Qual é a perspectiva de materiais de base biológica

Os materiais de base biológica referem-se a materiais derivados de biomassa natural, incluindo materiais que usam biomassa como matérias-primas ou (e) obtidos por meio da fabricação biológica. Os materiais de base biológica são derivados de recursos renováveis e têm muitas vantagens, como redução de carbono e sustentabilidade.

Com a introdução do conceito de neutralidade de carbono, materiais de base biológica e até mesmo materiais degradáveis de base biológica, receberam atenção generalizada devido às suas boas características de proteção ambiental. Qual é o atual status de oferta e demanda de materiais de base biológica? Quais são as distribuições downstream? Vamos dar uma olhada abaixo.

A demanda no mercado da UE supera a demanda e os materiais de base biológica têm amplo espaço para crescimento

Matérias-primas de biomassa em vez de matérias-primas à base de petróleo, a combinação de métodos bioquímicos ou métodos biológicos são as principais direções para o desenvolvimento da indústria de manufatura química. Produtos químicos de base biológica referem-se a produtos como produtos químicos a granel e produtos químicos finos produzidos com biomassa renovável (amido, glicose, lignocelulose, etc.) como matérias-primas.

A pesquisa do Nova Institute mostra que, do ponto de vista técnico, quase todos os materiais industriais feitos a partir de recursos fósseis podem ser substituídos por materiais de base biológica. Nos últimos anos, os avanços em genômica, proteômica, metabolômica e biologia de sistemas relacionados à tecnologia de biorrefinação construíram em conjunto uma rede biossintética de produtos químicos e materiais a jusante.

Nos últimos anos, sob a orientação de políticas de vários países, o crescimento da capacidade de produção de biocombustíveis tem promovido o desenvolvimento do setor de bio-refino, ao mesmo tempo que acelera a construção de toda a cadeia industrial do setor agrícola-setor de biorefino-fabricantes a jusante-agências de certificação-setores de consumo, condução a jusante bioquímica O rápido desenvolvimento de produtos e novos materiais.

A bioeconomia europeia tem vantagens inovadoras. O projeto RoadToBio liderado pela União Europeia planejou um roteiro para a indústria química europeia avançar para a bioeconomia, com o objetivo de realizar um portfólio diversificado de produtos de base biológica.

O projeto RoadToBio subdivide produtos de base biológica, incluindo produtos químicos a granel, solventes, polímeros para plásticos, produtos de fibras químicas, tintas/revestimentos/tintas/corantes, surfactantes, cosméticos e produtos de higiene pessoal, adesivos, lubrificantes e plastificantes Agentes e outros campos.

Como um dos maiores mercados consumidores do mundo para produtos químicos de base biológica e materiais a jusante, a UE tem uma grande audiência para produtos no âmbito da publicidade política oficial a longo prazo. As categorias de produtos de base biológica da UE incluem 10 categorias principais (excluindo biocombustíveis), como produtos químicos a granel, plásticos, solventes e surfactantes. Entre eles, produtos químicos e solventes a granel são todos produtos químicos básicos, como surfactantes, cuidados pessoais/cosméticos e colas. Adesivos, lubrificantes e plastificantes são todos produtos químicos finos, e tintas/revestimentos/tintas/corantes, plásticos e produtos de fibra são polímeros de base biológica.

Em 2018, os produtos químicos de base biológica e a produção a jusante do mercado da UE foram de quase 4,7 milhões de toneladas, a demanda foi de quase 5,5 milhões de toneladas e o valor da produção foi de quase 9,2 bilhões de euros. Há uma forte demanda por produtos de base biológica no mercado consumidor de ponta. Entre a série de produtos de base biológica, a produção de surfactantes, tintas/revestimentos/tintas/combustíveis, produtos de fibra e cuidados pessoais/cosméticos é a maior. Isto deve-se ao nível de consumo mais elevado no mercado da UE e à grande procura de óleos e gorduras de base biológica..

Em termos de preço, limitado pela escala de produção na região, o preço dos produtos químicos básicos de base biológica é superior ao dos produtos à base de petróleo nesta fase. À medida que as categorias de produtos se tornam mais refinadas, quanto mais próximo do consumidor final, menor o preço do produto. A diferença de preço diminuiu. Com o rápido progresso da tecnologia biossintética, o preço de venda de alguns produtos químicos finos de base biológica (como o ácido succínico, PA56) é ainda menor do que os produtos petroquímicos correspondentes.

A taxa de penetração de produtos químicos de base biológica e a jusante no mercado da UE é de apenas 3%, o espaço de crescimento do mercado futuro é de 4 vezes, e o mercado global deverá exceder 100 bilhões de euros. De acordo com dados do CCI, a produção total de produtos químicos nos subsetores correspondentes da UE em 2018 foi de quase 160 milhões de toneladas/ano, e a proporção de produtos químicos de base biológica foi de apenas 3%, especialmente nas indústrias de produtos químicos e plásticos a granel, que representaram 77% da produção total, e a taxa de substituição de apenas 0,7% de base biológica.

De acordo com o "Plano de Visão de Biotecnologia Industrial" da UE, é calculada a taxa mínima de substituição de 6% para produtos químicos a granel e plásticos e 30% para produtos químicos finos. Em 2030, o valor de produção de produtos de base biológica chegará a 37 bilhões de euros/ano, em comparação com 9,2 bilhões no valor de produção de 2018 Euro, o espaço para crescimento chega a 4 vezes.

De acordo com dados do JRC, o montante de novos investimentos privados nos subsetores acima deve chegar a 19 bilhões de euros de 2018 a 2025. Sobreposto ao investimento do plano especial de bioeconomia da UE, que continuou a aumentar nos últimos anos, há muito espaço para futuras taxas de substituição de produtos de base biológica.

Além do mercado da UE, as estratégias de bioeconomia dos Estados Unidos e da China também estão sendo vigorosamente implementadas. Assumindo que o tamanho do mercado é equivalente ao da UE, os mercados globais de bioprodutos químicos e a jusante devem atingir o nível de 100 bilhões de euros no futuro.

Existem muitos produtos químicos de base biológica e pistas de corrida a jusante, e os países estão acelerando para entrar

A produção de produtos químicos de base biológica cresceu rapidamente nos últimos anos. De acordo com estimativas da IEA Bioenergy, a produção total de produtos químicos de base biológica em 2019 será de quase 10 milhões de toneladas por ano (excluindo o etanol combustível), com uma taxa de crescimento composta de quase 10% de 2011 a este ano.

Atualmente, os principais produtos químicos de base biológica a granel do mundo incluem etileno, etilenoglicol, propilenoglicol, glicerina, butileno glicol, ácido láctico, ácido sebácico, etc., e a tecnologia biossintética foi industrializada.

Entre eles, os compostos à base de açúcar etileno, etilenoglicol, propilenoglicol, ácido láctico, butileno glicol, ácido succínico, pentano diamina, etc. são as principais matérias-primas para a base biológica a jusante PE, PLA, PET, PBS, PTT e PBAT, etc. O composto à base de óleo glicerina, Ácidos graxos e ácidos graxos de cadeia longa são usados na preparação de materiais de base biológica, como PHA, PA e resina epóxi.

1. Gigantes petroquímicos tradicionais aumentam seu layout no grande circuito químico de base biológica

Incentivados por políticas e planos governamentais, British Petroleum (BP), Shell, BASF, Dupont, Dow Chemical, Evonik, DSM DSM) e outras grandes gigantes multinacionais do petróleo e da química investiram pesadamente na indústria bioquímica para desenvolver a biotecnologia industrial para a biomanufatura.

O influxo de um grande número de novas forças acelerou a construção integrada da cadeia industrial de produtos químicos de base biológica para novos materiais.

A Braskem é a maior produtora mundial de olefinas e poliolefinas de base biológica. A empresa produz etileno a partir do etanol de cana de recurso renovável e lançou PE verde ao mercado em 2010. Agora a Braskem tem 36 bases de produção no Brasil, Estados Unidos e Alemanha. Espere pelo lugar.

A Avantium está comprometida com o desenvolvimento e comercialização de produtos químicos e plásticos de base biológica de próxima geração. Seus principais negócios e tecnologias incluem a produção de etilenoglicol (MEG) a partir de açúcares industriais à base de plantas, a conversão de monossacarídeos à base de plantas (frutose) em vários produtos químicos e plásticos (como PEF), conversão de materiais vegetais não alimentares em açúcar industrial e lignina, conversão de dióxido de carbono em produtos químicos de alto valor por meio de eletroquímica, etc.

O ácido láctico é uma parte relativamente grande dos produtos químicos de base biológica. É usado principalmente para a produção de PLA de material novo degradável e ambientalmente amigável a jusante. As empresas relacionadas incluem principalmente Corbion na Holanda, Galactic na Bélgica e NatureWorks nos Estados Unidos. Corbion produz ácido láctico e lactídeo. Vendido para empresas como a Synbra, na Holanda, para produzir ainda mais materiais de espuma PLA; NatureWorks e Galactic são os líderes no PLA. Este último também recicla materiais de PLA e degrada ainda mais os produtos de PLA em ácido láctico.

A pesquisa química de base biológica do meu país começou relativamente tarde, mas no "décimo segundo quinquenal" plano nacional de apoio à ciência e tecnologia, materiais de base biológica e produtos químicos de base biológica são listados como o núcleo de pesquisa, e o desenvolvimento de aplicações de materiais a jusante e modelos de negócios foi vigorosamente promovido.

Meihua Bio, a empresa líder de aminoácidos na China, Cathay Biotech, líder em ácido dibásico de base biológica, e Jindan Technology, líder na indústria de ácido láctico, são todos líderes em cada subindústria. Ao fazer um bom trabalho nos negócios químicos, está implantando ativamente materiais de base biológica a jusante.

2. O caminho para a industrialização de novas tecnologias

Antes de estabelecer uma planta comercial, uma nova tecnologia de transformação geralmente passa por um caminho de desenvolvimento de um pequeno teste de laboratório para um aumento de escala e, em seguida, para um teste piloto. Isto é especialmente verdadeiro para a maioria dos produtos de base biológica (especialmente rotas biológicas). Desta forma.

O número de anos necessário para a comercialização de produtos biológicos depende em grande medida da via técnica e da economia e compatibilidade dos próprios produtos (em comparação com os produtos de referência à base petroquímica, se as instalações de apoio petroquímico originais correspondem à rota biotecnológica e à base biológica Se o desempenho do produto corresponde ao equipamento e à procura a jusante, etc.), O tipo de tecnologia de transformação e a parceria (integração da cadeia de abastecimento a montante e a jusante).

O Nível de Prontidão Tecnológica (TRL) é um indicador importante para medir a maturidade tecnológica de projetos de base biológica. De acordo com o Plano Horizonte da UE, os níveis de TRL são divididos em níveis 1-9, correspondendo ao pequeno estágio de verificação de teste (nível 1-3). Estágio de aumento de escala (nível 4-5), estágio piloto (instalação de demonstração, nível 6-7) e estágio de comercialização (nível 8-9).

De acordo com a pesquisa do JRC, em um ambiente de política de apoio, pode levar cerca de 10 anos para que os produtos químicos de base biológica em geral passem de TRL5 para TRL8. Portanto, este estágio também é conhecido como o "vale da morte". Um exemplo típico é PLA e TRL8. A história do desenvolvimento da indústria de ácido láctico a montante;

No entanto, quando os processos a jusante tradicionais são usados (como a transição de métodos químicos para biológicos), certas etapas (como teste de compatibilidade de equipamentos) pode ser ignorado para acelerar esse processo e aumentar a taxa de sucesso de comercialização de produtos de base biológica. Atualmente, a maioria das instalações de P & D e piloto de pequena escala estão localizadas na Europa e na América do Norte, das quais a América do Norte é a maioria, e na Ásia (principalmente na China) domina a fabricação de produtos de base biológica na fase de comercialização.

Plásticos de base biológica: os mercados emergentes estão no ponto de partida de rápido crescimento

1. Os plásticos de base biológica são atualmente o campo de aplicação mais importante para materiais a jusante de produtos químicos de base biológica

Como o nome indica, os plásticos de base biológica referem-se a novos materiais cujas matérias-primas são total ou parcialmente derivadas da biomassa (milho, cana-de-açúcar, celulose, etc.). De acordo com a possibilidade de ser decomposto em pequenos compostos moleculares por microrganismos (bactérias, fungos, algas, etc.) sob certas condições, os plásticos de base biológica são divididos em plásticos biodegradáveis e não biodegradáveis.

Dados de bioplásticos europeus mostram que polihidroxialcanoatos de base biológica (PHA), ácido polilático (PLA), succinato de polibutileno (PBS), ácido adípico/tereftalato de butileno (PBAT) E os plásticos à base de amido são ambos plásticos biodegradáveis.

E polietileno de base biológica (PE), polipropileno (PP), tereftalato de propileno (PTT), tereftalato de polietileno (PET), série de nylon (PA) e furanato de polietileno (PEF) etc. não são biodegradáveis.

Os produtos plásticos de base biológica têm duas vantagens principais: (1) Excelentes capacidades de redução de emissões. As emissões de dióxido de carbono dos bioplásticos são apenas 20% das dos plásticos tradicionais; (2) Alguns plásticos são naturalmente biodegradáveis e não degradáveis. O plástico base também pode ser reciclado e reutilizado.

Em 2018, a produção global de plásticos foi de quase 360 milhões de toneladas, e a produção de plásticos de base biológica em 2020 foi de quase 2,11 milhões de toneladas, representando menos de 1%. Nos últimos anos, com o crescimento da demanda e o surgimento de mais e mais polímeros, aplicações e produtos de base biológica, o mercado de bioplásticos continuou a crescer.

De acordo com as previsões da MarketsandMarkets, o mercado global de bioplásticos e polímeros deve ser de US $10,5 bilhões em 2020. Impulsionado pelas políticas de apoio industrial de vários governos, espera-se que cresça para US $27,9 bilhões em 2025, com uma taxa composta de crescimento anual de 21,7%.

Os cinco principais plásticos de base biológica do mundo são plásticos à base de amido (19%), PLA (19%), PA (12%), PE (11%) e PTT (9%). O PBAT (13%) responde por quase 80% da produção total. %.

Em termos de distribuição regional, a Europa é o principal centro de toda a indústria de bioplásticos e uma área relativamente madura para o desenvolvimento de bioplásticos. Ocupa uma posição central na pesquisa e desenvolvimento de bioplásticos e é o maior mercado industrial do mundo. No entanto, a taxa de crescimento do mercado de bioplásticos na Europa é relativamente baixa, com a produção respondendo por 26% em 2020, que é inferior a 46% na região da Ásia-Pacífico.

A região da Ásia-Pacífico é um mercado emergente. Como um importante centro de produção, cerca de 70% da infraestrutura de moldagem por injeção do mundo está localizada na Ásia, então o mercado está crescendo na taxa mais rápida. As Américas do Norte e do Sul somaram 27%. Nos últimos anos, a produção aumentou ano a ano e o espaço de mercado é grande. É um ponto brilhante para a promoção de bioplásticos no futuro.

2. a gama de aplicações de plásticos de base biológica está se tornando cada vez mais diversificada

Os plásticos de base biológica são usados principalmente em embalagens (embalagens rígidas, embalagens flexíveis), têxteis, automóveis e transporte, bens de consumo, agricultura e jardinagem, revestimentos e adesivos, construção e construção, eletrônicos e aparelhos elétricos, e outras indústrias. Os bioplásticos são adequados para a indústria de embalagens devido ao seu bom brilho, boa barreira, resistência elétrica e propriedades de impressão. Portanto, a indústria de embalagens é o maior campo de aplicação de bioplásticos, respondendo por cerca de 47% do mercado total de bioplásticos, quase 1 milhão de toneladas.

O PET de base biológica é responsável pela maior proporção de bioplásticos usados em embalagens rígidas. Por exemplo, todas as bebidas da Coca-Cola são embaladas em garrafas PET, enquanto os bioplásticos usados em embalagens flexíveis representam a maior proporção de misturas de amido biodegradável.

Os bioplásticos usados nos têxteis respondem por cerca de 11% do total de bioplásticos, e a maior proporção é o PTT. A maior proporção de bioplásticos usados em automóveis e transporte é o PA de base biológica. Vale ressaltar que o PLA também tem muitas aplicações nos campos de embalagens e têxteis devido ao seu bom uso e propriedades de processamento. Os plásticos de base biológica têm uma ampla gama de aplicações e suas perspectivas de mercado são muito impressionantes.