摘要：近年來，國際原油資源日漸趨緊，化石能源供給壓力不斷增大，為有效協(xié)調(diào)材料功能特性與生態(tài)環(huán)境的平衡關(guān)系，生物能源產(chǎn)業(yè)及能源產(chǎn)業(yè)逐漸走進(jìn)人們視野。其中，生物基化學(xué)品及材料是生物基產(chǎn)業(yè)的核心構(gòu)成，是近年來全球競(jìng)相發(fā)展的重要領(lǐng)域。本文將重點(diǎn)論述當(dāng)前生物基產(chǎn)業(yè)的技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀。

生物基產(chǎn)業(yè)被譽(yù)為朝陽行業(yè)，因其綠色、環(huán)境友好、資源節(jié)約等特點(diǎn)，生物基行業(yè)技術(shù)成果在國內(nèi)外不斷涌現(xiàn)。當(dāng)然，我國生物基行業(yè)的高速發(fā)展，國家政策起到關(guān)鍵的主導(dǎo)作用。生物基產(chǎn)業(yè)被稱為建材工業(yè)“十三五”重點(diǎn)推進(jìn)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在《中國制造2025》中，生物基材料被納入新材料前沿研究領(lǐng)域。

生物基產(chǎn)品種類繁多

生物基材料是由可再生生物質(zhì)（如谷物，豆類，秸稈和竹粉）制成的新材料和化學(xué)品， 包括基本生物基化學(xué)品如有機(jī)酸，烷烴和烯烴獲得的生物醇，還包括生物基纖維、生物基塑料、生物基橡膠、糖工程產(chǎn)品以及生物質(zhì)熱塑性加工得到塑料材料等。

我國生物基材料發(fā)展迅速

我國生物基材料行業(yè)技術(shù)突破強(qiáng)，發(fā)展速度快，產(chǎn)品種類增加。生物基材料投資受到關(guān)注，工業(yè)生產(chǎn)線持續(xù)增多。目前，中國生物基材料和原材料產(chǎn)量約為550萬噸，已有或正在建設(shè)的生產(chǎn)線數(shù)十條，產(chǎn)能超過5萬噸。

生物基材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

生物基材料用途廣泛，被創(chuàng)新應(yīng)用于包裝、醫(yī)用、涂料、汽車、紡織等領(lǐng)域。

根據(jù)歐洲生物塑料協(xié)會(huì)與調(diào)研機(jī)構(gòu)nova-Institute的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年到2023年，全球生物塑料產(chǎn)將從約211萬噸增加到約262萬噸，其中PHAs、PLA、PBAT等是主要增長驅(qū)動(dòng)力。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，包裝行業(yè)的用量占生物塑料的六成以上，其中飲料和食品是生物塑料的最大應(yīng)用領(lǐng)域。2018年，其市場(chǎng)值超過40億美元。據(jù)估計(jì)，到2027年底，相關(guān)市場(chǎng)價(jià)值將超過127億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)市場(chǎng)價(jià)值將以15.2％的復(fù)合年增長率增長。

乳酸、1,3-丙二醇生物基化學(xué)品的規(guī)模投產(chǎn)

乳酸的生產(chǎn)工藝分為化學(xué)法和微生物發(fā)酵法，當(dāng)前，大多數(shù)公司使用生物法生產(chǎn)，即用細(xì)菌將糖厭氧發(fā)酵生產(chǎn)乳酸。目前，山東壽光巨進(jìn)玉米有限公司采用中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研制出的微生物發(fā)酵生產(chǎn)D-乳酸技術(shù)，已進(jìn)入試投產(chǎn)階段，產(chǎn)能1萬噸/年。

近年來，世界上幾家大型化工企業(yè)先后在生物技術(shù)上取得突破，投入大規(guī)模生產(chǎn)，促使1，3-丙二醇的價(jià)格下降。對(duì)于1，3-丙二醇的生產(chǎn)技術(shù)，我國在其好氧發(fā)酵、代謝工程以及分離提取技術(shù)方面也取得了有效進(jìn)展，并且，該技術(shù)得到了工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用擴(kuò)大。黑龍江辰能生物公司及湖南海納百川生物工程有限公司均已開始建設(shè)產(chǎn)品中試裝置。

生物基纖維材料的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

當(dāng)前，生物基纖維材料應(yīng)用領(lǐng)域較廣，本文從生物基合成纖維、生物基新型纖維素纖維及海洋生物基纖維三個(gè)方面來分析其發(fā)展?fàn)顩r。

生物基合成纖維包括PLA纖維(聚乳酸纖維)、PTT纖維、PBT纖維、PHBV與PLA共混纖維等。目前，我國PLA纖維生產(chǎn)規(guī)模約為1.5萬噸/年。上海同杰良生物材料有限公司擁有年產(chǎn)300噸聚乳酸纖維生產(chǎn)線；張家港市安順科技發(fā)展有限公司和海寧新能紡織有限公司等也有一定的投產(chǎn)。PTT是以PDO和PTA縮聚制成的聚合物為原料生產(chǎn)制得，該纖維年產(chǎn)能約3萬噸，已應(yīng)用于紡織領(lǐng)域。

生物基新型纖維素纖維，包括纖維(天絲)、麻漿纖維和竹漿纖維。在我國，這一領(lǐng)域應(yīng)用有很大的創(chuàng)新。萬噸級(jí)天絲生產(chǎn)線由保定天鵝化纖集團(tuán)有限公司首次建成；山東英利實(shí)業(yè)有限公司在奧地利先進(jìn)生產(chǎn)工藝上再次創(chuàng)新，建成了總產(chǎn)能1.5萬噸/年的天絲生產(chǎn)線。

海洋生物基纖維包括海藻酸鹽纖維（利用海藻提純的海藻酸鹽經(jīng)紡絲而成）和維殼聚糖纖維，在我國有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，年產(chǎn)能約2000噸。其中，海藻酸纖維已建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自行設(shè)計(jì)的工業(yè)化生產(chǎn)線。廈門百美特生物材料科技有限公司年生產(chǎn)能力約1000噸，是海藻纖維濕紡技術(shù)的代表企業(yè)。

結(jié)語

現(xiàn)階段，我國生物基材料正處于由工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)向工業(yè)化大宗材料轉(zhuǎn)化階段。生物基材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，整體顯示了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。