生物基BDO助力聚氨酯樹脂行業順應低碳趨勢

生物基BDO(1,4-丁二醇)是由纖維素或淀粉等生物原料通過水解產生的葡萄糖通過特殊的酶發酵形成的。由于可持續化發展和節能減碳成為國內乃至全球范圍內工業發展的主要趨勢，生物基BDO也成為行業風口受到業者廣泛關注。據相關數據報道截至2020年，全球生物基BDO市場規模估算達到1.91億美元，預計2030年將達到3.93億美元，2021年至2030年復合年均增長率為7.5%。

生物基BDO下游應用主要集中在聚四亞甲基醚乙二醇（PTMEG）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚氨酯彈性體（PU elastomers），產品應用性能可對標傳統石化基BDO，有利于提高生物質含量的同時減少生產企業碳足跡。

生物基 BDO全球產能釋放有限，市場集中度高

目前全球生物基產能為7.5萬噸/年左右。海外廠商分別為意大利Novamont和德國巴斯夫，產能均為3萬噸/年，且均采用Genomatica公司研發的一步法生產工藝。山東元利化學是國內唯一一家生物基BDO廠商，產能約為1.5萬噸/年，所使用的原料生物基丁二酸采購于山東蘭典科技，產能約為3萬噸/年。

元利化學集團股份有限公司成立于2003年，位于山東省濰坊市，是國內第一家出口歐洲的生物基BDO廠商，此外下游客戶還集中在日本和韓國。其生產工藝采用兩步法工藝，原料生物基丁二酸由山東蘭典生物科技股份有限公司供應。

Novamont成立于1989年，總部位于意大利諾瓦拉，生物基BDO生產裝置位于意大利博特里蓋。Novamont的生物基BDO產能為3萬噸/年，目前主要自用下游可降解塑料為主，對外出售較少。其生產工藝采用Genomatica公司研發的一步法直接發酵工藝，也在自主研發利用非糧食作物刺棘薊作為原料生產生物基BDO的技術工藝，目前正在積極推進此技術的實際應用。

技術門檻高成為玩家入局障礙

工業生產生物基BDO的技術分為一步法和兩步法：

一步法具有明顯成本優勢，且可以通過優化工藝流程進一步降低原料成本。一步法技術通過在篩選過的大腸桿菌群中引入一個或多個編碼DNA使其具有 4–HBCoA 或腐胺途徑酶，從而滿足BDO生物合成的代謝設計。其中通過生物工程技術改造出合適的大腸桿菌群為該技術的核心關鍵點，此項技術專利目前由Genomatica公司掌握，這也給想要進軍生物基BDO行業的企業增加了技術門檻。此外，Genomatica還發明了一種用于增強甲醇還原當量的代謝途徑，通過提高還原用甲醇當量從而進一步提高BDO的產率。一步法的原料目前主要使用二代糖小麥秸稈和玉米秸稈， Novamont公司也已經研發出使用二代糖刺棘薊作為原料生產生物基BDO的生產工藝路線，從而在未來工業生產生物基BDO中進一步減少對糧食產業的影響。

兩步法由中國科學院研發，以木薯淀粉為原料水解得到葡萄糖，后經菌群發酵生成生物基丁二酸，最后通過加氫還原工藝制備生物及BDO。

生物基BDO減少碳排同時也面臨較多挑戰

生物基BDO與傳統石化基BDO相比，其優點主要在于：

一、 生物基BDO在“從搖籃到大門“生命周期階段可以大量減少溫室氣體排放，根據Genomatica的LCA（生命周期分析）估算，生物基BDO對比石化基可以減少52%溫室氣體排放；

二、 使用一步法生產生物基BDO的生產過程更加節能，生產等量的生物基BDO對比生產石化基BDO可減少60%左右能量消耗（數據來源：美國國家環境保護局），從而可以大大縮減生產BDO的成本。根據Genomatica公司分析，使用一套50,000噸/年產量裝置生產BDO，傳統石化基工藝成本約為4,000美元，生物基工藝成本約為2,800美元，與石化基BDO相比可減少成本30%；

三、 一步法生產生物基BDO的反應條件溫和，接近常溫常壓，在節約能源的同時整個生產過程也更加安全。

當然，生物基BDO與石化基BDO相比，新玩家進入該行業的門檻也較高：

一、 生物基BDO目前的生產技術門檻較高，尤其是一步法已由Genomatica公司申請專利，新加入行業的企業如想使用一步法生產生物基BDO則需要Genomatica公司的技術授權。但我國中科院的科學家仍然自主研發出了兩步法生產工藝從而打破了技術壟斷；

二、 下游對于生物基BOD的綠色溢價消化尚且不足，導致下游需求量不大。目前生物基BDO廠商除自用外其銷售模式主要為小單定制銷售，如山東蘭典科技會對下游企業進行評估，再選取合適的企業簽約訂單；

三、 由于目前流通的關于生物基BDO的信息較少，導致生物基BDO的市場認可度較低。

生物基BDO將助力國內化工行業朝向“綠色”發展

自20世紀80年代可持續發展概念第一次被提出，就一直成為了化工行業迭代更新的發展趨勢，實現“雙碳目標”也成為了我國化工企業綠色轉型的主要目標之一。在黨和國家政策支持以及國內眾多科研學者的不懈努力下，目前我國已經打破了海外對生物基BDO的技術壟斷，在生物基BDO行業處于全球領先低位?，F階段對于國內生物基BDO行業來說進一步解決技術門檻和降低成本將成為產能擴張、提高競爭力的關鍵。如今低碳發展已經成為趨勢，相信以生物基BDO為代表的生物基產品在政策鼓勵下將成為化工行業向“綠色化工”轉型的重要助力。

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