¿Cuál es la perspectiva de los materiales basados en biografías?

Los materiales de base biológica se refieren a materiales derivados de biomasa natural, incluidos materiales que utilizan biomasa como materias primas o (y) obtenidos a través de la fabricación biológica. Los materiales de base biológica se derivan de recursos renovables y tienen muchas ventajas, como la reducción de carbono y la sostenibilidad.

Con la introducción del concepto de neutralidad de carbono, los materiales de base biológica e incluso los materiales degradables de base biológica han recibido una atención generalizada debido a sus buenas características de protección ambiental. ¿Cuál es el estado actual de oferta y demanda de materiales de base biológica? ¿Cuáles son las distribuciones posteriores? Echemos un vistazo a continuación.

La demanda en el mercado de la UE supera la demanda y los materiales de base biológica tienen un amplio margen de crecimiento

Las materias primas de biomasa en lugar de las materias primas a base de petróleo, la combinación de métodos bioquímicos o métodos biológicos son las direcciones clave para el desarrollo de la industria de fabricación de productos químicos. Los productos químicos de base biológica se refieren a productos como productos químicos a granel y productos químicos finos producidos con biomasa renovable (almidón, glucosa, lignocelulosa, etc.) como materias primas.

La investigación del Instituto Nova muestra que desde un punto de vista técnico, casi todos los materiales industriales hechos de recursos fósiles pueden ser reemplazados por materiales de base biológica. En los últimos años, los avances en genómica, proteómica, metabolómica y biología de sistemas relacionados con la tecnología de biorrefinación han construido conjuntamente una red biosintética de productos químicos y materiales posteriores.

En los últimos años, bajo la orientación de políticas de varios países, el crecimiento de la capacidad de producción de biocombustibles ha promovido el desarrollo del sector de biorefinación, al tiempo que se acelera la construcción de toda la cadena industrial del sector agrícola-Sector de bio-refino-fabricantes posteriores-agencias de certificación-sectores de consumo, impulsando la química de base biológica aguas abajo El rápido desarrollo de productos y nuevos materiales.

La bioeconomía europea tiene ventajas de primer movimiento. El proyecto RoadToBio liderado por la Unión Europea ha planificado una hoja de ruta para que la industria química europea avance hacia la bioeconomía, con miras a realizar una cartera de productos biobasados diversificada.

El proyecto RoadToBio subdivide los productos de base biológica, incluidos productos químicos a granel, disolventes, polímeros para plásticos, productos de fibra química, pinturas/recubrimientos/tintas/colorantes, tensioactivos, cosméticos y productos de cuidado personal. Adhesivos, lubricantes y plastificantes Agentes y otros campos.

Como uno de los mercados de consumo más grandes del mundo para productos químicos de base biológica y materiales posteriores, la UE tiene una gran audiencia para productos bajo la publicidad oficial de políticas a largo plazo. Las categorías de productos de base biológica de la UE incluyen 10 categorías principales (excluidos los biocombustibles), como productos químicos a granel, plásticos, disolventes y tensioactivos. Entre ellos, los productos químicos a granel y los disolventes son todos productos químicos básicos, como tensioactivos, cuidado personal/cosméticos y pegamentos. Los adhesivos, lubricantes y plastificantes son todos productos químicos finos, y las pinturas/recubrimientos/tintas/tintes, plásticos y productos de fibra son polímeros de base biológica.

En 2018, la producción de productos químicos de base biológica del mercado de la UE fue de casi 4,7 millones de toneladas, la demanda fue de casi 5,5 millones de toneladas y el valor de producción fue de casi 9,2 millones de euros. Existe una fuerte demanda de productos de base biológica en el mercado de consumo de alta gama. Entre la serie de productos de base biológica, la producción de tensioactivos, pinturas/recubrimientos/tintas/combustibles, productos de fibra y cuidado personal/cosméticos es la más grande. Esto se debe al mayor nivel de consumo en el mercado de la UE y a la gran demanda de aceites y grasas de base biológica..

En términos de precio, limitado por la escala de producción en la región, el precio de los productos químicos básicos de base biológica es más alto que el de los productos derivados del petróleo en esta etapa. A medida que las categorías de productos se vuelven más refinadas, cuanto más cerca del consumidor final, menor será el precio del producto. La brecha de precios se redujo. Con el rápido progreso de la tecnología biosintética, el precio de venta de algunos productos químicos finos de base biológica (como el ácido succínico, PA56) es incluso más bajo que los productos petroquímicos correspondientes.

La tasa de penetración de productos químicos de base biológica y aguas abajo en el mercado de la UE es solo 3%, el espacio de crecimiento del mercado futuro es 4 veces y se espera que el mercado global supere los 100 mil millones de euros. Según los datos del CCI, la producción total de productos químicos en los subsectores correspondientes de la UE en 2018 fue de casi 160 millones de toneladas/año, y la proporción de productos químicos de base biológica fue solo de 3%. Especialmente en las industrias de productos químicos y plásticos a granel, que representaron el 77% de la producción total, y la tasa de sustitución de los 0.7% únicos de base biológica.

Según el "Plan de biotecnología industrial de visión" de la UE, se calcula la tasa mínima de reemplazo de 6% para productos químicos a granel y productos plásticos y 30% para productos químicos finos. Para 2030, el valor de producción de los productos de base biológica alcanzará los 37 mil millones de euros/año, en comparación con los 9,2 mil millones en 2018 valor de producción en euros, el margen de crecimiento alcanza 4 veces.

Según los datos del JRC, se espera que el monto de la nueva inversión privada en los subsectores mencionados alcance los 19.000 millones de euros de 2018 a 2025. Superpuesto a la inversión del Plan Especial de bioeconomía DE LA UE que ha seguido aumentando en los últimos años, hay mucho espacio para futuras tasas de reemplazo de productos biobasados.

Además del mercado de la UE, las estrategias de bioeconomía de Estados Unidos y China también se están implementando enérgicamente. Suponiendo que el tamaño del mercado sea equivalente al de la UE, se espera que los mercados mundiales de productos químicos de base biológica y aguas abajo alcancen el nivel de 100 mil millones de euros en el futuro.

Hay muchos productos químicos de base biológica y pistas de carreras posteriores, y los países se están acelerando para ingresar.

La producción de productos químicos de base biológica ha crecido rápidamente en los últimos años. Según estimaciones de IEA Bioenergy, la producción total de productos químicos de base biológica en 2019 será de casi 10 millones de toneladas por año (excluido el etanol combustible), con una tasa de crecimiento compuesto de casi 10% desde 2011 hasta este año.

En la actualidad, los principales productos químicos a base de origen biológico a granel del mundo incluyen etileno, etilenglicol, propilenglicol, glicerina, butilenglicol, ácido láctico, ácido sebácico, etc., y la tecnología biosintética se ha industrializado.

Entre ellos, los compuestos a base de azúcar de etileno, etilenglicol, propilenglicol, ácido láctico, butilenglicol, ácido succínico, pentano diamina, etc. son las materias primas clave para PE, PLA, PET, PBS, PTT y PBAT posteriores de base biológica, etc. El compuesto a base de aceite de glicerina, Los ácidos grasos de cadena larga y los ácidos grasos se utilizan en la preparación de materiales de base biológica como PHA, PA y resina epoxi.

1. Los gigantes petroquímicos tradicionales intensifican su diseño en el gran circuito químico biobasado

Alentados por políticas y planes gubernamentales, British Petroleum (BP), Shell, BASF, Dupont, Dow Chemical, Evonik, DSM) y otros grandes gigantes multinacionales del petróleo y químicos han invertido mucho en la industria bioquímica para desarrollar biotecnología industrial para la biofabricación.

La afluencia de un gran número de nuevas fuerzas ha acelerado la construcción integrada de la cadena industrial, desde productos químicos de base biológica hasta nuevos materiales.

Braskem es el principal productor mundial de olefinas y poliolefinas de base biológica. La compañía produce etileno a partir del etanol de caña de azúcar de recursos renovables y lanzó PE verde al mercado en 2010. Ahora Braskem tiene 36 bases de producción en Brasil, Estados Unidos y Alemania. Espera el lugar.

Avantium está comprometido con el desarrollo y comercialización de productos químicos y plásticos de base biológica de próxima generación. Sus principales negocios y tecnologías incluyen la producción de etilenglicol (MEG) a partir de azúcares industriales de origen vegetal, la conversión de monosacáridos de origen vegetal (fructosa) en diversos productos químicos y plásticos (como PEF), conversión de materiales vegetales no alimentarios en azúcar industrial y lignina, conversión de dióxido de carbono en productos químicos de alto valor a través de la electroquímica, etc.

El ácido láctico es una parte relativamente grande de los productos químicos de base biológica. Se utiliza principalmente para la producción de material nuevo PLA degradable aguas abajo y respetuoso con el medio ambiente. Las empresas relacionadas incluyen principalmente a Corbion en los Países Bajos, Galactic en Bélgica y NatureWorks en los Estados Unidos. Corbion produce ácido láctico y lactida. Vendido a empresas como Synbra, Holanda, para producir aún más materiales de espuma de PLA; NatureWorks y Galactic son los líderes en PLA. Este último también recicla materiales de PLA y degrada aún más los productos de PLA en ácido láctico.

La investigación química biobasada de mi país comenzó relativamente tarde, pero en el plan nacional de apoyo a la ciencia y la tecnología "Duodécimo quinquenal", los materiales de base biológica y los productos químicos de base biológica se enumeran como el núcleo de la investigación, y se ha promovido vigorosamente el desarrollo de aplicaciones de materiales posteriores y modelos comerciales.

Meihua Bio, la empresa líder en aminoácidos en China, Cathay Biotech, líder en ácido dibásico de base biológica, y Jindan Technology, líder en la industria del ácido láctico, son todos líderes en cada subindustria. Mientras hace un buen trabajo en el negocio de la química, está implementando activamente materiales biobasados posteriores.

2. El camino hacia la industrialización de las nuevas tecnologías

Antes de establecer una planta comercial, una nueva tecnología de transformación generalmente pasa por un camino de desarrollo desde una pequeña prueba de laboratorio hasta una ampliación, y luego hasta una prueba piloto. Esto es especialmente cierto para la mayoría de los productos de base biológica (especialmente las rutas biológicas). De esta manera.

El número de años necesarios para la comercialización de productos biológicos depende en gran medida de la ruta técnica y de la economía y compatibilidad de los propios productos (en comparación con los productos de referencia basados en petroquímicos, si las instalaciones de soporte petroquímico originales coinciden con la ruta biotecnológica y La biobasada Si el rendimiento del producto coincide con el equipo descendente y la demanda, etc.), El tipo de tecnología de transformación y la asociación (integración de la cadena de suministro ascendente y descendente).

El nivel de preparación tecnológica (TRL) es un indicador importante para medir la madurez tecnológica de los proyectos de base biológica. Según el Plan Horizonte DE LA UE, los niveles de TRL se dividen en niveles 1-9, correspondientes a la etapa de verificación de prueba pequeña (nivel 1-3). Etapa de ampliación (nivel 4-5), etapa piloto (instalación de demostración, nivel 6-7) y etapa de comercialización (nivel 8-9).

Según la investigación del JRC, en un entorno político de apoyo, los productos químicos de base biológica general pueden tardar unos 10 años en pasar del TRL5 al TRL8. Por lo tanto, esta etapa también se conoce como el "Valle de la muerte". Un ejemplo típico es PLA y TRL8. La historia de desarrollo de la industria del ácido láctico aguas arriba;

Sin embargo, cuando se utilizan procesos posteriores tradicionales (como la transición de métodos químicos a métodos biológicos), ciertos pasos (como las pruebas de compatibilidad de equipos) se puede omitir para acelerar este proceso y aumentar la tasa de éxito de comercialización de productos de base biológica. En la actualidad, la mayoría de las instalaciones de I + D a pequeña escala y de escala piloto se encuentran en Europa y América del Norte, de las cuales América del Norte es la mayoría, y Asia (principalmente China) domina la fabricación de productos de base biológica en la etapa de comercialización.

Plásticos de base biológica: los mercados emergentes se encuentran en el punto de partida de un rápido crecimiento

1. Los plásticos de base biológica son actualmente el campo de aplicación más importante para materiales posteriores de productos químicos de base biológica

Como su nombre lo indica, los plásticos de base biológica se refieren a nuevos materiales cuyas materias primas se derivan total o parcialmente de la biomasa (maíz, caña de azúcar, celulosa, etc.). Según si puede descomponerse en pequeños compuestos moleculares por microorganismos (bacterias, mohos, algas, etc.) bajo ciertas condiciones, los plásticos de base biológica se dividen en plásticos biodegradables y no biodegradables.

Los datos de European Bioplastics muestran que los Polihidroxialcanoatos de base biológica (PHA), ácido poliláctico (PLA), succinato de polibutileno (PBS), ácido adípico/tereftalato de butileno (PBAT) Y los plásticos a base de almidón son plásticos biodegradables.

Y Polietileno de base biológica (PE), polipropileno (PP), tereftalato de propileno (PTT), tereftalato de polietileno (PET), serie de nylon (PA) y furanato de polietileno (PEF) etc. no son biodegradables.

Los productos plásticos de base biológica tienen dos ventajas principales: (1) Excelentes capacidades de reducción de emisiones. Las emisiones de dióxido de carbono de los bioplásticos son solo 20% de las de los plásticos tradicionales; (2) Algunos plásticos son naturalmente biodegradables y no degradables. El plástico base también se puede reciclar y reutilizar.

En 2018, la producción mundial de plásticos fue de casi 360 millones de toneladas, y la producción de plásticos de base biológica en 2020 fue de casi 2,11 millones de toneladas, lo que representa menos de 1%. En los últimos años, con el crecimiento de la demanda y la aparición de más y más polímeros, aplicaciones y productos de base biológica, el mercado de bioplásticos ha seguido creciendo.

Según las previsiones de MarketsandMarkets, se espera que el mercado mundial de bioplásticos y polímeros sea de USD 10,5 mil millones en 2020. Impulsado por las políticas de apoyo industrial de varios gobiernos, se espera que crezca a USD 27,9 mil millones en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 21.7%.

Los cinco principales plásticos de base biológica del mundo son plásticos a base de almidón (19%), PLA (19%), PA (12%), PE (11%) y PTT (9%). PBAT (13%) representa casi el 80% de la producción total. %.

En términos de distribución regional, Europa es el centro principal de toda la industria de bioplásticos y un área relativamente madura para el desarrollo de bioplásticos. Ocupa una posición fundamental en la investigación y desarrollo de bioplásticos y es el mercado industrial más grande del mundo. Sin embargo, la tasa de crecimiento del mercado de los bioplásticos en Europa es relativamente baja, y la producción representa el 26% en 2020, que es más baja que 46% en la región de Asia y el Pacífico.

La región de Asia-Pacífico es un mercado emergente. Como un importante centro de producción, aproximadamente el 70% de la infraestructura de moldeo por inyección del mundo se encuentra en Asia, por lo que el mercado está creciendo al ritmo más rápido. América del Norte y del Sur totalizaron 27%. En los últimos años, la producción ha aumentado año tras año y el espacio del mercado es grande. Es un punto brillante para la promoción de bioplásticos en el futuro.

2. La gama de aplicaciones de plásticos de base biológica se está diversificando cada vez más

Los plásticos de base biológica se utilizan principalmente en envases (envases duros, envases flexibles), textiles, automóviles y transporte, bienes de consumo, agricultura y jardinería, revestimientos y adhesivos, construcción y construcción, electrónica y aparatos eléctricos, y otras industrias. Los bioplásticos son adecuados para la industria del embalaje debido a su buen brillo, buena barrera, resistencia eléctrica y propiedades de impresión. Por lo tanto, la industria del embalaje es el campo de aplicación más grande de bioplásticos, que representa aproximadamente el 47% del mercado total de bioplásticos, casi 1 millón de toneladas.

El PET de base biológica representa la mayor proporción de bioplásticos utilizados en envases rígidos. Por ejemplo, todas las bebidas de Coca-Cola se envasan en botellas de PET, mientras que los bioplásticos utilizados en envases flexibles representan la mayor proporción de mezclas de almidón biodegradables.

Los bioplásticos utilizados en los textiles representan aproximadamente el 11% del total de bioplásticos, y la mayor proporción es PTT. La mayor proporción de bioplásticos utilizados en automóviles y transporte es PA de base biológica. Vale la pena mencionar que el PLA también tiene muchas aplicaciones en los campos de empaquetado y textil debido a su buen uso y propiedades de procesamiento. Los plásticos de base biológica tienen una amplia gama de aplicaciones y sus perspectivas de mercado son muy impresionantes.