36氪研究院 | 2023年中国新材料之生物基材料行业洞察报告

根据GB/T 39514—2020 《生物基材料术语、定义和标识》，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，也包括生物基聚合物、生物基塑料、生物基化学纤维、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。生物基材料具有绿色、环境友好、资源节约等特点，是我国战略性新兴产业的主攻方向，对于抢占新一轮科技革命和产业革命制高点，加快壮大新产业、培育新动能，具有重要的现实意义。

1. 发展驱动多项国家利好政策出台，生物基材料发展步入快车道

自2001年“十五”计划以来，我国连续20多年倡导生物制造业、生物基材料的发展。近年来国家陆续出台多部政策，为行业的发展提供支持和引导。2021年12月，工信部印发《"十四五”原材料工业发展规划》，提出将推进生物基材科全产业链制备技术的工程化列为技术创新重点方向，实施关键短板材料攻关行动，支持材料生产、应用企业联合科研单位，开展生物基材料、生物医用材料等协同攻关。2022年5月，国家发改委出台《“十四五”生物经济发展规划》，将生物能源稳步发展、生物基材料替代传统化学原料、生物工艺替代传统化学工艺等进展明显列入发展目标；并提出要重点围绕生物基材料、新型发酵产品、生物质能等方向，构建生物质循环利用技术体系，完善生物基可降解材料评价标准和标识制度扩大市场应用空间。

此外，从发展重点来看，虽然我国生物基材料产业发展迅速，构建了较为完整的产业技术体系，但目前生物基材料主要还是基于粮食原料，如稻谷、小麦、玉米等。由于我国人均耕地、粮食保有量与部分资源丰富国家相比差异很大，即便我国粮食连年丰收、供应充裕、市场稳定，若是基于粮食原料发展生物基材料，仍然存在难以为继的风险。因此，我国选择将传统意义上“非粮生物质”作为发展生物基材料的原料，如以大宗农作物秸秆及剩余物等非粮生物质为原料来生产，意在提前防范“与民争粮”“与畜争饲”等矛盾。对此，2023年1月，工信部等六部门联合发布《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出发展目标：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。在国家政策的持续利好下，我国生物基材料行业发展步入快车道。

各行业对新材料需求迫切，生物基材料恰逢其时

以石油为原料的现代化工生产了聚合物、溶剂、表面活性剂等大量基础材料，进一步生产出包装材料、化学纤维、合成橡胶、粘合剂、日用化学品、润滑剂等基础化工品，从而支撑起现代材料需求。但长久以来，面对各行业对新材料的迫切需求，传统化工方法所生产的材料创新基本停滞，传统化工既无法实现产业存量的可持续转变，也难以带来新的产业增量，从而形成生物基材料产业发展的“推力”。生物分子比石油基分子更具化学多样性，超过300万种新的分子材料尚待发掘应用，是突破未来新材料创新发展瓶颈的有效途径之一。同时，“细胞工厂”、酶催化、生物反应器等生物底层技术的成熟形成了生物基材料的产业发展“拉力”。在此背景下，发展生物基材料恰逢其时。

2. 发展现状产业链：由上游生物质原料、中游生物基单体和下游生物基材料产品及应用构成

上游生物基原料包括木质素、纤维素、淀粉、多糖和植物油，通过生物合成、生物加工、生物炼制过程获得乙醇、乙烯、丁二酸、乳酸等生物基单体，进一步加工得到生物基材料产品。其中，生物基塑料、生物基纤维、生物基橡胶三大品类已经诞生了一些具有代表性的产品。包括生物基塑料品类的聚乳酸（PLA）、二氧化碳共聚物（PPC）、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚己内酯（PCL）、生物基聚酰胺（PA）、生物基聚氨酯（PU）等；生物基纤维品类的PLA纤维、PHBV与PLA共混纤维、PTT纤维、PBT纤维以及纤维（天丝）、竹浆纤维、麻浆纤维等生物基新型纤维素纤维；生物基橡胶品类中的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。目前，生物基材料已经广泛应用到包装、餐饮、电子、汽车、农林、园艺、玩具、纺织品等多个终端细分市场。其中，包装是生物基材料最大的应用领域。2020年，全球生物基材料总消费量211万吨，包装领域的消费占比47%，餐饮与纺织领域的消费紧随其后，分别占比12%和11%。巴斯夫、陶氏、杜邦公司等跨国公司长期致力于生物基材料研发，推动了全球生物基材料的商业化进程。当前我国的生物基材料尚处于初步发展阶段，是蓬勃发展的朝阳产业，近年来行业新进入企业数量逐渐增多，经过数年发展，出现了凯赛生物、联泓新科、金发科技、华恒生物、嘉澳环保、赞宇科技、卓越新能、态创生物等高成长重点企业。

市场规模：市场规模持续扩张，未来发展空间广阔

近年来，我国生物基材料市场规模持续扩张，由2014年的96.9亿元增长至2021年的199.2亿元，CAGR为10.9%。市场规模增速呈波动上升趋势，2021年同比增长16.1%。2021年，我国生物基材料产能1100万吨（不含生物燃料），约占全球的31%，产量700万吨，产值超过1,500亿元，占化工行业总产值的2%左右。根据我国《“十四五”生物经济发展规划》预测，未来十年35%的石油化工、煤化工产品可被生物制造产品替代，生物基材料下游应用领域不断壮大，将继续拉动我国生物基材料市场规模持续增长，发展势头强劲。根据全球经济合作与发展组织（OECD）发布的《面向2030生物经济施政纲领》战略报告预测，2030年全球将有大约5％的化学品和其他工业产品来自生物制造，其中20%的石化产品（约8,000亿美元）可由生物基产品替代，然而目前的替代率仍不到5%，市场提升空间近6,000亿美元。

竞争格局：行业出现细分领域龙头，未来市场集中度将进一步提升

当前我国生物基材料尚处于起步阶段，在国家政策持续利好的环境下，进入企业数量逐渐增多。经过数年发展，行业出现了安琪酵母、晨光生物、梅花生物、华恒生物、金禾实业、凯赛生物等重点企业，多为细分领域龙头。其中，安琪酵母已成长为亚洲第一、全球第三大酵母公司，产品远销155个国家和地区；华恒生物的丙氨酸产品生产规模位居国际前列，已成为全球范围内规模最大的丙氨酸系列产品生产企业之一；梅花生物为全球最大的氨基酸生产企业，根据公司年报，赖氨酸、白城三期项目投产后，公司在行业内的规模优势将愈发凸显，龙头地位更加稳固。随着“限塑令”的进一步进行以及“碳达峰”、“碳中和”的理念的不断深入人心，中国大量生产PHA（聚羟基脂肪酸酯）的公司都在不断的发展建设当中，如中粮科技、天津国韵生物、蓝晶微生物、深圳意可曼、宁波天安生物、北京微构工场等，国内的PHA产业快速发展。2023年1月，工信部等六部门联合发布《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，指出到2025年要形成5家左右具有核心竞争力、特色鲜明、发展优势突出的骨干企业，建成3-5个生物基材料产业集群，产业发展生态不断优化。在政策引导下，未来我国生物基材料行业市场集中度将进一步提升。

3. 发展趋势非粮生物基材料将加快创新发展，成为行业的重点发展方向

我国生物基材料发展迅速，但目前主要还是基于粮食原料。由于我国人均耕地较少、粮食保有量低等现实情况，发展生物基材料必须树立并贯彻“大食物观”，实施“藏粮于技”战略，防范化解“与民争粮”“与畜争饲”等矛盾。为引导基于大宗农作物秸秆及剩余物等非粮生物质的生物基材料产业创新发展，2023年1月国家工信部等六部门联合发布《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出要重点突破非粮生物质高效利用关键技术，具体包括建立工业菌种与酶蛋白元件库、突破非粮生物质糖化关键技术、优化非粮生物质糖发酵工艺及开发低浓度产物高效提纯浓缩工艺。同时，要推进技术放大和应用示范，强化渗透能力，拓展应用领域。鼓励龙头企业牵头组建技术创新平台，支持地方政府结合本地实际建设分布式非粮生物质处置及糖化基地，深化生物技术、物理技术和化学工艺协同创新攻关，提高生物基材料生产效率，降低综合能耗和生产成本，减少污染物排放，夯实非粮生物质替代粮食生产生物基材料的技术经济基础。在国家政策引导、资金支持、完善行业机制等多重举措助力下，我国非粮生物基材料将加快创新发展，成为行业的重点发展方向。

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