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我国生物降解材料行业:PLA、PBAT/PBS为目前技术较成熟且应用前景较广产品

一、行业相关概述

根据观研报告网发布的《中国生物降解材料行业发展趋势分析与投资前景研究报告(2024-2031年)》显示,生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料。生物降解材料具有优良的韧性和耐热性,加工性能良好,其性能基本达到通用塑料水平,可用于制作包装材料、餐饮用具、农用地膜、一次性用品、卫生用品、纺织纤维、鞋材服发泡等,并且有望应用于医用材料、光电子化学、精细化工等高技术领域。

根据原材料来源不同,生物降解材料可以分为生物基降解材料和石油基降解材料。其中生物基降解材料,更有着原料可再生、低碳环保、节能减排的巨大优势。按照欧洲生物塑料协会的分类,生物基降解材料主要包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等;石油基降解材料主要包括聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)、聚已内酯(PCL)。

根据原材料来源不同,生物降解材料可以分为生物基降解材料和石油基降解材料。其中生物基降解材料,更有着原料可再生、低碳环保、节能减排的巨大优势。按照欧洲生物塑料协会的分类,生物基降解材料主要包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等;石油基降解材料主要包括聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)、聚已内酯(PCL)。

资料来源:欧洲生物塑料协会(EuropeanBioplastics),观研天下整理

二、生物降解材料是目前可降解材料应用的主流产品

可降解材料是中国制造业绿色低碳发展的有效途径,是“十四五”时期重点发展的材料领域之一。但目前光降解材料、光/生物双降解材料、水降解材料等技术尚不完全成熟,相关应用产品较少。而生物降解材料因降解性能优异,成为了可降解材料应用的主流产品。数据显示,2023年我国生物降解材料产业规模达到156.1亿元,同比增长25.7%。

可降解材料是中国制造业绿色低碳发展的有效途径,是“十四五”时期重点发展的材料领域之一。但目前光降解材料、光/生物双降解材料、水降解材料等技术尚不完全成熟,相关应用产品较少。而生物降解材料因降解性能优异,成为了可降解材料应用的主流产品。数据显示,2023年我国生物降解材料产业规模达到156.1亿元,同比增长25.7%。

数据来源:公开数据整理,观研天下整理

根据市场分析,政策是推动近年我国生物降解材料行业市场规模增加的重要因素。近年来我国政府相继出台了一系列支持生物降解材料发展的政策,如《塑料污染防治条例》、《塑料制品生产和应用禁止和限制目录》等,明确规定了生物降解材料在一些领域的应用和推广。《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”原材料工业发展规划》《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》等相关政策频出,大力支持生物降解材料高质量发展。此外,政策还通过财政补贴、减免税等形式,支持企业开展技术研发和产业升级。截至2020年底,中国已有22个省份发布了生物降解塑料禁令或限制令,这也促使生物降解材料的市场需求不断增加。

三、PLAPBAT/PBS是目前技术较为成熟且市场应用前景较好的生物降解材料产品

目前我国众多生物降解材料产品中,技术较为成熟且市场应用前景最好的是聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。其中又以PBS系列(包括PBATPBAPBSA等)为主,产业规模占比达到70%,其次是聚乳酸(PLA),占比为8%。由于聚乳酸(PLA)具有优异的生物降解性及生物相容性,目前正迅速产业化,未来市场前景广阔。

目前我国众多生物降解材料产品中,技术较为成熟且市场应用前景最好的是聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。其中又以PBS系列(包括PBATPBAPBSA等)为主,产业规模占比达到70%,其次是聚乳酸(PLA),占比为8%。由于聚乳酸(PLA)具有优异的生物降解性及生物相容性,目前正迅速产业化,未来市场前景广阔。

数据来源:公开数据整理,观研天下整理

1、聚乳酸(PLA)市场

聚乳酸是一种新型的生物降解材料,也称为聚丙交酯,简称PLA。这种材料来源于可再生的植物资源,如玉米、木薯等,通过制糖、发酵生产乳酸,再聚合为聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,能够在自然界中通过微生物的作用下实现无污染的分解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,对于解决全球“白色污染”问题具有重要意义。另外由于原料源于生物质,聚乳酸与同等数量的聚乙烯传统塑料相比,每吨减少约 18 吨 CO,排放量。因此PLA 相比于传统塑料解决了原料可再生和环境污染的难题,有着绿色环保、节能减排等明显的应用优势。

“限塑令”背景下,聚乳酸迎来广阔的替代需求。根据国家统计局数据,2016年至 2023年,我国塑料制品年产量均超过6000.00万吨,2023年达到7,488.5万吨。数量庞大的塑料制品废弃后的不当处置带来了严重的环境问题,在此背景下,我国中央与地方限塑禁塑步伐不断加快。

我国中央与地方限塑禁塑步伐不断加快

发布时间 发布部门 政策名称 重点内容
2020年1月 国家发改委、生态环境部 《关于进一步加强塑料污染治理的意见》 到 2020 年底,我国将率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用,同时加快推广塑料的替代产品,到2022年底,一次性塑料制品的消费量明显减少,替代产品得到推广;到2025年,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低,塑料污染得到有效控制。要求推广应用替代产品包括可降解塑料袋、可降解一次性塑料餐具可降解快递包装、可降解地膜等。
2020年8月 国务院 中国(安徽)自由贸易试验区总体方案 在条件成熟的区域内,探索实施有关支持政策,推广使用聚乳酸等可降解塑料制品。
2021年3月 国家发展改革委、科技部等十部门 关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见 不断拓宽秸秆原料化利用途径,鼓励利用秸秆生产环保板材、炭基产品、聚乳酸、纸浆等,推动秸秆资源转化为高附加值的绿色产品。
2022年4月 工业和信息化部 国家发展和改革委员会 工业和信息化部 国家发展和改革委员会关于产业用纺织品行业高质量发展的指导意见 发展环境友好产品。提高天然纤维、再生纤维素纤维、木浆、聚乳酸、低(无)VOCs含量胶粘剂的应用比例,推广可降解一次性卫生用品和可重复使用产品。开展可生物降解非织造布及制品认证工作,加强环境友好产品推广。
2022年4月 工业和信息化部 国家发展和改革委员会 工业和信息化部 国家发展和改革委员会关于化纤工业高质量发展的指导意见 加快生物基化学纤维和可降解纤维材料发展。提升莱赛尔纤维、聚乳酸纤维、生物基聚酰胺纤维、对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚呋喃二甲酸乙二醇酯纤维、海藻纤维、壳聚糖纤维等规模化生产关键技术。
2022年10月 国家发展改革委 鼓励外商投资产业目录(2022年版) 将二元醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚乳酸(PLA,以非粮生物质为原料)等纳入《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》,引导社会加大投资力度,自2023年1月1日起施行。
2023年1月 工业和信息化部等六部门 加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案 围绕聚乳酸、聚酰胺、聚羟基脂肪酸酯等重点生物基材料,加快构建产品物理化学性能、不同工艺加工性能、不同条件下降解性能等标准,完善生物医用领域相关产品生物相容性、抑菌性等标准。
2023年1月 国家机关事务管理局 《关于 2023 年公共机构能源资源节约和生态环境保护工作安排的通知》 ,要求公共机构进一步加强塑料污染治理,参加全国塑料污染治理部委联合专项行动,督查《公共机构停止使用不可降解一次性塑料制品名录》落实情况。
2023年5月 商务部、发改委 《商务领域经营者使用、报告一次性塑料制品管理办法》 鼓励减少使用一次性塑料制品,科学稳妥推广应用替代产品,引导公众积极参与塑料污染治理;明确商品零售、电子商务、餐饮、住宿、展览等商务领域经营者应当遵守国家有关禁止、限制使用不可降解塑料袋等一次性塑料制品的规定。
2023年11月 国家发改委等八部委 《深入推进快递包装绿色转型行动方案》 强化快递包装绿色治理,加大力度扎实推进快递包装减量化,加快培育可循环快递包装新模式,提升快递包装标准化、循环化、减量化、无害化水平,促进电商、快递行业高质量发展,为发展方式绿色转型提供支撑。
2023年12月 国家发展改革委 产业结构调整指导目录(2024年本) 鼓励纺织行业采用绿色、环保工艺与装备开发、生产可降解纤维材料〔聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚对苯二甲酸—己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚3—羟基烷酸酯(PHA)、聚乳酸纤维(PLA)等〕、莱赛尔短纤(单线5万吨以上)及莱赛尔纤维长丝等。

资料来源:观研天下整理

与此同时,自2020 年下半年开始,各地、各领域亦相继出台具体政策,制订明确的禁塑目标与标准,体现了我国本次塑料污染治理的执行力度。我国禁塑政策主要着力于一次性与不可回收塑料领域,包括快递包装、塑料餐具、农用薄膜与塑料购物袋四大类别,这也是可降解塑料对传统塑料的主要替代领域。

从需求端分析,近年来我国聚乳酸消费量持续上升,2023年达到8万吨,约占全球消费量的三分之一左右,主要消费领域以吸管、餐具、3D打印、淋膜、包装袋、地膜、纤维等领域为主。其中包装材料是PLA 的主要消费领域,占总消费量的 65%左右;其次为纤维及生物医学领域,约占总消费量的 26%。

不过,目前我国聚乳酸行业仍处于发展初期,行业规模还比较小,聚乳酸产品的售价较传统塑料仍然偏高,导致下游行业使用聚乳酸产品替代传统塑料的动力较低。未来,随着“限塑令”等政策持续推动和聚乳酸生产能力提高以及下游应用拓展,我国聚乳酸行业规模有望得到扩大。预计至 2025 年,快递包装、外卖餐具、农用薄膜与塑料购物袋四大行业的塑料用量将达到 1.471.10 万吨。按各省的限塑禁塑规划,预计 2025年我国可降解塑料市场规模将新增 441.30万吨。保守假设 PLA 在可降解塑料中的占比 25%,则 2025 年 PLA 市场需求可相应达 110.30 万吨。

2025 年快递包装、外卖餐具、农用薄膜与塑料袋四大行业PLA用量预测(单位:万吨)

行业 2025年预计用量 可降解塑料估计用量 PLA保守(25%)用量
快递 375.4 112.6 28.2
外卖 343.9 103.2 25.8
农用薄膜 204.3 61.3 15.3
塑料袋 547.5 164.3 41.1
合计 1471.1 441.3 110.3

数据来源:公开数据整理,观研天下整理

从供给端来看,目前我国聚乳酸生产属于起步发展阶段,产能严重不足。截至 2022年12月,我国聚乳酸产能约50.6万吨,主要有浙江海正生物材料股份有限公司的 4.5 万吨/年、安徽丰原生物技术股份有限公司 40 万吨/年、吉林中粮生物材料有限公司1万吨/年、河南金丹乳酸科技股份有限公司 1万吨/年。

综上,受益于政策利好,我国 PLA 需求持续增长。而当前国内 PLA 产能缺口巨大,因此PLA新材料及工程技术服务市场空间广阔。

2PBAT/PBS市场

PBAT 和 PBS 的生产工艺及材料性能相近,使用后能被自然界中微生物降解,最终可以被转化为二氧化碳和水。因此这里放在一起分析。

目前PBAT 及 PBS产业链较为成熟,拥有良好的使用性能和经济性,可用于生产一次性膜袋、日用品、包装材料及农用薄膜等,是生物降解材料中市场应用最广泛的其中一类。

因为PBAT 及 PBS 是可降解材料替代传统塑料的另一个主要产品,因此同样受益于“限塑令”等行业利好政策。2020-2022年PBAT 及 PBS 市场需求持续增长,国内产能快速扩张。截至 2022年4月,国内 PBAT及 PBS 现有及在建产能约为 260万吨,规划或拟建产能约311万吨。2022年之后,国内PBAT及PBS产能扩张速度有所放缓。

国内主要 PBAT/PBS生产企业产能情况(单位:万吨/)

生产企业 现有产能 在建产能 规划或拟建产能
金丹科技 6
金发科技 13.1 6
新疆蓝山屯河 7 12 12
金晖兆隆 2 6 6
杭州鑫富 1
安庆和兴 1
南通龙达 1
甘肃莫高 2
康辉营口 3.3 36
安徽雪郎 2
江苏和时利 1
瑞丰高材 6 6 30
浙江华峰 3
万华化学 6
汇盈新材 2
长鸿高科 12 48
山东睿安 6 12
江西聚锐德 12
仪征化纤 3
重庆鸿庆达 3 7
江苏科奕莱 1.2
内蒙古东源 20
新疆华泰 12
新疆望京龙 130
彤程新材 6
中科启程 10
道恩股份 6 6
三房巷 4 8
四川能投 6 6
东华科技 10
安徽昊源 10 20
青州天安 12
湖北宜化 6
宇新股份 6
山西华阳 6
联盛化学 2.4
山东斯源 10
合计 83.4 176.6 311

资料来源:公开资料整理,观研天下整理

综上所述,受益于政策利好影响,以PLA、PBAT/PBS 为代表的生物降解材料市场需求增长迅速。但长期看国内产能缺口仍然较大,生物降解材料工程技术服务及专用设备制造行业将迎来广阔的市场空间。

四、食品及包装领域为生物降解材料主要应用领域

从应用领域来看,目前食品及包装领域为生物降解材料主要应用领域,占比超过90%;其次为农用地膜等农业领域应用,占比7%。而虽然医用材料及器械领域占比较低,但由于其是生物降解材料的高价值应用领域,预计随着植入器械等产品的生产及应用技术逐渐突破,未来市场有望大幅提升。

从应用领域来看,目前食品及包装领域为生物降解材料主要应用领域,占比超过90%;其次为农用地膜等农业领域应用,占比7%。而虽然医用材料及器械领域占比较低,但由于其是生物降解材料的高价值应用领域,预计随着植入器械等产品的生产及应用技术逐渐突破,未来市场有望大幅提升。

数据来源:公开数据整理,观研天下整理

1、食品领域

食品工业是指以农副产品为原料通过物理加工或利用酵母发酵的方法制造食品的工业门类,与国家经济发展水平和人民生活质量息息相关,同时也是我国国民经济发展的重要支柱产业。

我国食品行业是一个充满活力和潜力的市场。这是因为我国人口众多,对食品的需求量大。2022年我国食品工业规模以上企业实现利润总额6815.4亿元,较上年增加628.3亿元,同比增长10.15%。2019-2022年我国食品工业主要产品如成品糖,鲜、冷藏肉,乳制品等,产量呈稳定增长态势,基本满足消费需求。

与此同时,居民食品消费需求的持续释放为食品工业发展提供强大驱动力。近年伴随着我国居民生活水平不断提高,尤其是居民收入的增加,对食品的需求逐渐多样化、多层次化,这为食品包装容器行业的发展提供了宽阔的市场。有资料显示,2019-2023年我国居民人均食品烟酒消费支出从6084元增长至7,983元。

与此同时,居民食品消费需求的持续释放为食品工业发展提供强大驱动力。近年伴随着我国居民生活水平不断提高,尤其是居民收入的增加,对食品的需求逐渐多样化、多层次化,这为食品包装容器行业的发展提供了宽阔的市场。有资料显示,2019-2023年我国居民人均食品烟酒消费支出从6084元增长至7,983元。

数据来源:国家统计局,观研天下整理

2、包装领域

包装行业是一个涉及广泛、多元化的行业,指为在流通过程中保护产品、方便贮运、促进销售,按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称。我国包装行业社会需求量大,科技含量日益提高。

近年随着国内市场经济活动逐渐恢复,各行业包装材料需求不断增长,我国包装行业市场规模不断扩容。到目前包装行业已是收入规模破万亿级的产业,成为了我国国民经济中的重要产业之一,对于促进我国国民经济发展具有重要的意义。根据数据显示,2023 年我国包装行业规模以上企业(年营业收入2000万元及以上全部工业法人企业)10632家,企业数比去年增加772家,规模以上企业累计完成营业收入 11539.06 亿元,累计完成利润总额601.97亿元。

近年随着国内市场经济活动逐渐恢复,各行业包装材料需求不断增长,我国包装行业市场规模不断扩容。到目前包装行业已是收入规模破万亿级的产业,成为了我国国民经济中的重要产业之一,对于促进我国国民经济发展具有重要的意义。根据数据显示,2023 年我国包装行业规模以上企业(年营业收入2000万元及以上全部工业法人企业)10632家,企业数比去年增加772家,规模以上企业累计完成营业收入 11539.06 亿元,累计完成利润总额601.97亿元。

数据来源:公开数据整理,观研天下整理

3、医疗器械

医疗器械行业是一个多学科交叉、技术密集型的行业。医疗器械包括医疗设备、体外诊断仪器、医用耗材等。随着人们健康意识的增强以及医疗科技的不断进步,医疗器械市场保持稳步增长。数据显示,2019-2023年,我国医疗器械市场规模由6238亿元增长至11800亿元。

医疗器械行业是一个多学科交叉、技术密集型的行业。医疗器械包括医疗设备、体外诊断仪器、医用耗材等。随着人们健康意识的增强以及医疗科技的不断进步,医疗器械市场保持稳步增长。数据显示,2019-2023年,我国医疗器械市场规模由6238亿元增长至11800亿元。

数据来源:公开数据整理,观研天下整理(WW)

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