций в вышеуказанные подсектора, как ожидается, достигнет 19 миллиардов евро с 2018 по 2025 год. В дополнение к инвестициям в специальный план биоэкономики ЕС, которые в последние годы продолжали расти, есть много возможностей для будущих темпов замещения продуктов на основе биоэкономики.

Помимо рынка ЕС, энергично реализуются также стратегии биоэкономики Соединенных Штатов и Китая. Если предположить, что объем рынка будет эквивалентен объему рынка ЕС, ожидается, что в будущем глобальные рынки химических веществ на биологической основе и продуктов переработки достигнут уровня 100 млрд. евро.

Есть много химических веществ на биологической основе и гоночных трасс вниз по течению, и страны ускоряются, чтобы войти

Производство химических веществ на биологической основе быстро растет в последние годы. По оценкам МЭА Bioenergy, общий объем производства химических веществ на биологической основе в 2019 году составит почти 10 миллионов тонн в год (за исключением топливного этанола), с совокупным темпом роста почти на 10% с 2011 по этот год.

В настоящее время основными химическими веществами на биологической основе в мире являются этилен, этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, бутиленгликоль, молочная кислота, себациновая кислота и т. Д., И технология биосинтеза была промышленно развита.

Среди них соединения на основе сахара этилен, этиленгликоль, пропиленгликоль, молочная кислота, бутиленгликоль, янтарная кислота, пентандиамин и т. Д. Являются ключевым сырьем для нижестоящих биоматериалов PE, PLA, PET, PBS, PTT и PBAT и т. Д. Соединение глицерина на масляной основе, Длинноцепочечные жирные кислоты и жирные кислоты используются при приготовлении материалов на биологической основе, таких как PHA, PA и эпоксидная смола.

1. Традиционные нефтехимические гиганты активизируют свою компоновку на большой биологической химической цепи.

Воодушевленные государственной политикой и планами, British Petroleum (BP), Shell, BASF, Dupont, Dow Chemical, Evonik, DSM) и другие крупные многонациональные нефтяные и химические гиганты вложили значительные средства в биохимическую промышленность для развития промышленной биотехнологии для био-производства.

Приток большого количества новых сил ускорил интегрированное построение производственной цепочки от био-химических веществ до новых материалов.

Braskem является ведущим мировым производителем олефинов и полиолефинов на биологической основе. Компания производит этилен из возобновляемого ресурса этанола сахарного тростника и выпустила зеленый полиэтилен на рынок в 2010 году. Сейчас Braskem имеет 36 производственных баз в Бразилии, США и Германии. Ждите на месте.

Avantium стремится к разработке и коммерциализации следующего поколения химических веществ и пластмасс на биологической основе. Его основной бизнес и технологии включают производство этиленгликоля (МЭГ) из промышленных сахаров на растительной основе, преобразование моносахаридов растительного происхождения (фруктозы) в различные химические вещества и пластмассы (такие как PEF), преобразование непищевых растительных материалов в промышленный сахар и лигнин, преобразование углекислого газа в ценные химические вещества с помощью электрохимии и т. д.

Молочная кислота является относительно большой частью химических веществ на биологической основе. Он главным образом использован для продукции идущих дальше по потоку деградабле и экологически дружелюбного нового материала ПЛА. Связанные компании в основном включают Corbion в Нидерландах, Galactic в Бельгии и NatureWorks в Соединенных Штатах. Корбион производит молочную кислоту и лактид. Продается таким компаниям, как Synbra, Нидерланды, для дальнейшего производства пенопластовых материалов PLA; NatureWorks и Galactic являются лидерами в PLA. Последний также перерабатывает материалы PLA и дополнительно разлагает продукты PLA в молочную кислоту.

Химические исследования на биологической основе в моей стране начались относительно поздно, но в национальном плане поддержки науки и техники "двенадцатая пятилетка" материалы на биологической основе и химические вещества на биологической основе перечислены в качестве исследовательского ядра, и активно поощряется разработка прикладных материалов и бизнес-моделей на более позднем этапе.

Meihua Bio, ведущая компания по производству аминокислот в Китае, Cathay Biotech, лидер в области двухосновных кислот на био-основе, и Jindan Technology, лидер в отрасли молочной кислоты, являются лидерами в каждой подотрасли. Делая хорошую работу в химическом бизнесе, он активно развертывает материалы на биологической основе.

2. Путь к индустриализации новых технологий

Перед созданием коммерческого завода новая технология преобразования обычно проходит путь развития от небольшого лабораторного испытания до масштабирования, а затем до пилотного испытания. Это особенно верно для большинства продуктов на биологической основе (особенно биологических путей). Таким образом.

Количество лет, необходимых для коммерциализации биологических продуктов, в значительной степени зависит от технического пути, а также от экономических показателей и совместимости самих продуктов (по сравнению с эталонными продуктами нефтехимической соответствует ли исходное нефтехимическое вспомогательное оборудование биотехнологическому маршруту и био-основанному соответствует ли производительность продукта нижестоящему оборудованию и спросу и т. д.), Тип технологии преобразования и партнерства (интеграция цепочки поставок вверх и вниз по течению).

Уровень технологической готовности (TRL) является важным показателем для измерения технологической зрелости биопроектов. Согласно Плану Горизонта ЕС, уровни TRL разделены на уровни 1-9, соответствующие малому этапу проверки теста (уровень 1-3). Этап расширения масштабов (уровень 4-5), экспериментальный этап (демонстрационный объект, уровень 6-7) и этап коммерциализации (уровень 8-9).

Согласно исследованиям ОИЦ, при благоприятной политической обстановке для перехода от TRL5 к TRL8может потребоваться около 10 лет для общих химических веществ на биологической основе. Таким образом, эта стадия также известна как «долина смерти». Типичный пример-PLA и TRL8. История развития добывающей промышленности молочной кислоты;

Однако, когда используются традиционные нисходящие процессы (такие как переход от химических к биологическим методам), определенные шаги (такие как тестирование совместимости оборудования) могут быть пропущены, чтобы ускорить этот процесс и повысить успешность коммерциализации продуктов на биологической основе. В настоящее время большинство мелкомасштабных научно-исследовательских и опытно-конструкторских предприятий расположены в Европе и Северной Америке, большинство из которых приходится на Северную Америку, а Азия (главным образом Китай) доминирует в производстве био-продуктов на стадии коммерциализации.

Пластмассы на био-основе: развивающиеся рынки находятся в начальной точке быстрого роста

1. Пластмассы на основе био в настоящее время являются наиболее важной областью применения для последующих материалов химических веществ на основе био

Как следует из названия, биопластики относятся к новым материалам, сырье которых полностью или частично получено из биомассы (кукуруза, сахарный тростник, целлюлоза и т. Д.). В зависимости от того, может ли он быть разложен на мелкие молекулярные соединения микроорганизмами (бактериями, плесенью, водорослями и т. Д.) При определенных условиях, био-пластики делятся на биоразлагаемые и небиоразлагаемые пластмассы.

Европейские данные Bioplastics показывают, что полигидроксиалканоаты (PHA), полимолочная кислота (PLA), полибутиленсукцинат (PBS), адипиновая кислота/бутилентерефталат (PBAT) и пластмассы на основе крахмала являются биоразлагаемыми пластиками.

И полиэтилен на биологической основе (PE), полипропилен (PP), пропилентерефталат (PTT), полиэтилентерефталат (PET), серия нейлона (PA) и полиэтиленовый фуранат (PEF) и т. Д. Не являются биоразлагаемыми.

Изделия из био-пластика имеют два основных преимущества: (1) Отличные возможности сокращения выбросов. Выбросы углекислого газа из биопластиков составляют лишь 20% от выбросов традиционных пластмасс; (2) Некоторые пластмассы являются естественным образом биоразлагаемыми и неразлагаемыми. Пластмасса основания также может быть переработана и повторно использована.

В 2018 году мировое производство пластмасс составило почти 360 миллионов тонн, а производство био-пластмасс в 2020 году составило почти 2,11 миллиона тонн, что составляет менее 1%. В последние годы, с ростом спроса и появлением все большего количества полимеров, приложений и продуктов на биопластике, рынок биопластиков продолжает расти.

Согласно прогнозам MarketsandMarkets, мировой рынок биопластиков и полимеров, как ожидается, составит 10,5 млрд долларов в 2020 году. Ожидается, что благодаря политике поддержки промышленности различных правительств он вырастет до 27,9 млрд долларов США в 2025 году, а совокупный годовой темп роста составит 21,7%.

В первую пятерку в мире входят пластмассы на основе крахмала (19%), PLA (19%), PA (12%), PE (11%) и PTT (9%). На долю PBAT (13%) приходится почти 80% от общего объема производства. %.

С точки зрения регионального распределения, Европа является основным центром всей индустрии биопластиков и относительно зрелой областью для развития биопластиков. Она занимает ключевую позицию в исследованиях и разработках биопластиков и является крупнейшим в мире отраслевым рынком. Тем не менее, темпы роста рынка биопластиков в Европе относительно низки: в 2020 году объем производства составит 26%, что ниже, чем 46% в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Азиатско-Тихоокеанский регион является развивающимся рынком. Являясь крупным производственным центром, около 70% мировой инфраструктуры литья под давлением находится в Азии, поэтому рынок растет самыми быстрыми темпами. Северная и Южная Америка составили 27%. В последние годы, выход увеличил год-на-год, и космос рынка большой. Это яркое пятно для продвижения биопластика в будущем.

2. Ряд применения био-основанных пластмасс будет больше и больше разнообразить

Биопластики в основном используются в упаковке (жесткая упаковка, гибкая упаковка), текстиле, автомобилях и транспорте, потребительских товарах, сельском хозяйстве и садоводстве, покрытиях и клеях, строительстве, электронике и электроприборах и других отраслях промышленности. Биопластики подходят для упаковочной промышленности из-за их хорошего блеска, хорошего барьера, электрического сопротивления и печатных свойств. Таким образом, упаковочная промышленность является крупнейшей областью применения биопластиков, на которую приходится около 47% от общего рынка биопластиков, почти 1 миллион тонн.

Биопластик на основе ПЭТ составляет наибольшую долю биопластиков, используемых в жесткой упаковке. Например, все напитки Coca-Cola упакованы в ПЭТ-бутылки, в то время как биопластики, используемые в гибкой упаковке, составляют наибольшую долю биоразлагаемых смесей крахмала.

Биопластики, используемые в текстильной промышленности, составляют около 11% от общего объема биопластиков, и наибольшая доля-PTT. Наибольшая доля биопластиков, используемых в автомобилях и транспорте,-это биополиамид. Стоит отметить, что PLA также имеет множество применений в упаковочной и текстильной областях из-за его хороших свойств использования и обработки. Пластмассы на био-основе имеют широкий спектр применения, и их рыночные перспективы очень впечатляют.