生物基材料技術(shù)放大和應(yīng)用示范項(xiàng)目分析

生物基材料技術(shù)放大和應(yīng)用示范項(xiàng)目分析推進(jìn)生物基材料技術(shù)放大和應(yīng)用示范聚焦生物基材料專用裝備和儀器儀表（包括在線傳感器）、功能微生物選育、酶蛋白元件制備、高效提純濃縮、產(chǎn)品評(píng)價(jià)表征、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化生產(chǎn)等短板環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)大宗農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)組織龍頭企業(yè)推進(jìn)生物化工與農(nóng)業(yè)種植協(xié)同耦合，深化生物技術(shù)、信息技術(shù)與化工放大技術(shù)融合，開展非糧生物質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)生物基材料、農(nóng)業(yè)剩余物資源化利用生產(chǎn)高值高效有機(jī)肥等節(jié)能環(huán)保技術(shù)及應(yīng)用示范，推進(jìn)非糧生物質(zhì)糖化及發(fā)酵、產(chǎn)物分離提純濃縮等工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、綠色化運(yùn)行，提高穩(wěn)定性一致性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化成本可控。生物基材料的背景生物基材料，是指利用生物質(zhì)為原料和經(jīng)由生物制造得到的材料，包括以生物質(zhì)為原料和經(jīng)由生物合成、生物加工、生物煉制過程制備得到的生物醇、有機(jī)酸、烷烴、烯烴等基礎(chǔ)生物基化學(xué)品和糖工程產(chǎn)品，也包括生物基聚合物、生物基塑料、生物基化學(xué)纖維、生物基橡膠、生物基涂料、生物基材料助劑、生物基復(fù)合材料、及各類生物基材料制得的制品。生物基材料是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、被納入《中國制造2025》新材料領(lǐng)域，近些年，發(fā)展迅猛，關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品種類速增，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)，正在成為產(chǎn)業(yè)投資的熱點(diǎn)，顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。標(biāo)準(zhǔn)的制定，將規(guī)范生物基材料的定義、術(shù)語和標(biāo)識(shí)，是生物基材料標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分，將極大地推動(dòng)生物基材料的發(fā)展。生物基材料的市場格局當(dāng)前我國的生物基材料尚處于初步發(fā)展階段，是蓬勃發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。生物基材料不僅能夠緩解我國化石資源枯竭的壓力，還能助力我國實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)，是國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。近年來在國家政策持續(xù)利好的環(huán)境下，進(jìn)入我國生物基材料行業(yè)的企業(yè)數(shù)量逐漸增多，經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，行業(yè)出現(xiàn)了部分重點(diǎn)企業(yè)如凱賽生物、聯(lián)泓新科、金發(fā)科技、華恒生物、嘉澳環(huán)保、贊宇科技、卓越新能等。其中凱賽生物是一家以合成生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，利用生物制造技術(shù)，從事新型生物基材料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高新技術(shù)企業(yè)，是全球領(lǐng)先的利用生物制造規(guī)?；a(chǎn)新材料的企業(yè)之一。根據(jù)生物基材料相關(guān)營業(yè)收入口徑測(cè)算，2021年凱賽生物和卓越新能占據(jù)全國生物基材料行業(yè)的市場份額分別為10．8%、1．7%。隨著國內(nèi)生物基材料產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，行業(yè)的技術(shù)壁壘、資金壁壘、研發(fā)團(tuán)隊(duì)壁壘、渠道壁壘將逐漸增加，同時(shí)近年來部分重點(diǎn)企業(yè)不斷擴(kuò)大業(yè)務(wù)布局，搶占市場賽道，未來我國生物基材料行業(yè)市場集中度將進(jìn)一步提升。卓越新能是是國內(nèi)第一家從事廢棄油脂制備生物柴油的技術(shù)研發(fā)并率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，二十年來深耕生物柴油和生物基材料行業(yè)，是目前國內(nèi)產(chǎn)銷規(guī)模最大、出口量最多的生物柴油生產(chǎn)企業(yè)，并逐步形成以生物柴油為主，衍生深加工生物基材料的生物質(zhì)能化一體化的產(chǎn)業(yè)布局，產(chǎn)品鏈不斷豐富，產(chǎn)品附加值和廢棄油脂的綜合利用率不斷增加。近年來卓越新能的生物基材料業(yè)務(wù)經(jīng)營形勢(shì)良好，2018-2021年公司的生物基材料營業(yè)收入保持穩(wěn)定增長。2021年卓越新能的生物基材料營業(yè)收入達(dá)到3．33億元，同步增長40．6%，相較2018年生物基材料營業(yè)收入增加了近1．9億元。從盈利情況來看，2018-2020年卓越新能的生物基材料毛利率逐年下滑，但在2021年公司的生物基材料毛利率明顯上漲，達(dá)到33．3%，相較上年增長了19．5個(gè)百分點(diǎn)。生物基材料產(chǎn)業(yè)特征（一）綠色環(huán)保性傳統(tǒng)基礎(chǔ)能源對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)嚴(yán)重影響到社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，隨著國際范圍內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)保的重視，人們對(duì)生物基新材料的研究逐漸深入。生物基新材料具有綠色、環(huán)境友好、資源節(jié)約等特點(diǎn)，是全球未來發(fā)展的一大重點(diǎn)。（二）技術(shù)前沿性中國制造2025中，生物基新材料和納米材料等被一同納入新材料前沿研究領(lǐng)域。（三）市場成長性隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保事業(yè)的愈加重視，對(duì)白色垃圾的防治措施更加嚴(yán)格，生物基新材料的市場前景非常好。目前全球生物基化學(xué)品和高分子材料年產(chǎn)量在5000萬噸左右，近年來，中國生物基新材料行業(yè)正以每年20%以上的速度增長，產(chǎn)品種類和市場不斷擴(kuò)大，逐步走向工業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化階段。生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議（一）加大禁限塑覆蓋范圍推動(dòng)更多領(lǐng)域如膜袋、餐盒、農(nóng)用地膜、淋膜紙制品、快遞包裝、食品包裝、包裝材料、醫(yī)藥衛(wèi)材等實(shí)施禁塑，擴(kuò)項(xiàng)禁塑品種。鑒于目前生物基聚乳酸制備技術(shù)及下游應(yīng)用加工技術(shù)均取得突破，生物基制品應(yīng)用加工技術(shù)在現(xiàn)有傳統(tǒng)加工行業(yè)已成熟應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已逐步發(fā)展，建議在現(xiàn)有公共機(jī)構(gòu)禁止使用不可降解一次性塑料制品名錄范圍之外，進(jìn)一步擴(kuò)展禁塑范圍，尤其是在主要一線城市試點(diǎn)禁止不可降解一次性餐盒使用，全國重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境旅游區(qū)域全面禁止不可降解一次性塑料制品使用，以及全國范圍內(nèi)禁止使用不可降解塑料吸管應(yīng)用于牛奶、飲料等食品外包裝上（自帶式）。（二）加強(qiáng)禁限塑執(zhí)行力度嚴(yán)格落實(shí)禁止、限制生產(chǎn)、銷售和使用部分石油基塑料制品的政策措施。嚴(yán)厲打擊違規(guī)生產(chǎn)銷售國家明令禁止的塑料制品，嚴(yán)格查處虛標(biāo)、偽標(biāo)等行為。（三）制定引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的鼓勵(lì)扶持政策出臺(tái)相關(guān)政策，包括補(bǔ)貼、土地、專項(xiàng)資金、稅收優(yōu)惠等。在生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步階段，出臺(tái)具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持政策，發(fā)展秸稈纖維素非糧生物質(zhì)利用加工技術(shù)，支持企業(yè)加大研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)下游應(yīng)用多領(lǐng)域的綠色轉(zhuǎn)型。（四）加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)生物基產(chǎn)品推廣應(yīng)用促進(jìn)全社會(huì)共同參與禁限塑，緩解白色污染，保護(hù)地球生態(tài)，共同構(gòu)建人類命運(yùn)共同體，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。生物基材料所面臨的問題（一）未能和石油基材料直接競爭現(xiàn)階段PLA和PHA等環(huán)境友好材料屬于新興的材料產(chǎn)業(yè)，在價(jià)格方面，聚丙稀的價(jià)格低于1美元／公斤，而一些最便宜的生物可降解塑料的價(jià)格也需要3~6美元／公斤，因而還不能與大量生產(chǎn)的以石油工業(yè)為基礎(chǔ)的塑料材料進(jìn)行直接的競爭。高成本由多種因素造成的。首先在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，大規(guī)模工業(yè)化技術(shù)還不成熟、生產(chǎn)成本還需大幅降低，加工技術(shù)水平還不能使產(chǎn)品性能滿足需要和加工成本仍居高不下。決定微生物合成PHA費(fèi)用居高不下的主要因素之一是底物，即用于生產(chǎn)PHA的原料。事實(shí)上，單獨(dú)生產(chǎn)PHA，底物的成本占到總成本的28%~50％。在這方面，我國科學(xué)家們選擇奶制品工業(yè)的乳清、糖蜜、廢水、活性污泥、造紙工業(yè)的纖維素水解物、植物油和動(dòng)物脂肪的廢脂以及生物柴油副產(chǎn)物等工農(nóng)業(yè)廢棄物為原料用于PHA的微生物發(fā)酵合成。雖然取得了一定的研究成果，PHA研究的整體水平已不再在發(fā)達(dá)國家之下，但仍然需要加大基礎(chǔ)研究科研投入和資助力度，在選擇便宜可再生的原料用于PHA合成、提高原料轉(zhuǎn)化率以及發(fā)現(xiàn)新型PHA等方面進(jìn)行創(chuàng)新。此外，從PHA到最終制品還需要很復(fù)雜的加工工藝，首先，在PHA原料基礎(chǔ)上，添加增塑劑、干性劑或其他混料，成為粒料（compound）；再將粒料轉(zhuǎn)變成膜、片、板、纖維等材料；最終將材料加工成終端制品。這類后續(xù)研究70%集中在粒料階段，也會(huì)延續(xù)到終端制品階段。在國外，產(chǎn)業(yè)分工明確，專門從事后續(xù)應(yīng)用研究的企業(yè)會(huì)跟進(jìn)，在中國卻缺少專門從事基礎(chǔ)原料應(yīng)用研究的公司。雖然越來越多的企業(yè)意識(shí)到了生物基材料的重要性，但由于研發(fā)力量和資源的限制，它們大都是重復(fù)文獻(xiàn)或?qū)＠袌?bào)道過的工作，很難產(chǎn)生創(chuàng)新性的成果。因此，應(yīng)著重關(guān)注產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。我國是世界最大的發(fā)酵大國，有大量的發(fā)酵能力，不需要重新建設(shè)新的發(fā)酵設(shè)備，就能形成規(guī)模生產(chǎn)。直接應(yīng)用原有生產(chǎn)線生產(chǎn)，必須提供參數(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)設(shè)備的調(diào)整辦法。這些問題的解決，有賴于科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界等的通力合作，相互配合。為了扶植這個(gè)新興工業(yè)的發(fā)展，可以通過整合國內(nèi)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力量，加快一至兩種有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料的產(chǎn)業(yè)化。唯有實(shí)現(xiàn)可再生資源的利用，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性。在石油供應(yīng)成為問題之前，我國必須建立用可持續(xù)發(fā)展的方式獲得材料的技術(shù)儲(chǔ)備。（二）還未成為真正的產(chǎn)業(yè)生物法合成新型生物基材料已經(jīng)成為一個(gè)新材料生產(chǎn)、開發(fā)和應(yīng)用的方向，該領(lǐng)域的研究充分體現(xiàn)了多領(lǐng)域、跨行業(yè)的現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，生物基材料將在人類的環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥保健等方面發(fā)揮重要作用。技術(shù)本身不能適應(yīng)市場，工程化薄弱，技術(shù)要素與管理要素脫節(jié)，資金投入不足。當(dāng)然這也與科研成果尚未給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益，損害企業(yè)的投資積極性密不可分。要解決這個(gè)問題，改變我國生物材料依賴進(jìn)口的狀況，需要科研部門和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)更好的相互信任與合作。隨著有關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)對(duì)PHA的研究和開發(fā)工作重視程度的提高，我國將產(chǎn)生越來越多的生產(chǎn)和應(yīng)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)。由于PHA材料的結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，PHA將能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用要求，特別是PHA的生產(chǎn)符合可持續(xù)發(fā)展的要求，有可能成為一個(gè)大的支柱產(chǎn)業(yè)。我國高達(dá)40%的石油依賴程度，以及接近2000萬噸的塑料制品消耗量造成的白色污染都在呼喚著生物基材料的迅速發(fā)展?？梢灶A(yù)見，未來幾年以可再生資源為基礎(chǔ)的生物基材料將迎來發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。非糧生物基材料的基本原則（一）堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)非糧生物，示范引領(lǐng)聚焦高效工業(yè)菌種和酶蛋白元件培育構(gòu)建、非糧生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、高效提純濃縮等關(guān)鍵平臺(tái)技術(shù)，開展典型技術(shù)及模式示范應(yīng)用，構(gòu)建自主可控、安全高效的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。（二）堅(jiān)持系統(tǒng)推進(jìn)生物基材料，融合發(fā)展推動(dòng)生物基材料與傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)體系耦合發(fā)展，與多領(lǐng)域強(qiáng)化融合賦能，提升供給質(zhì)量、豐富供給種類、培育創(chuàng)建品牌，增強(qiáng)市場綜合競爭力。（三）堅(jiān)持生物基材料綠色低碳，國際合作重視生物基材料全產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)境友好性，推動(dòng)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，降低碳排放，積極融入全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，鼓勵(lì)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品積極參與國際競爭。非糧生物基材料的發(fā)展目標(biāo)到2025年，非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、產(chǎn)品體系不斷豐富、綠色循環(huán)低碳的創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)，非糧生物質(zhì)原料利用和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，部分非糧生物基產(chǎn)品競爭力與化石基產(chǎn)品相當(dāng)，高質(zhì)量、可持續(xù)的供給和消費(fèi)體系初步建立。（一）創(chuàng)新發(fā)展非糧生物基材料高效工業(yè)菌種與酶蛋白元件不斷豐富，非糧生物質(zhì)利用共性技術(shù)取得突破，大規(guī)模糖化（基于非糧生物質(zhì)生產(chǎn)五碳糖或六碳糖，下同）技術(shù)基本成熟，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系更加高效完善。（二）非糧生物的示范引領(lǐng)基于非糧生