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、材料与化学品,实现原料、过程及产品绿色化的新模式。
它加工的产品既包括大吨位运输燃料、中等吨位化学品材料,还包括较小吨位食品资料,以及非常小的精细化学品,疫苗等都属于生物制造。
麦肯锡报告数据显示,
全球经济中60%的产品可以通过生物方式生产,其中1/3是生物原料的产品,剩余的2/3也可以使用生物制造技术来生产或替代,未来 10-20 年,可应用于约400多个应用场景,预计可能对全球每年产生 2-4 万亿美元的直接经济影响。
在生物制造产品中,生物基化学品总产量近年来连续快速增长
。生物基化学品利用可再生的生物质(淀粉、葡萄糖、木质纤维素等)为原料生产的大宗化学品和精细化学品等产品。
目前全球主要的大宗生物基化学品包括乙烯、乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、乳酸、癸二酸等,生物合成技术已经产业化。
其中糖基化合物乙烯、乙二醇、丙二醇、乳酸、丁二醇、 琥珀酸、戊二胺
等是下游生物基PE、PLA、PET、PBS、PTT及PBAT等的关键原料,油基化合物甘油、长链脂肪酸及脂肪酸则用于生物基PHA、PA及环氧树脂等材料的制备。
从当前的发展水平来看,欧洲市场的生物基化学品及下游渗透率仅达到 3%,但未来市场增长空间达4倍,全球市场规模有望破千亿
。近年来,生物基化学品已成为大型跨国公司竞争的焦点。杜邦公司以63亿美元收购了食品营养及生物公司Danisco;拜耳与Ginkgo Bioworks 共同投资1亿美元创建Joyn Bio;日本的住友、三井、日本化药公司和三菱,韩国LG化工以及荷兰的DSM等寻找转型的巨头,英国石油公司(BP)、壳牌Shell)、巴斯夫(BASF)、杜邦(Dupont)、陶氏化学(Dow Chemical)、赢创(Evonik)、帝斯曼(DSM)、Braskem、Avantium等大型跨国石油化工巨头与企业纷纷抢占生物基赛道,加快产业布局。
大量新力量的涌入,加速了生物基化学品在新材料产业链中的一体化。
在生物制造产品中生物基材料多数以聚合的方式生成。
据Nova nstitute统计,
2022年生物基聚合物总体产量约490万吨(不包含燃料乙醇),实际产量为450万吨,占化石基聚合物总产量的1%。预计到2027年,产能将增加到930万吨
,年平均复合增长率(CAGR)约为14%。目前,1,3-丙二醇、聚乳酸和聚羟基烷酸等生物基产品已经实现规模化制造,聚酯材料、橡胶、合成纤维等传统石化基高聚物单体的生物合成技术不断创新。
数据来源:麦肯锡全球研究院、材赋研究院、DT新材料、生物基能源与材料整理
全球生物基材料企业格局以细分领域龙头为主导,巴斯夫、陶氏、杜邦等跨国公司长期致力于生物基材料的研发,推动了全球生物基材料的商业化进程,大量新力量的涌
入,加速从生物基化学品到新材料产业链一体化构建,