元启资本：万亿蓝海下生物基材料蓄势待发

本文核心要点
随着自主可控、进口替代和碳中和政策的不断推进，新材料产业交叉生物科技、化学工程、先进制造等学科蓬勃发展，“生物基材料”成为重要主题。根据我国“十四五”生物经济发展规划预测，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。以丁二酸、乳酸、HMF等大量生物基单体和平台分子为基础，合成了生物基塑料、橡胶、树脂、纤维等多种规模在万吨甚至百万吨级的产品。近年来，随着前沿生物和化学技术的不断应用，工艺水平不断优化，以及新型场景的不断拓展，生物基材料蓬勃发展奠定了坚实基础，也迎来了前所未有的发展和投资窗口期。 我们认为，生物基化学品和材料行业是万亿蓝海，且已达到爆发的临界点，但是成本和性能端依然有大量可优化空间。行业发展面临四大变化和结构性机遇：
1. 竞争优势在于可比质量下的成本优势，但商业化变现需从高附加值场景到大宗场景；
2. 生物基材料属于交叉学科，技术突破需化学、生物技术、材料学等融合创新，团队需具备技术、工艺、产业完整能力；
3. 从粮食到非粮生物基材料不断转变；
4. 全新的生物基材料具备更好产品性能的可能性，需要产业链深度配合。

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生物基材料概览

一、什么是生物基材料？

根据国家市场监督管理总局标准技术管理司出台的文件，生物基材料，是指利用生物质为原料或（和）经由生物制造得到的材料，包括以生物质为原料或（和）经由生物合成、生物加工、生物炼制过程制备得到的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品和糖工程产品。生物基材与生物降解材料并不是相同的概念。

在IEA BioEnergy发布的"Bio-Based Chemicals，A 2020 Update"研究中提供了一份生物基大宗化学品和聚合物清单，这份清单按照C1至C12化合物分类并排序，极大程度地覆盖了目前在研和已投入商业化的产品类型：

二、生物基材料市场规模

近日，工信部等六部门印发《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出到2025年，非粮生物基材料产业基本形成自主创新能力强、产品体系不断丰富、绿色循环低碳的创新发展生态，非粮生物质原料利用和应用技术基本成熟，部分非粮生物基产品竞争力与化石基产品相当，高质量、可持续的供给和消费体系初步建立。该方案再一次将生物基材料推向聚光灯下。

根据我国“十四五”生物经济发展规划预测，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；美国《生物质技术路线图》规划，2030年生物基化学品将替代25%有机化学品和20%的石油燃料；欧盟《工业生物技术远景规划》规划，2030年生物基原料替代6%-12%化工原料、30%-60%精细化学品由生物基制造，这其中产生的经济和环境价值也不言而喻。根据Schmidt Futures工作组的研究报告指出，生物经济将解决全美45%的碳排放问题，同时带来全球4-30万亿美金的蓝海市场。

据估计，生物基高分子材料的市场份额在未来5-10年将从目前不足2%以上渗透率提升至20%以上，有望达到6,000万吨/年以上。

三、生物基材料产品研究

目前的研究中通常将生物基材料按照产品属性分类，包括生物基塑料、生物基纤维、生物基橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基复合材料、及各类生物基材料制得的制品。其中生物基塑料、生物基纤维、生物基橡胶已经诞生了一些具有代表性的产品。

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生物基塑料

生物基塑料的种类繁多，其应用覆盖工业到生活的各个方面，常见包装、消费品、纺织品等是最大的应用领域。2022年全球生物基塑料产能已经突破200万吨。

1.1 聚乳酸（PLA）

乳酸是一种大宗化学品，2019年全球产能超过60万吨，2021年其全球产能增长至115万吨，2年间产能接近翻倍。乳酸作为防腐剂和pH调节剂在食品和饮料领域的应用历史悠久。由于乳酸具有保湿、调节pH值和亮肤的特性，它也被用作个人护理产品的标准成分或活性成分。

乳酸当前和预测的最大增长率在于其在生物基聚合物生产中的应用。聚乳酸（PLA）是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物基和生物降解塑料。其下游应用集中于食品包装，包括硬质容器、收缩包装和短保质期托盘，一些分子量较高的PLA被用于无纺布以及纤维。欧洲对PLA的需求到2025年预计可能达到每年650,000吨。

PLA产品相比其他生物基塑料，优势在于力学性能强，拉伸强度及弯曲强度强，但是其劣势在于耐热性差，产品脆度大；且PLA产品现在的成本依然无法与传统塑料抗衡，2022年的产品平均价格约为2.5万元-2.9万元/吨。工业界及科学界正在致力于对PLA的耐热性改性以及增韧改性，同时通过对PLA发泡/以纤维和纤维素作为填料对PLA填充等方式降低成本。

PLA 制备有两种方法，分别是丙交酯开环聚合法和直接缩聚法， 工业上广泛采用的是丙交酯开环聚合法。直接缩聚法制备出的聚乳酸分子量一般较低，限制了其商业化利用。中间体丙交酯的合成和纯化是目前 PLA 工艺流程中的核心技术和难点，只有高纯度的丙交酯才能应用于PLA的合成，如果不能攻破该问题，仅依靠采购丙交酯最后完成聚合，产品成本将非常高昂，所以说丙交酯技术是国内企业 PLA 产能扩张的主要技术壁垒。国内安徽丰原、浙江海正和金丹科技已经突破了丙交酯技术，并同步开始加速产能布局。

PLA生产的全球领导者是位于美国的NatureWorks，它是嘉吉（Cargill）公司的一个独立运作的子公司，也是目前全球唯一产能达到15万吨级的聚乳酸生产商。该公司最近宣布在泰国开设75,000吨/年的工厂，预计2023-2024年正式投入运营。其他活跃于PLA产业的公司包括TCP、海正生材、丰原生物等。

1.2 聚羟基脂肪酸（PHA）

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。PHA具有优异的力学性能以及降解性能，可以100%完全在生物体内进行降解，生物相容性好。此外，PHA和其他材料共混之后也能显著增强产品的可降解性能。

PHA的单体种类多样，不同的PHA由于链长的差别材料学性质也大为不同。目前已经有超过160种PHA材料被发现，其中四类研究最多、工业化程度最高的PHA材料包括PHB、PHBV、PHBHHx 和P34HB。但由于PHA生产成本高昂，价格超过了其他大部分可降解塑料。相比之下，PLA售价在2.4-2.9万元/吨，PBAT 2-3万元/吨，而PHA售价达到4-6万元/吨，目前成本超过3万元/吨。因此，PHA在可降解塑料市场中的渗透率较低，暂时主要用于医疗器械等高附加值领域。随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发，将成为多应用领域的生物基材料。

各个国家的公司都在积极开发可商业化生产的PHA，Danimer是全球PHA产能最大的企业之一，最初是一家聚乳酸复合制造商，其标志性聚合物Nodax PHA（聚羟基烷酸酯）是一种100%可生物降解、可再生和可持续的塑料，使用菜籽油作为主要原料生产。国内PHA的产业化走在世界前列，多家企业已经具备较强的生产能力。蓝晶微生物开始建设PHA量产基地，规划产能10万吨分期建成。微构工场亦于2022年11月完成千吨级PHA示范生产线建成并试生产成功。

1.3 聚氨酯（PU）

聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇缩聚得到氨基甲酸酯基团，进而合成的高分子树脂。下游包括聚氨酯塑料、聚氨酯弹性体、聚氨酯纤维、聚氨酯橡胶等形式，广泛应用于电子、汽车、建筑、日用等各个领域。根据QYR Research数据显示，国内全聚氨酯市场规模在2019年达到1,622亿元，预计2025年可达到2,223亿元。

传统方法生产聚氨酯的原料均为石油基产品，包括甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚丙二醇（PPG）等。生物基PU主要是通过在聚合过程中引入生物基单体或生物基中间体，来提高产品中的生物基比例。近年来，使用大豆油、蓖麻油等为原料制备植物油多元醇用以生产生物基聚氨酯的方法受到极大关注。除此之外，生物基BDO、生物基PDO、生物基异氰酸酯也都为生物基PU提出了新的可能。

科思创、拜耳、巴斯夫、旭化成等知名材料企业均拥有生物基PU的生产技术。各厂商生产的生物基PU在性能上均可达到石油基水平，主要差异集中在产品的生物基含量。2022年，万华化学推出了全球首款100%生物基的聚氨酯弹性体产品。该产品的原料PDI由玉米秸秆制得，其余添加剂也来自于蓖麻、玉米等生物质原料。目前万华化学已开发出10%-100%生物基占比的TPU产品。

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生物基纤维

我国是化学纤维生产大国，中国化学纤维工业协会已经制定出《中国生物质纤维及生化原料科技与产业发展路线图》，同时生物基化学纤维从“十二五”期间就已列入国家发展战略。生物基纤维根据生产过程可分为三个大类，通常经物理方法对动植物原料进行加工处理后可直接使用的纤维，被称为生物基原生纤维；对天然的动植物原料经物理、化学方法制成纺丝溶液，再通过纺丝工艺制备的纤维被称为生物基再生纤维；由生物质原料制得高纯度单体，再聚合、纺丝获得的纤维被称为生物基合成纤维。根据2020年《化纤蓝皮书》显示，2019年涤纶产量占全国化纤工业总产量的比例81.53%；其次是粘胶纤维，产量占比为7.08%。2015年，我国生物基化学纤维的产能约为19.55万吨，2019年其产能增至57.98万吨。

2.1 生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维（PTT）

PTT是具备良好性能的新型化纤材料。其性能优势包括拥有良好的弹性（PTT聚合物分子构象拥有独特的螺旋结构，允许其膨化），织物手感蓬松，易于均匀染色，且拥有极好的弹性恢复功能，在衣物、地毯等领域具备独特优势。

生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯的生物基成分来自于原料1，3丙二醇（PDO）。PDO与PX或者PTA经酯化、缩聚反应得到聚酯，再通过熔融纺丝可制得生物基PTT纤维。通过生物基PDO取代石油基PDO，其制备成本最多可降低25%。杜邦通过生物法以谷物为原料制备了生物基PTT产品。我国盛虹集团突破国外技术垄断，拥有独立自主的PTT连续聚合生产装置。

目前国内对生物基PTT产品的难点主要来自于单体PDO的制备和聚合工艺。生物发酵法制备PDO国内已经进行大量研究，包括清华刘德华团队（用克雷伯氏菌改良及基因重组）、大连物化所、华东理工大学等都实现了一定技术突破。用生物菌发酵制备PDO产品的潜在问题之一是产生大量副产物，包括多种低分子有机酸/脂肪酸酯等，需要在精制过程中去除。

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生物基橡胶

传统弹性体如丁苯橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶等广泛应用于工业、农业、国防和日常生活中，然而其严重依赖于化石资源，不利于橡胶工业的可持续发展。而我国天然橡胶产能严重不足，85%依赖进口，因此在合成橡胶工业领域，使用可再生资源代替化石资源对可持续发展具有重要意义。目前，已开发出的新型生物基合成橡胶包括聚酯型生物基合成橡胶、生物基衣康酸酯橡胶、大豆油基弹性体、生物基聚氨酯弹性体等。

3.1 生物基衣康酸酯橡胶

通过生物基单体衣康酸和发酵法生产的异戊醇进行酯化反应制备生物基的衣康酸二异戊酯单体，然后通过衣康酸二异戊酯与异戊二烯的乳液共聚合制备得到高分子量的生物基衣康酸酯橡胶，简称为康戊胶。

生物基衣康酸酯弹性体材料具有较高分子量（200,000-600,000 g/mol），与传统橡胶性能更为接近，成本更低。制备生物基衣康酸酯橡胶单体价格如下：衣康酸约8,000-9,000元/吨，正丁醇约4,500-6,000元/吨，异戊二烯、丁二烯约9,000-11,000元/吨，综合计算，生物基衣康酸酯橡胶的生产成本为10,960-12,550元/吨，市售溶聚丁苯橡胶价格大约为16,000元/吨，价格有一定优势。

北京化工大学先进弹性体材料研究中心于2008年开展相关工作，北京化工大学张立群教授、王润国教授团队成功合成了以大规模工程应用为目标的新一代高性能官能化生物基衣康酸酯-丁二烯橡胶，在山东京博中聚新材料有限公司建成了世界首条千吨级示范生产线；在山东玲珑轮胎股份有限公司工业化生产线上试制了生物基绿色轮胎，滚动阻力达到了欧盟标签法B级水平，属于国际首批官能化生物基衣康酸酯-丁二烯橡胶子午线轮胎。

四、生物基重要单体研究

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乙烯C₂H₄ & 乙醇C₂H₆O

乙烯是一系列高产量塑料的基础，包括聚乙烯（高密度聚乙烯 (HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE) 和线性低密度聚乙烯 (LLDPE)）、聚氯乙烯 (PVC) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。2021年全球乙烯总产能达到2.1亿吨/年，比上年增长6.2%。乙烯可以很容易地通过生物乙醇的脱水或通过生物石脑油的裂解来生产，生产1吨生物基乙烯通常需要1.7吨乙醇。

国内传统乙醇生产技术主要以粮食为原料进行发酵，而生物基乙烯的发展需要在不影响粮食安全的前提下进行，目前国内正在推进秸秆纤维素制乙醇的研究和产业化，但由于秸秆存在着分布分散、收购困难、价格容易波动等问题，成为制约行业发展的瓶颈。

全球最大的生物基乙烯生产商为巴西的Braskem，同时也是聚丙烯生产的全球领导者。2007 年，Braskem推出了一种由甘蔗提取的乙醇生产的生物基聚乙烯。启动商业化之后，其耗资5亿雷亚尔（约合3亿美元）在南里奥格兰德州建设了一座200,000吨产能的工厂。该工厂可生产各种规格的HDPE和LLDPE。研究表明，每生产1吨聚乙烯可以吸收2.5吨二氧化碳。Braskem现在向包括TetraPak和LEGO在内的一系列公司供货。2021年下半年，Braskem在生物基聚乙烯基础上，进一步推出了世界上第一个以可再生资源制备的聚乙烯蜡(PE wax)，用于生产粘合剂、化妆品、涂料和化合物。

2021年，Braskem公司实现收入约204.91亿美金（1,056.25亿雷亚尔），实现净利润27.08亿美金（139.61亿雷亚尔），截止2023年1月12日公司市值37.6亿美金。

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丁二酸C₄H₆O₄（琥珀酸）

丁二酸是合成多种有机物的中间体和制造药物的重要原料，它是生产许多特殊和商品化学品的基础，也是重要的“C4平台化合物”，下游产物包括PBS、树脂、涂料及颜料、食品饮料、制药、聚酯多元醇等。2020年，全球用于树脂、涂料和颜料的丁二酸用量为13,653吨，占当年全球消费量34.70%。丁二酸的未来需求增长点在下游可降解塑料PBS的市场扩容与现有BDO的生产方式向合成生物学转换，预计2025年国内丁二酸需求量将超过20万吨。

丁二酸的工艺路线较多，有催化加氢法、石蜡氧化法、丙烯酸羰基合成法、电解合成法以及发酵法等。目前，实现工业化生产的工艺路线主要是催化加氢法、电解合成法以及生物发酵法。电解法生产丁二酸技术成熟并实现工业化生产，但存在电耗高、电极腐蚀以及不利于大规模生产等难题。催化加氢法、生物发酵法虽已实现工业化，但是技术有待进一步优化。

丁二酸主要有生物基丁二酸和石油基丁二酸两种。2020年生物基丁二酸的产量约15,107吨，生物基丁二酸的研发和生产企业包括LCY Biosciences（BioAmber）、GC Innovation America、Roquette（Reverdia）等公司。

国内上市公司也在加速丁二酸布局，2022年9月，华恒生物（688639.SH）宣布与关联方杭州欧合生物科技有限公司签署《技术许可合同》，欧合生物将其拥有的“发酵法生产丁二酸”的相关技术授权公司使用，欧合生物合法拥有的发酵法生产丁二酸的相关技术已完成小试试验（在5L发酵罐中重复三次发酵，丁二酸发酵产量不低于80g/L，糖酸转化率不低于95%，发酵时间不超过70小时）。

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HMF & FDCA

使用生物基PX、PTA和生物基MEG单体替代化石基单体制备生物基的PET技术日益受到重视。2,5-呋喃二甲酸（FDCA）由来源丰富的淀粉或纤维素通过水解、氧化得到，是美国能源部选定的12种最具发展潜力的生物基平台化合物中唯一一种含刚性芳香环的化合物，结构中含有刚性呋喃环。FDCA是PTA的理想替代品，FDCA替代PTA和MEG缩聚可以得到生物基芳香聚酯（聚呋喃二甲酸乙二醇酯，简称PEF）。呋喃环结构的芳香性和电子共轭效应，造就了其合成的生物基高分子材料在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，其电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好。抗蠕变性、耐疲性、耐摩擦性、尺寸稳定性都很好，但耐电晕性弱。目前通过HMF参与FDCA生产商包括Avantium、ADM/Dupont、Corbion和Anniki等海外公司。国内HMF生产商包括中科国生、糖能科技等。

Avantium成立于2000年，是壳牌的衍生公司，其使命是在FDCA和PEF领域建立世界领先地位，主要业务和技术包括从植物性工业糖中生产乙二醇 （MEG）、将植物性单糖（果糖）转化为各种化学品和塑料（如PEF）、将非食品植物原料转化为工业糖和木质素、通过电化学将CO2转化为高价值化学品等。该公司正在建立一个旗舰工厂，计划于2023年启动，年产5000吨FDCA和PEF，该工厂将为高端市场和应用提供产品，如高阻隔薄膜和特种瓶等。

2021年，Avantium公司实现收入约1,091万欧元（尚未实现FDCA的商业化），截至2023年1月12日公司市值1.83亿欧元。

五、全球石化巨头生物基材料布局情况

生物基材料的研发与商业化吸引了众多企业的参与，其中不乏海内外知名上市公司和老牌化工企业：

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万华化学（600309.SH）

万华化学是一家全球化运营的化工新材料公司，总部位于山东烟台，业务涵盖聚氨酯、石化、精细化学品及新兴材料三大产业集群。2021年度，公司实现营业收入1,455.38亿元，归母净利润246.49亿元。

万华化学在聚氨酯板块拥有极强的竞争力。所研发的TPU种类包括高透明快成型可降解TPU、高阻尼TPU、无卤环保阻燃TPU、生物基TPU等。其中高生物基TPU凭借资源节约、原料可再生等优势，可最大程度上减少终端消费品的碳排放，获得了极大的关注。万华化学以玉米秸秆作为原料合成生物基异氰酸酯，辅以生物基的添加剂，已开发了一系列不同生物基含量的TPU产品，可应用于鞋服、薄膜、消费电子、食品接触等多个领域。

在碳中和的政策和市场机遇下，万华化学积极布局生物基可降解塑料领域。根据公开信息，目前万华化学已掌握PLA、PBAT相关的专利，投资3.6亿人民币在四川眉山建设了年产6万吨PBAT项目，并于2022年7月试产，同时在规划建设10万吨BDO配套产能。

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凯赛生物（688065.SH）

上海凯赛生物技术股份有限公司成立于2000年，是一家以合成生物学等学科为基础，利用生物制造技术，从事生物基新材料的研发、生产及销售的科创板上市公司。2021年度，公司实现营业收入21.97亿元，归母净利润6.08亿元。

凯赛生物目前业务主要聚焦聚酰胺产业链，其产品包括可用于生物集聚酰胺生产单体原料——系列生物法长链二元酸和生物基戊二胺，以及系列生物基聚酰胺等相关产品。系列生物法长链二元酸（DC10-DC18）年产能7.5万吨，生产线位于凯赛金乡和乌苏技术，公司位于山西合成生物产业生态园区年产4万吨生物法癸二酸项目，已于2022年9月底正式投产。

凯赛生物的产品可广泛应用于纺织、医药、香料、汽车、电子电器、日用消费品等多个领域，是全球生物法长链二元酸的主导供应商。凯赛生物自主研发生产的生物基戊二胺，广泛应用于环氧固化剂、热熔胶、异氰酸酯等相关领域。

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赢创工业（FWB：EVKA）

赢创工业是一家源自德国的创新型国际工业集团，拥有员工39,000名，业务遍及全球。赢创集团化学业务主要从事特种化工产品的研发、生产和销售，拥有广泛的产品线。2021年度，赢创工业营业收入150亿欧元，营业利润（调整后税息折旧及摊销前利润）达23.8亿欧元。

赢创在2009年首推生物基聚酰胺VESTAMID®Terra，2019年重组其聚酰胺业务，并在德国投资约5亿欧元建造6万吨/年的PA12一体化生产装置，并于2021年底投产。作为全球领先的PA12生产商，VESTAMID®PA12粉末可用于日常生活用品、洗碗机篮筐、汽车部件等金属涂层。此外，赢创还开发出特种聚合物粉末，可通过3D打印技术批量生产高科技部件。

2022年6月，赢创推出全新可持续生物基液体聚丁二烯系列产品POLYVEST® eCO。这一创新产品线在生产中使用了可持续丁二烯，可将化石原料的使用量降低99.9%。采用POLYVEST® eCO的最终产品在理化性能上与石油基产品完全相同。POLYVEST® eCO可用作粘合剂与密封胶原料，应用于汽车、电子产品、建筑等行业，还可在轮胎生产中作为橡胶助剂。

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巴斯夫（BAS.XE）

巴斯夫是一家源自德国的全球最大的化工企业之一。巴斯夫集团在欧洲、亚洲、南北美洲等41个国家设立了超过160家全资子公司或者合资公司。2021年度，营业收入786亿欧元，同比增长33%；其中，材料业务部门带来了超过40亿欧元的收入，同比增长了32%。

2015年，巴斯夫宣布供应生物基聚四氢呋喃1000（PolyTHF 1000），该产品与石化基产品的质量完全相同。首款产品1,4-丁二醇（BDO）系采用加州Genomatica公司授权的右旋糖材料通过发酵工艺制成。聚四氢呋喃主要用于生产弹性氨纶纤维，而这种纤维可用来制造各种各样的纺织品，包括内衣、外套、运动服和泳装等。聚四氢呋喃1,000可充当化工基础材料用于热塑性聚氨酯（TPU）、用作热塑性聚醚酯和聚醚酰胺的成份，还可应用于生产浇铸弹性体，而这类弹性体可用来制造滑板和直排轮滑鞋的轮子等。

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为什么生物基材料

迎来投资巨大窗口期？

关键词1：低碳转型迫在眉睫

新材料是工业产品质量升级换代的保证和产业技术创新的前提，同时也是其他新兴产业发展的基础。在化石资源储备不足、全球迫切寻求低碳经济转型的背景下，由化石经济向生物经济过渡成为解决问题的关键，这其中离不开对生物基材料、生物基化学品的探索。

关键词2：成本、环保、性能的平衡，接近商业化临界点

政策支持、技术可行、成本可控、各方共赢是碳中和背景下，新技术和产品应用的关键因素。而新产品的工业水平取决于社会需求、性能和成本以及替代性产品，其市场培育也需要一个过程，生物基材料的开发也不例外。许多生物基化学品和材料开发商也形成的共识是，市场能接受的“绿色溢价”是有限的，性能和成本同样是关注点的核心。

通过研究8种已经进入商业化阶段的生物基化学品和材料，我们发现绝大部份分子已经展现出了与化石基替代品一致甚至更好的性能优势，接近一半的分子已经具备了成本优势（还在不断优化中），且每种分子相对于化石基产品至少有40%以上的碳排放量减少。

技术准备水平（Technology Readiness Level，TRL）是衡量生物基项目技术成熟度的重要指标， 根据欧盟地平线计划，TRL 等级被分为 1-9 级，分别对应小试验证阶段（1-2级），小试放大阶段（3-4级），中试阶段（5-6级），示范产线（7-8级）以及商业化阶段（9级）。根据JRC研究，在支持性的政策环境下，一般生物基化学品从TRL 5到TRL 9可能需要10年左右的时间。

以生物基塑料为例，90%的分子已经进入了中试阶段。走出实验室、扩大规模、优化性能和成本，方方面面都离不开资金和产业政策的支持，而这也恰是布局该行业的最佳时机。

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生物基材料发展潜在趋势及机遇

1. 竞争优势在于可比质量下的成本优势，但商业化变现需从高附加值场景到大宗场景

生物基材料行业整体尚处于起步阶段，对于投资者而言，需要加强对选品的甄别，寻找到下游市场广阔、政策支持、技术可行、成本可控、性能优异的单品。此外，新材料从研究发现到成熟应用是一个漫长的过程，一般都需要至少10年的时间。对于创业公司来说，挖掘出材料的高附加值应用是成功的第一步，在提升自身供应链渗透能力的同时，后续还需要不断加强大宗应用场景的开发以取得大规模的商业化成功。

在全球ESG浪潮下，国外顶级商业巨头均有很强的环保产品采购需求以符合其社会责任，国内的政府和头部企业也有小批量采购生物基产品强烈动力，并愿意支付一定的“环保溢价”。但是，大宗/小宗产品从中试成功，到示范基地开车，再到达产销售，均需成本不断优化、性能不断提升、巨量资金投入、完整的销售渠道几大核心要素配合。未来产品是否能够获得大众市场成功，需要拥有可比质量下的成本优势。

2. 生物基材料属于交叉学科，技术突破需化学、生物技术、材料学等融合创新，团队需具备技术、工艺、产业完整能力

不同生物基材料的合成工艺千差万别，但从原理上讲，都是先用生物质制成单体，再缩合成高分子。部分生物基材料的合成涉及多种复杂反应原料和多步反应，从材料的研发到产业化离不开菌株开发、化学工艺、分离纯化、应用开发、材料改性等生物和化学交叉学科的支持。

想要实现一款生物基材料的成功，需要多学科人才的通力协作，也离不开产业链上下游的深度配合，随着工艺的连续优化、性能的持续提升、规模的不断扩大，才能迎来生物基材料成本的拐点，推动生物经济的产业革命。

3. 从粮食到非粮生物基材料不断转变

中国生物基材料产业发展迅速，但目前生物基材料主要还是基于粮食原料。与基于传统粮食原料规模化生产生物基材料路线相比，非粮生物基材料要以大宗农作物秸秆及剩余物等非粮生物质为原料来生产。我们认为，中国的玉米和大豆常年依赖进口，而以中国较为丰富的秸秆等作为原料或以工业尾气等作为基础的技术路径，将会更加符合本国国情。

目前，国内基于非粮生物质的生产技术正处于攻关爬坡阶段，工业菌种（群）与酶蛋白功能元件制备、非粮生物质标准化采收保存及预处理、非粮生物质高效糖化、非粮生物质糖替代传统粮食发酵转化等关键平台技术正待突破。

4. 全新的生物基材料具备更好产品性能可能性，需要产业链深度配合

全新的生物基材料，通常与现有分子相比具有更强的性能竞争力，但需要供应链参与者和下游加工商长期的磨合和调试。例如，一种新的塑料材料通常需要2-3年以建立早期应用，6-10年以上以进入大规模商业化。我们预计该类材料会在未来的5-10年间快速发展。

对于生物等换品（生物基生产路线用于制造传统上源自石化原料的产品）来说，建立市场要容易得多。但由于下游需求方出于成本的考虑，通常要求其与化石等效物大致相同，市场仅能接受非常小的“绿色溢价”。由于石油基生产商的规模和成本优势，现有的生物基化学品生产商可能会发现它在厂房和设备完全折旧之前改变技术是不经济的，这需要厂商们在前端技术、生产工艺上的进一步探索。

随着技术的不断发展，生物基材料将在国家双碳战略中占据更加重要的地位。成本的进一步降低也为其带来更多的商业化动力。

参考资料：

1. 《生物基材料定义、术语和标识》国家标准解读https://www.samr.gov.cn/bzjss/bzjd/202102/t20210208_325984.html

2.  IEA BioEnergy, "New Publication: Bio-Based Chemicals, a 2020 Update"

https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2020/02/Bio-based-chemicals-a-2020-update-final-200213.pdf

3.  工业和信息化部等六部门关于印发加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案的通知http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2023-01/14/content_5736864.htm

4.  《生物基高分子材料》朱锦、刘小青等

5.  Schmidt Futures, "The U.S. Bioeconomy: Charting a Course for a Reselient and Competitive Futures

https://www.schmidtfutures.com/wp-content/uploads/2022/04/Bioeconomy-Task-Force-Strategy-4.14.22.pdf

6.  Schmidt Futures, "The U.S. Bioeconomy: Charting a Course for a Reselient and Competitive Futures

7.  Bioplastics market data

https://www.european-bioplastics.org/market/#:~:text=Biobased%2C%20non-biodegradable%20plastics%20altogether,as%20biobased%20PA%20(polyamides).

8.  华安证券，标准升级系列之三：PLA 核心在于丙交酯，PBAT 核心在于一体化

https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202101291455623348_1.pdf

9.  普华永道，PHA生物可降解塑料产业白皮书https://www.pwccn.com/zh/issues-based/pha-biodegradable-plastics-industry-white-paper-nov2022.pdf

10.QYResearch：预计2027年中国聚氨酯（PU）市场规模将达到2379亿元https://mp.weixin.qq.com/s/aF1XQXf0kDqs8xfeuIqG-Q

11.万华发布全球首款100%生物基TPU

https://mp.weixin.qq.com/s?u=e0579070e47547ddb41e52fb22880cc7&__biz=MzI4MTEzOTMwNQ==&mid=2247558987&idx=8&sn=343bb84edf33cb023f3965fd30fee981&chksm=ebae664ddcd9ef5bf2c4e7e4ca9012e34c874ca10b066c9af95685a47ebe0bbb62d94a9d29c5&scene=27

12.国信证券，《生物基材料产品及行业格局梳理》

13.吉海军, 乔荷, 王朝, 杨慧, 王润国, 张立群. 生物基合成橡胶的研究进展. 材料工程, 2019, 47(12): 1-9.http://html.rhhz.net/CLGC/html/20191201.htm

14.张立群院士&王朝教授团队SusMat综述：生物基弹性体材料的发展现状

https://caem.buct.edu.cn/2022/0615/c2380a169338/page.htm

15.我国原创的 “官能化生物基衣康酸酯-丁二烯橡胶”通过科技成果鉴定

http://www.cnsria.org.cn/newsitem/278579449

16.华恒生物(688639.SH)：欧合生物拟将“发酵法生产丁二酸”相关技术授权公司使用

https://finance.sina.com.cn/stock/hkstock/ggscyd/2022-09-12/doc-imqqsmrn8797042.shtml

17.EU Biorefinery Outlook to 2030, https://research-and-innovation.ec.europa.eu/news/all-research-and-innovation-news/eu-biorefinery-outlook-2030-2021-06-02_en#:~:text=This%20study%20presents%20scenarios%20on,driven%20biorefineries%20in%20the%20EU.

18.安信证券，碳中和系列——生物基行业：政策保驾 护航下潜力巨大的新蓝海

http://pg.jrj.com.cn/acc/Res/CN_RES/INDUS/2021/1/5/88ca237a-956c-41ee-92c9-1b342618141d.pdf

19.Bioplastics 2023-2033: Technology, Market, Players, and Forecast

shttps://www.idtechex.com/en/research-report/bioplastics-2023-2033-technology-market-players-and-forecasts/880

20.果壳硬科技，生物基内衣让谁更高贵了？https://36kr.com/p/2030797620079881

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