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专题论述

生物基BDO市场浅谈

发布时间:2022/11/17 11:53:49 来源:环球聚氨酯网

生物基BDO助力聚氨酯树脂行业顺应低碳趋势

生物基BDO(1,4-丁二醇)是由纤维素或淀粉等生物原料通过水解产生的葡萄糖通过特殊的酶发酵形成的。由于可持续化发展和节能减碳成为国内乃至全球范围内工业发展的主要趋势,生物基BDO也成为行业风口受到业者广泛关注。据相关数据报道截至2020年,全球生物基BDO市场规模估算达到1.91亿美元,预计2030年将达到3.93亿美元,2021年至2030年复合年均增长率为7.5%。

生物基BDO下游应用主要集中在聚四亚甲基醚乙二醇(PTMEG)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚氨酯弹性体(PU elastomers),产品应用性能可对标传统石化基BDO,有利于提高生物质含量的同时减少生产企业碳足迹。

生物基 BDO全球产能释放有限,市场集中度高

目前全球生物基产能为7.5万吨/年左右。海外厂商分别为意大利Novamont和德国巴斯夫,产能均为3万吨/年,且均采用Genomatica公司研发的一步法生产工艺。山东元利化学是国内唯一一家生物基BDO厂商,产能约为1.5万吨/年,所使用的原料生物基丁二酸采购于山东兰典科技,产能约为3万吨/年。

元利化学集团股份有限公司成立于2003年,位于山东省潍坊市,是国内第一家出口欧洲的生物基BDO厂商,此外下游客户还集中在日本和韩国。其生产工艺采用两步法工艺,原料生物基丁二酸由山东兰典生物科技股份有限公司供应。

Novamont成立于1989年,总部位于意大利诺瓦拉,生物基BDO生产装置位于意大利博特里盖。Novamont的生物基BDO产能为3万吨/年,目前主要自用下游可降解塑料为主,对外出售较少。其生产工艺采用Genomatica公司研发的一步法直接发酵工艺,也在自主研发利用非粮食作物刺棘蓟作为原料生产生物基BDO的技术工艺,目前正在积极推进此技术的实际应用。

技术门槛高成为玩家入局障碍

工业生产生物基BDO的技术分为一步法和两步法;

一步法具有明显成本优势,且可以通过优化工艺流程进一步降低原料成本。一步法技术通过在筛选过的大肠杆菌群中引入一个或多个编码DNA使其具有 4–HBCoA 或腐胺途径酶,从而满足BDO生物合成的代谢设计。其中通过生物工程技术改造出合适的大肠杆菌群为该技术的核心关键点,此项技术专利目前由Genomatica公司掌握,这也给想要进军生物基BDO行业的企业增加了技术门槛。 此外,Genomatica还发明了一种用于增强甲醇还原当量的代谢途径,通过提高还原用甲醇当量从而进一步提高BDO的产率。一步法的原料目前主要使用二代糖小麦秸秆和玉米秸秆, Novamont公司也已经研发出使用二代糖刺棘蓟作为原料生产生物基BDO的生产工艺路线,从而在未来工业生产生物基BDO中进一步减少对粮食产业的影响。

两步法由中国科学院研发,以木薯淀粉为原料水解得到葡萄糖,后经菌群发酵生成生物基丁二酸,最后通过加氢还原工艺制备生物及BDO。

生物基BDO减少碳排同时也面临较多挑战

生物基BDO与传统石化基BDO相比,其优点主要在于:

一、 生物基BDO在“从摇篮到大门“生命周期阶段可以大量减少温室气体排放,根据Genomatica的LCA(生命周期分析)估算,生物基BDO对比石化基可以减少52%温室气体排放;

二、 使用一步法生产生物基BDO的生产过程更加节能,生产等量的生物基BDO对比生产石化基BDO可减少60%左右能量消耗(数据来源:美国国家环境保护局),从而可以大大缩减生产BDO的成本。根据Genomatica公司分析,使用一套50,000吨/年产量装置生产BDO,传统石化基工艺成本约为4,000美元,生物基工艺成本约为2,800美元,与石化基BDO相比可减少成本30%;

三、 一步法生产生物基BDO的反应条件温和,接近常温常压,在节约能源的同时整个生产过程也更加安全。

当然,生物基BDO与石化基BDO相比,新玩家进入该行业的门槛也较高:

一、 生物基BDO目前的生产技术门槛较高,尤其是一步法已由Genomatica公司申请专利,新加入行业的企业如想使用一步法生产生物基BDO则需要Genomatica公司的技术授权。但我国中科院的科学家仍然自主研发出了两步法生产工艺从而打破了技术垄断;

二、 下游对于生物基BOD的绿色溢价消化尚且不足,导致下游需求量不大。目前生物基BDO厂商除自用外其销售模式主要为小单定制销售,如山东兰典科技会对下游企业进行评估,再选取合适的企业签约订单;

三、 由于目前流通的关于生物基BDO的信息较少,导致生物基BDO的市场认可度较低。

生物基BDO将助力国内化工行业朝向“绿色”发展

自20世纪80年代可持续发展概念第一次被提出,就一直成为了化工行业迭代更新的发展趋势,实现“双碳目标”也成为了我国化工企业绿色转型的主要目标之一。在党和国家政策支持以及国内众多科研学者的不懈努力下,目前我国已经打破了海外对生物基BDO的技术垄断,在生物基BDO行业处于全球领先低位。现阶段对于国内生物基BDO行业来说进一步解决技术门槛和降低成本将成为产能扩张、提高竞争力的关键。如今低碳发展已经成为趋势,相信以生物基BDO为代表的生物基产品在政策鼓励下将成为化工行业向“绿色化工”转型的重要助力。




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