PHA生物可降解塑料产业白皮书2022-普华永道&蓝晶微生物.pdf

PHA生物可降解塑料 产业白皮书 目录 前言 白皮书简介 蓝晶微生物简介 1. 宏观环境 生物 可降解材料是 大势 所趋 1.1. 气候风险与碳中和战略 1.2. 双碳目标日益明晰 ， 降低对石油的依赖成关键 1.3. 碳中和战略为生物可降解材料提供发展机遇及产业机会 2. PHA最具前景的 生物 可降解材料 2.1. 降解性 PHA在可降解塑料中降解性更优 2.2. 应用面作为系列聚合物 ， 综合性能好 ， 应用范围广 2.3. PHA市场潜力巨大 3. PHA行业 综述 3.1. PHA行业发展历程 3.2. PHA主要企业概览 3.3. PHA生产成本与售价 3.4. PHA类型及材料应用 3.5. PHA材料制备难点 4. 产业链价值中短期内集中在中游供应 4.1. 定义 PHA产业链 4.2. 相似产业链的价值分配 4.3. PHA产业链的价值逻辑 5. 行业终局 趋向高集中度 ， 将 诞生 巨头 5.1. 对标行业及公司 5.2. PHA行业具备产生巨头的底层逻辑 附录 参考文献 2 3 3 4 5 6 11 18 19 23 25 30 31 33 35 36 39 40 41 42 44 45 46 48 49 53 1 前言 2 蓝晶 微生物 简介 蓝晶微生物致力于设计 、 开发 、 制造和销售新型生物基分子和材 料 ， 其中包括海洋可降解材料 PHA、 再生医学材料 、 美妆新功能成 分 、 益生菌产品等 ， 从而帮助消费品 、 食品 、 医疗 、 农业和工业等 众多行业的 B 端客户在行业内开展差异化竞争 。 在 PHA领域 ， 蓝晶微生物拥有 10项 PHA授权专利 ， 在技术领域处于 领先地位 。 同时 ， 蓝晶微生物对 PHA产业化建设具有充足的资金储 备 ， 截至 2022年 1月 ， 先后完成了总额超 15亿人民币的融资 。 此 外 ， 蓝晶微生物的 PHA一期工厂即将建成 ， 是国内首个 5,000吨及 以上产能的 PHA项目 。 白皮书简介 近年来 ， 在碳中和 、 能源转型以及环保领域的政策推动 下 ， 生物可降解塑料作为传统塑料的最佳替代 ， 其使用和 推广得到政策大力支持 。 聚 羟基脂肪酸酯 polyhydroxyalkanoate， PHA是生物可降 解材料的一种 ， 是一系列由微生物合成的天然高分子聚合 物 ， 能够在 有 氧和无氧条件下实现生物降解 。 由于 PHA具 有类似塑料的物理机械性能和加工性能 ， 工业上可以采用 微生物批量生产这种聚合物并以此替代传统塑料 。 PHA优秀的降解与物理性能 、 日渐成熟的生产技术 、 不断 扩大的市场规模等 ， 都为 PHA的成长提供强劲的驱动力 ， 使其成为最具成长潜力的生物可降解材料 。 预计在未来 3-5 年内 ， PHA市场规模将达到 629亿人民币 ， 主要市场集中在 不便于回收的强需求场景 ， 如一次性包装材料 、 一次性餐 饮具等 。 本白皮书通过梳理 PHA产业 ， 深入分析宏观环境 、 技术特 点 、 行业特性 、 产业链价值以及行业竞争格局 ， 为国内 PHA行业把握市场机遇 、 实现高速发展提供重要参考 。 白 皮书第一章分析了 PHA发展的宏观环境 ， 并总结梳理了国 内外相关支持政策 。 第二章说明了 PHA的技术特性 ， 并重 点分析了短 、 中 、 长期的市场规模及发展趋势 。 第三章介 绍了 PHA的行业现状 ， 并集中讨论了生产成本 、 PHA类型 及材料应用以及 PHA材料制备难点等话题 。 第四章阐明了 PHA的产业链价值 ， 并从相似产业链的价值分配总结梳理 出 PHA产业链的价值逻辑 。 第五章主要对标了与 PHA发展 相似的行业及行业内的头部公司发展情况 。 3 宏观环境 生物 可降解材料是 大势所趋 1 4 5 1.1 气候风险与碳中和战略 当前全球气候变暖问题愈发棘手 ， 气候变化引发 的危机事件已然对生态环境和人类社会造成负面 影响 ， 并构成了巨大威胁 ， 包括极端灾害事件频 发 、 生态系统遭受破坏 、 社会经济负担加重等等 ， 如若不全力以赴加以应对 ， 至 21世纪末 ， 全球气 温将上升 5℃ ， 粮食减产将达 50， 75的物种 将面临灭绝 [1]。 2015年 12月 12日 ， 178个国家在 第 21届联合国气候变化大会上通过了 巴黎协定 （ The Paris Agreement） ， 该协定对 2020年后 全球应对气候变化做出了行动安排 ， 旨在将 21世 纪全球平均气温升幅较工业化时期水平控制在 2℃ 以内 ， 并努力将温度升幅限制在 1.5℃ 以内 ， 以减缓全球变暖的趋势 。 2021年 11月 ， 在英国 格拉斯哥举行的第 26届联合国气候变化大会对此 前的气候治理做出评估和总结 ， 缔约国在加大减 排力度和速度上做出承诺 ， 并探讨了碳交易机制 、 新能源使用等议题 。 截止至今 ， 已有 58个国家承 诺将在 2050年实现碳中和 ， 总排放量占全球温室 气体排放量的一半以上 。 面临严峻形势 ， 我国于 2020年提出 “ 碳中和战 略 ” ， 并将其上升为国家战略 中国作为 巴黎协定 的缔约国之一 ， 于 2020年 9月 22日在第七十五届联合国大会上提出 “ 二氧 化碳排放力争于 2030年前达到峰值 ， 努力争取 2060年前实现碳中和 ” 的目标 。 2021年 ， 全国 两会政府工作报告中指出了要扎实做好碳达峰 、 碳中和各项工作 ， 优化产业结构和能源结构 ， 并 制定 2030年前碳排放达峰行动方案 ， 开启了碳达 峰及碳中和相关措施的执行 。 2022年 ， 中国碳 达峰碳中和战略及路径 具体提出实现碳达峰及 碳中和的非化石能源替代战略 、 固碳战略等八大 战略 。 近期的二十大报告也再次提及上述概念 ， 强调我国将要积极稳妥推进碳达峰碳中和 ， 立足 国内能源资源禀赋 ， 有计划分步骤实施碳达峰行 动 ， 深入推进能源革命 ， 加快规划建设新型能源 体系 ， 积极参与应对气候变化全球治理 。 2021年 ， 我国碳排放量较上年增加了 5.8， 在 全球碳排放总量中的份额增加至 31.1[2]。 作为 最大的发展中国家 ， 我国从承诺达到 “ 碳达峰 ” 到实现 “ 碳中和 ” 的时间窗口仅有 30年 ， 所面临 的能源和产业转型任务更加紧迫 ， 低碳转型道路 任重道远 。 [1] 中国碳中和通用指引 ， BCG [2] Statistical Review of World Energy 2022 ， BP Company 来源 BP Company 5 二氧化碳排放量（单位亿吨） 30 40 50 60 70 80 90 100 110 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 中国 美国 欧洲 1.2.1 当前世界能源结构与碳排放现状 据世界资源研究所统计 ， 全球二氧化碳排放的主要来源是化石燃料的燃烧 ， 占碳排放总量的 75.6[3]。 2050年净零排放全球能源部门路线图 指出 ， 要想实现 2050年全球净零碳排放的目标 ， 就必须停 止对化石能源的投资 [4]。 2021年 ， 中共中央 、 国务院印发的 关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳 达峰碳中和工作的意见 指出 ， 到 2030年 ， 我国非化石能源消费比重应达到 25％ 左右 ， 2060年达到 80以上 [5]。 能源工业 废弃物 农业、林业和土地利用 1.2 双碳目标日益明晰 ， 降低对石油的依赖成关键 按行业划分全球温室气体排放量 占比（ ） [3] World Resources Institute [4] 2050年净零排放全球能源部门路线图 ， IEA [5]中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见， 中国政府网 能源 工业 农业、林业和土地利用 废弃物 6 75.6 14.9 6.1 3.4 来源 World Resources Institute 随着我国石油需求量暴涨 ， 在本土原油产量无法满足国内能源需求的情况下 ， 原油对外依存度持续上升 中国石油对外依存度由 2010年的 54逐渐上升至 2021年的 72左右 ， 石油进口量位居全球首位 [6]。 同时 ， 受石油美元体系的影响 ， 进口石油使用美元进行交易结算使得中国短时间内难以摆脱对美元的依赖 ， 加 大了美元对我国经济的影响 。 近年来 ， 中国约有 59的石油进口量来自地缘政治不稳定的国家或地区 （ 俄罗斯 、 沙特 、 安哥拉 、 伊拉 克 ） ， 区域性战争冲突或地缘政治动荡加大我国石油海外供应的不确定性 ， 从而影响国家能源战略安全 。 同时 ， 由于全球经济增速减缓 、 清洁能源技术发展以及能源低碳化趋势等原因 ， 从 2001年到 2021年间 ， 一次能源结构中石油占比从 38降低至 31[2]， 石油的投资规模呈减少趋势 。 长期来看 ， 石油供给端的 不稳定性以及投资规模缩减势必对中国能源安全带来挑战 。 而石油作为化石能源的重要组成部 分 ， 其消费量在 2021年全球能源消 费结构中占比高居榜首 ， 达到 31.3[2] 。 中 国石 油日 消费 量 由 2020年的 1,441万桶增加至 2021年 的 1,544万桶 ， 增加量占全球石油消 费增加量的 20， 减少我国石油等 化石能源的使用对降低温室气体排 放十分关键 。 31.3 27.224.6 6.3 4.3 6.3 石油 煤炭 天然气 水电 核能 可再生能源 来源 BP Company 全球能源消费结构占比（ ） [6]中国能源大数据报告（ 2022）， 中能传媒研究院 7 1.2.2 碳中和的战略意义 “ 碳中和 ” 战略的落地 ， 将极大地推动中国风 、 光 、 水 、 核等清洁能源发展 ， 降低我国对石油 资源的依赖 ， 并减少对美元的需求 。 同时 ， 通过调整能源结构向可再生能源倾斜 ， 不断提升国 家能源安全 。 另外 ， “ 碳中和 ” 战略也加快 推动新能源和生物制造等相关领域的新兴产业落地 ， 例如新能源汽车 、 光伏 、 风电 、 特高压 、 生物基可降解塑料 、 生物燃料 、 生物医药等 ， 助力中 国经济结构转型 ， 为国家未来发展提供新的经济增长点 。 在 “ 碳中和 ” 战略的推动下 ， 中国的碳金融领域也将承担起 帮助人民币实现国际化的重任 。 在碳中和战 略的引导下 ， 我国不断规范碳排放交易所管理机制 ， 推进碳远期 、 碳期权等多种金融产品的发展；同时 ， 不断扩大市场交易主体 ， 推动碳交易市场的流动性 。 通过构建一个更加开放 、 健全的碳金融市场 ， 为流 出去的人民币提供更加安全且能盈利的栖息地 ， 以此推动人民币的回流 ， 建立境内外人民币的双向循环 机制 。 与此同时 ， 在与 “ 一带一路 ” 等国家和地区开展新能源贸易与技术转移等合作过程中 ， 不断扩大 人民币的使用场景也将进一步提升人民币的国际影响力 。 8 1.2.3 碳中和战略催 生 的新兴制造产业 ， 成为应对气候变化的新利器 1.2.3.1 从 “新能源 ”维度降低对 石 油依赖的产业 新能源汽车产业 全球交通运输行业所需能源的 95来自石油 ， 因此多个国家地区都在大力出台相关政 策以减少燃油车的使用 ， 例如英国宣布在 2030年全面禁售燃油车 、 欧盟及美国加州自 2035年起禁售燃 油车等 。 各大车企也明确表示将停售燃油车 ， 例如沃尔沃 、 福特 、 奔驰等 6家企业承诺将于 2040年前停 售燃油车 。 我国政府自 2009年以来推出新能源汽车补贴政策以推动新能源汽车对燃油车的替代 ， 截 至 目 前补贴累计投入将近 1,500亿元 ， 全国充电设施规模达到 262万台 ， 换电站 1,298座 ， 服务近 800万辆新能 源汽车 [7]。 目前 ， 中国已成为全球最大的电动汽车市场 ， 同时也是全球范围内电动出行商业模式创新最 为活跃的地区 。 锂电产业 对于新能源汽车而言 ， 电池是最为关键的部件 ， 约占总成本的 40。 新能源汽车产业的市场 增速也带动了上游锂电产业的高速发展 。 中国已连续五年成为全球最大的锂电池消费市场 。 2021年 ， 全 球锂离子电池市场规模达到 545GWh， 其中 ， 中国锂离子电池市场规模约 324GWh， 约占全球市场的 59.4， 而中国锂电企业销量 （ 含出口与国外分公司 ） 合计达 382GWh， 中国企业在全球市场的占有率 达到 70[8]。 2021年中国锂电全行业总产值突破 6,000亿元 ， 并诞生了宁德时代这样万亿市值的超级行 业巨头 [9]。 光伏产业 光伏发电作为清洁电能来源之一 ， 比核能技术更成熟安全 、 比水电对当地环境负面影响更小 、 比风电的应用场景更广泛 ， 因此光伏成为当下实现 “ 碳中和 ” 目标的重要抓手 。 我国自 2008年起出台了 大量光伏产业扶持政策 ， 2012至 2019年间全国光伏 （ 分布式 集中式光伏 ） 补贴需求总量累计达到 近 1,080亿元 。 在国家的大力扶持下 ， 我国光伏产业发展趋于成熟 ， 全球前 10的光伏组件企业中 ， 中国占 据 7席 ， 产量占据全球 70左右的水平 ， 且不断突破高效电池转换效率的世界纪录 。 中国光伏产业经过 多年发展 ， 产业链完整 ， 制造能力和市场占比均居全球第一 ， 太阳能光伏产品也成为中国的一项重 要出口 。 9 [7]国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见， 中国政府网 [8] 2021年锂离子电池行业运行情况 ， 中华人民共和国工业和信息化部 [9] 2021中国锂电产业发展指数 ， 赛迪顾问 9 1.2.3.2 从 “生 物制造 ”维度降低对 石 油依赖的产业 石化行业消耗的石油总量位居第二 ， 仅次于传统能源领域 2021年全球石油消耗的产业占比中 ， 交通用 汽柴油的石油消耗量最大达到 48；其次是化工用油 ， 石油消耗量占比 22[10]。 中国的石油消费结构也 呈现类似特征 。 为了降低石油化工产业对石油储量的消耗 ， 国家发改委提出尝试以生物制造材料替代部 分石化材料 ， 从而降低石化产业的规模 ， 减少石油能源的使用 。 如今 ， 使用生物制造材料替代部分石化材料成为新趋势国家发展改革委印发了 “ 十四五 ” 生物经济 发展规划 ， 明确将生物制造作为生物经济战略性新兴产业发展方向 。 预计未来十年 ， 石油化工 、 煤化 工产品的 35可被生物制造产品替代 。 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 。 在原料来源方面 ， 可以利用二氧化碳 、 工业尾气 、 秸秆转化糖 、 玉米 、 植物油等多种碳源 。 在产品 方面 ， 通过生物技术可以将以上原料转换为应用在不同领域的高附加值产品 ， 例如生物柴油 、 可降解塑 料 、 生物尼龙 、 生物橡胶 、 生物制药 、 生物化肥等等 。 最终充分发挥 “ 生物造万物 ” 的巨大价值 ， 实现 材料 、 轻工 、 医药 、 化工等重要工业领域的绿色低碳可持续发展 。 2021年全球终端用油消费占比（万桶 / 天， ） 来源 IEA，行业研究报告 其他用油 1,105.0 交通用汽柴油 4,681.4 航空用 油 533.6 工业用油 1,268.7 化工 用油 2,081.7 2021年中国终端用油消费占比（万桶 / 天， ） 来源 BP Company，行业研究报告 其他用油 363.3 交通用汽柴油 566.9航空用 油 78.3 工业用油 189.0 化工 用油 346.6 10[10] 2022-2060全球及中国原油需求展望（何时达峰） ， 行业研究报告 48 11 6 13 22 24 5 12 37 22 11 1.3.1 市场概述生物可降解材料 生物基材料中最具市场前景的材料 塑料作为石化产业重要的下游产业之一 ， 其制造所需要的石油消耗量占据全球石油产量的 8[11]。 据自 然资源保护协会 （ NRDC） 预测 ， 如果按照目前的趋势发展 ， 2050年全球塑料将消耗全世界 20的 石油 。 根据欧洲塑料制造商协会 （ Plastics Europe） 的数据 ， 2021年 ， 全球塑料产量 较 2018年增长了 6.9。 预计到 2035年 ， 塑料产量将增加一倍 ， 到 2050年产量将增加两倍 [12]。 以中国为例 ， 2021年中国废塑料 的产生量大概有 6,200万吨 ， 其中材料化回收用量是 1,900万吨 ， 材料化回收率达到 31， 尽管其余 69 的材料采取填埋焚烧处理或直接遗弃的方式处理 ， 但中国的材料化回收率是全球废塑料平均材料化回收 率的近 1.74倍 ， 回收利用的整个产能占全球的 70[13]。 同一时期美国 [14] 、 2020年欧盟 [12]和日本 [15]的材 料化回收率分别是 5、 35和 24， 且这些国家仍然大量地向其他国家出口一些废塑料 。 废塑料的回 收仍面临巨大挑战 。 塑料污染问题逐渐成为仅次于气候变化的全球第二大环境议题 。 塑料一旦泄漏到土壤 、 水体等自然环境 中 ， 便难以降解 ， 会造成视觉污染 、 土壤污染 、 水体污染等各种环境破坏 ， 处置方式不当还会影响温室 气体排放 ， 给脆弱的生态环境带来持久性危害 。 另外 ， 微塑料进入食物链也可能会对人体健康带来严重 危害 。 中国正大力发展塑料循环经济 ， 建立塑料污染治理体系 ， 改进和创新塑料原料 ， 致力于从源头预防和减 少可能产生的塑料污染 。 [11] 中国塑料的环境足迹评估 ， 北京石油化工学院 、 NRDC [12] Plastics – the Facts 2022 ， Plastics Europe [13] 中国再生塑料行业发展报告 2021-2022 ， 中国物资再生协会再生塑料分会 [14] The Real Truth About the U.S. Plastics Recycling Rate ， Beyond Plastics [15] Tokyo-based Plastic Waste Management Institute 1.3 碳中和战略为生物可降解材料提供发展机遇及产业机会 2017 – 2021年 中国废塑料回收量（单位万吨） 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 1,400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 1,693 1,830 1,890 1,600 1,900 数据来源中国物资再生协会再生塑料分会 2017 – 2021年 中国废塑料回收价值（单位亿元） 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,080 1,143 1,000 790 1,050 11 1.3.2 机遇把握限塑降塑政策及生物材料扶持政策为可降解材料发展提 供驱动力 中国限塑政策相继出台 ， 促进生物可降解材料发展 2007年国务院办公厅出台首个 “ 限塑令 ” ， 在全国范围内禁止生产 、 销售和使用超薄塑料袋 ， 实行塑料 袋有偿使用制度 。 但随着互联网的普及 ， 电商和外卖行业快速兴起 ， 对应的快递包装与一次性餐饮具需 求猛增 ， 为限塑带来了新压力 。 2017年 ， 全生物降解材料入围国家 “ 十三五 ” 材料计划 。 2019年 ， 国 家发改委鼓励生物可降解塑料及其系列产品的开发 、 生产与应用 。 2020年 ， 国家发改委 、 生态环境部公 布 关于进一步加强塑料污染治理的意见 ， 提出了到 2020， 到 2022， 以及到 2025年的分阶段实施目 标 ， 限制部分塑料制品的生产销售和使用 ， 推广应用替代产品 ， 加强塑料废弃物的回收和清运 。 2021年 ， 各省市及其下属部门针对 “ 十四五 ” 对资源节约及环境保护方面的要求 ， 不断完善地方限塑政策 。 2022 年 ， 国家积极出台政策鼓励生物可降解塑料的使用和推广 ,明确提出加强生物材料的研发力度 ， 促进绿色 低碳技术发展及可降解材料制品的替代应用 。 意见 中还提出 ， 我国将按照 “禁限一批 、 替代循环一批 、 规范一批 ”的思路 ， 加强塑料污染治理 。 生 物可降解材料作为 “替代循环一批 ”的重要解决方案 ， 受到了政策的明确支持 。 近年来 ， 相关部门也在积 极出台政策鼓励生物可降解塑料的使用和推广 。 国家市监局 、 标准委制定并发布了 生物降解饮用吸 管 、 生物降解塑料与制品降解性能及标识要求 ， 工业部等五部联合发布了 关于推动轻工业高质 量发展的指导意见 ， 明确提出发展新材料 、 全生物降解地膜等材料低碳技术发展工程 ， 以及可降解材 料制品的绿色产品消费 。 序号 应用 2020年底 2022年底 2025年底 1 不可降解 塑料袋 直辖市、省会、计划单列市的商场、 超市、药店、书店等场所以及餐饮 打包外卖服务和各类展会活动 扩大到地级以上城市 扩大到集贸市场 2 一次性塑 料餐具 全国范围餐饮行业禁止使用不可降 解一次性塑料吸管；地级以上城市 的餐饮堂食服务 扩大到县城建成区、景 区景点餐饮堂食服务 地级以上城市餐饮 外卖领域餐具消耗 强度下降 30 3 宾馆、酒 店一次性 塑料用品 - 全国范围星级宾馆、酒 店等场所 扩大至所有宾馆、 酒店、民宿 4 快递塑料 包装 - 北京、上海、江苏、浙 江、福建、广东等省市 的邮政快递网点 扩大到全国范围邮 政快递网点 12 国际上，欧美为首的全球各国也相继推出“限塑令 ” ，限制塑料产品的使用 2015年 12月 ， 欧盟启动循环经济行动计划 ， 主张构建可持续产品 ， 确定了塑料作为七个关键产品领域之 一 ， 并明确推动废弃物减量增值 ， 减少对境外废弃物处理的过度依赖 。 2018年 1月 ， 欧盟通过 欧盟塑 料战略 ， 旨在改变欧盟塑料产品的设计 、 生产 、 使用和回收方式 。 2018年 5月 ， 欧盟提出关于一次性 塑料 （ Single-Use-Plastics, SUP） 的指令 ， 旨在减少塑料浪费 。 2019年 2月 ， 荷兰 、 法国等国家联合欧 洲 80多个组织 （ 政府 、 公司 、 非政府组织和商业协会等 ） 发布 欧盟塑料公约 ， 并试图组织构建全球 塑料公约网络 。 2020年 8月 ， 美国推出 美国塑料公约 。 到 2021年 ， 全球塑料公约网络已有 10个国家 公约 ， 2个地区公约 。 2007年 12月 2016年 12月 2017年 4月 2019年 9月 2019年 10月 2020年 1月 2021年 6月 2021年 7月 2022年 13 国内政策 科技部 “十三五 ” 材料领域科技创新专项规划 全生物降解材料入围 。 工信部 、 发改委 、 科技部 、 财政部 新材料产 业发展指南 ， 加快推动先进基础材料工业转型 升级 ， 大力推进材料生产过程中的智能化和绿色 化改造 ， 开发生物可降解材料 。 国务院办公厅 国务院办公厅关于限制生产销 售使用塑料购物袋的通知 ， 从 2008年 6月 1日起 全国范围内禁止生产 、 销售和使用厚度小于 0.025 毫米的塑料购物袋 ， 实行塑料袋有偿使用制度 。 中央全面深化改革委员会 关于进一步加强塑 料污染治理的意见 ， 有序禁止 、 限制部分塑料 制品的生产 、 销售和使用 ， 积极推广可循环易回 收可降解替代产品 ， 增加绿色产品供给 ， 规范塑 料废弃物回收利用 ， 建立健全各环节管理制度 ， 有力有序有效治理塑料污染 。 国家发展改革委 产业结构调整指导目录 （ 2019年版 ） ， 鼓励生物可降解塑料及其系列产 品的开发 、 生产与应用 。 国家发展改革委 、 生态环境部 关于进一步加 强塑料污染治理的意见 ， 分别提出到 2020年 、 2022年以及 2025年的分阶段目标 ， 限制部分塑料 制品的生产销售和使用 。 国家机关事务管理局 、 国家发展和改革委员会 关于印发 “ 十四五 ” 公共机构节约能源资源工 作规划的通知 推动公共机构逐步停止使用不可 降解一次性塑料制品 。 国家发展改革委 “十四五 ” 循环经济发展规划 推进塑料源头减量 ， 严格禁止生产超薄农用地膜 、 鼓励公众减少使用一次性塑料制品 。 国家市监局 、 标准委 、 工业部 生物降解饮用 吸管 、 生物降解塑料与制品降解性能及标识 要求 、 关于推动轻工业高质量发展的指导意 见 ， 加强生物材料的研发力度 ， 专门提出要发 展面向绿色低碳的生物质替代应用 。 除了欧洲和美国 ， 其他国家和地区也在积极限制一次性塑料的使用 。 2015年时 ， 有 55个国家和地区对一 次性塑料的使用进行了限制 ， 到 2022年 ， 这一数字已经达到 123家 ， 增幅达 124[16]。 2022年 3月 ， 第五 届联合国环境大会上 ， 175个国家和地区的代表通过了 终止塑料污染决议 （ 草案 ） ， 将在 2024年底 前完成首个全球 “限塑令 ”。 [16] The Nicholas Institute for Energy, Environment Sustainability 14 国际政策 2015年 12月 1日 欧盟循环经济行动计划 ， 主张构 建可持续产品 。 确定了塑料作为七 个关键产品领域之一 ， 并明确推动 废弃物减量增值 ， 减少对境外废弃 物处理的过度依赖 。 欧盟关于一次性 塑料 （ Single-Use- Plastics, SUP） 的 指令 ， 旨在减少塑 料浪费 。 美国 美国塑料 公约 ， 迈向塑料 循环经济 。 2018年 5月 1日 2018年 1月 1日 2019年 2月 1日 2020年 8月 1日 2021年 欧盟 循环经济 中的塑料战略 ， 旨在改变欧盟塑料 产品的设计 、 生产 、 使用和回收方式 。 荷兰 、 法国 、 丹麦等国家联合欧洲 80多个组织 （ 政府 、 公司 、 非政府 组织和商业协会等 ） 欧盟塑料 公约 ， 试图组织构建全球塑料公 约网络 。 全球塑料公约网络 已有 10个国家公约 ， 2个地区公约 。 来源 The Nicholas Institute for Energy, Environment Sustainability 2005 – 2022年累计限制一次性塑料的国家和地区数目（单位个） 2005年 2010年 2015年 2022年 预期未来 0 20 40 60 80 100 120 8 21 55 137140 160 123 15 全球替代石油基塑料包装的需求明确 ， 市场前景巨大 在全球限塑的大背景下 ， 包装这一应用场景对于石油基塑料替代方案需求最为迫切 [17]。 塑料用量方面 ， 包装使用占塑料产量的 40。 回收利用方面 ， 根据 OECD 全球塑料展望报告 ， 2019年全球的塑料垃圾达 3.53亿吨 ， 其中仅有 9最终被回收利用 ， 19用于焚烧 ， 近 50进入卫生填埋场 。 剩余 22被弃置在无人管理的垃圾场 、 露天燃烧或泄漏到环境中 [18]。 经济损失方面 ， 根据麦克阿瑟基金会数据 ， 95以上的塑料经过短暂使用后就失去了价值 ， 每年因 包装造成的损失达 800亿 -1,200亿美元 ， 且使用后产生的负面外部成本加上生产过程中排放温室气体 所造成的损失高达 400亿美元 ， 比塑料包装产业的总利润还多 。 [17] 中国塑料包装再生现状白皮书 ， WWF [18] Global Plastics OutlookEconomic Drivers, Environmental Impacts and Policy Options ， OECD 2019年塑料包装材料的流动情况 来源 OECD 梯级循环占比 8 加工损耗 占比 1 循环利用占比 9 塑料原材料 4.6亿吨 焚烧占比 19 填埋 占比 50 22遗弃至自然系统 塑料废弃物 3.53亿吨 15 塑料污染治理和可循环包装应用也成为全球主要快速消费品公司亟待解决的重要 ESG议题 ， 这一议题不 仅对内部 、 外部利益相关者均很重要 ， 也与企业长期业务保持挂钩 [19]。 近年来生产塑料包装的头部公司 开始重新思考他们的价值主张 ， 并优化各自的商业模式以确保其竞争优势符合循环经济的原则 。 麦克阿 瑟基金会牵头与联合国环境规划署合作发起了塑料循环经济的 “ 全球承诺 ” ， 现在已有共计占全球塑料 包装生产总量 20的 500多个企业和组织加入支持 “ 全球承诺 ” 的共同愿景 致力于在 2025年实现从 源头解决塑料污染的目标 ， 实现 100包装可重复使用 、 可回收或可堆肥 。 具备这一愿景的大型塑料包 装企业 、 包装供应商和原料供应商构成了生物可降解塑料厂商的主要客户来源 。 16 塑料包装成为快消品公司最关注的 ESG议题 高 对 内 部 和 外 部 利 益 相 关 者 的 重 要 性 低 低 与长期业务成功的相关性 高 E 环境 S 社会 G 公司治理 废弃物管理 保护生物多样性 减少环境足迹 土地利用和负责任的农业 创新研究 水资源管理 ESG融合 塑料包装 来源 WWF [19] The Business Case for a UN Treaty on Plastic Pollution ， WWF 加入“全球承诺”的部分企业 巴黎欧莱雅 玛氏 ASOS 帝亚吉欧 家乐氏 屈臣氏 达能 家乐福 联合利华 雀巢 苹果 星巴克 可口可乐 百事 HM 凯马特 费列罗 金发科技 高露洁 沃尔玛 强生 17 1.3.3 应用优势生物可降解材料是传统塑料的最佳替代 目前 ， 传统塑料的替代方案有 传统非石化材料 （ 如玻璃 、 陶器 、 金属 、 纸等 ） 、 生物可降解材 料 。 生物可降解材料分为石油基和生物基 ， 生物 基 可降解材料 更 具优势 与 传统 非石化材料相比 ， 生物可降解材料 应用范围更广 传统替代方案有诸多限制 玻璃和陶器较为厚重 且更易碎 ， 因此运输起来较麻烦；金属在制造过 程中消耗的能源较多 ， 且较容易受到腐蚀 ， 并且 只能用于有限范围的产品；纸的耐用性较差 ， 容 易受到水的破坏 ， 并且在制作过程中会产生更多 的排放物 ， 还会大量消耗水资源；木制品制造成 本高昂 ， 存在过度砍伐森林的风险 。 相比之下 ， 生物可降解材料具有类塑性 ， 用于替代塑料的限 制较少 。 与石油基可降解材料相比 ， 生物 基 可降解 材料在上游原料 、 生产过程等方面具有优 势 生物 基 可降解材料的原料更加可持续 石油基可 降解材料上游原料为石化资源 ， 属于不可再生资 源 。 以石油基可降解材料 PBAT为例 ， 其原料主 要为对苯二甲酸 （ PTA） ， 丁二醇 （ BDO） ， 己 二酸 （ AA） ， 均是石化来源材料 。 根据生物降 解材料研究院 ， 生产 1吨 PBAT消耗 0.4吨 PTA， 0.43吨 BDO， 0.35吨 AA[27]。 其中 ， 关于 BDO的 生产 ， 当前国内 95的 BDO生产装置大多采用电 石炔醛法 ， 生产消耗大量电能 ， 属于高耗能产业 。 而生物 基 可降解材料所采用原料为可再生生物质 （ 如糖类 、 植物油 ） ， 而且全球每年产生大量非 粮生物质 ， 可以保证上游原料的长期稳定供应 。 生物 基 可降解材料生产过程更为安全 石油化工 材料生产过程中面临着诸多安全隐患 ， 化学催化 反应很多需要高温高压 ， 事故风险高 。 以 PBAT 为例 ， 其制备有三种酯化方式 ， 需要 140℃ 以上 的高温条件 ， 酯化后的缩聚反应更是需要 240℃ - 255℃ 的高温才能进行 。 而生物发酵通常在常温 常压下进行 ， 事故风险较低 。 生物 基 可降解 材 料具有类似塑料的物理和机械性 能 ， 结合了传统塑料的优点 ， 同时又兼备白色污 染难降解 ， 增排温室气体这两个传统塑料最容易 被诟病之处的解决方案 可降解 ， 生物基来源 。 与其他塑料替代方案相比 ， 应用范围更广；与石 油基可降解材料相比 ， 上游原料更加可持续 ， 生 产过程更加安全 。 生物 基 可降解 材料 当之无愧成 为传统塑料最重要的替代方案 。 The Business Case for a UN Treaty on Plastic Pollution， WWF 17 2 PHA 最具前景的生物可降解材料 相对于其他可降解材料 ， PHA在降解性及应用面上均更优降解性能上 ， PHA的降解范围更广 ， 可以在 淡水 、 海水 、 土壤 、 堆肥 、 甚至有机污泥中生物降解 ， 还可以通过与其他材料共混来提高终产品的可降 解性；物理性能上 ， PHA是系列聚合物 ， 既可以对共聚物的单体结构进行选择搭配 ， 亦可以与其他可降 解材料复配 ， 提升共混物的物理机械性能 。 同时 ， PHA材料市场潜力巨大 ， 供给保障充足 ， 随着其生产成本的不断下探 ， 有望在包装领域完全替代 PP、 PE， 达到 1.2万亿的市场规模 。 18 2.1 降解性 PHA在可降解塑料中降解性更优 生物降解聚合物主要分为四类 ① 生物质来源 的聚合物 ， 如淀粉 ， 纤维素 ， 脂肪 ， 蛋白质等； ② 微生物生产得到的聚合物 ， 如 PHA家族； ③ 生物来源的单体经化学合成得到的聚合物 ， 如 PGA， PLA等； ④ 石油来源的单体经化学合成 得到的聚合物 ， 如 PBSA， PBAT等 。  PHA及其他可降解材料的降解机理 PHA的生物降解过程如下 ， 先由微生物分泌 PHA 解聚酶 ， 将不溶于水的 PHA水解成水溶性的形式 ， 再由微生物吸收利用 ， 生成二氧化碳和水 。 因此 PHA可以在微生物活性较高的环境 ， 如土壤 、 湖 水 、 海水 ， 甚至在污水 、 污泥中发生降解 。 PLA是由生物来源的乳酸单体经化学合成所得到 的聚合物 ， 本质上不属于天然化合物 。 PLA在降 解前 ， 需通过吸水断裂大分子主链中的酯键 ， 形 成低聚物 ， 再由微生物分解成二氧化碳和水 。 PLA在自然条件下难以水解 ， 需在高温高湿的堆 肥条件下进行水解反应 ， 降解条件较为苛刻 。 PBAT全名为聚己二酸 /对苯二甲酸丁二醇酯 ， 降 解时 ， 先经水解生成对苯二甲酸一甲酯和对苯二 甲酸 ， 再进一步转化为二氧化碳和水 。 降解 PBAT的主要微生物种类为嗜热放线菌 ， 它们通 常存在于土壤中 ， 在水体中含量较少 ， 因此 PBAT难以在淡水或海洋条件下降解 [20]。  PHA降解的条件范围更广 Nova Institute根据降解标准和认证主题 ， 绘制了 生物可降解聚合物的降解环境图谱 ① PLA仅能