BDO：生物基材料产业的新热点

随着“双碳”政策的不断推进，可持续材料的需求正在不断递增。其中生物基材料有着得天独厚的优势，不仅因为它们选择了可再生的原料，而且一些植物基的原料在生长过程中产生光合作用，这意味着在最终制品的整个生命周期中，其产生的碳足迹更低，对环境更为有益。

生物基材料在市场上的火热并不完全归功于“双碳”政策，消费者对日常用品的安全焦虑，也使生物基产品被贴上了“天然”、“安全”的标签。品牌商在行业竞争中，除了在设计端构建优势外，又多了一个新的方向——在材料端选择更为环保的生物基材料。

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》。当前，我国生物基材料产业正逐渐朝着工业规模化和产业化方向发展，未来市场潜力巨大。

整个产业链涵盖了：上游生物基原料、中游生物基单体、下游生物基材料产品及终端应用。

目前，我国生物基材料产品并不丰富，不论是基础化学品，还是聚合物还有待开发，与同类化石基产品相比，生物基产品的成本普遍偏高，性能也有待提升。

在此，我们希望分享一些商业化程度较高的，或是具有更好发展潜力的生物基材料。本文，我们将介绍——生物基BDO（1,4-丁二醇）。

目前全球生物基产能为7.5万吨/年左右。海外厂商分别为意大利Novamont和德国巴斯夫，产能均为3万吨/年，均采用Genomatica公司研发的一步法生产工艺，其生产的生物基BDO自用，用于制造生物基PBAT，不对外出售。山东元利化学是国内唯一一家生物基BDO厂商，产能约为1.5万吨/年，所使用的原料生物基丁二酸采购于山东兰典生物科技，产能约为3万吨/年，生产工艺为两步法。

01生物基BDO生产工艺

一步法：也叫直接发酵法，将糖类物质与水、无机盐和微生物混合在一起，通过微生物的发酵过程，将糖类物质直接转化为BDO。

一步法生产工艺主要由Genomatica公司掌握，它通过在筛选过的大肠杆菌群中引入一个或多个编码DNA使其具有 4–HBCoA 或腐胺途径酶，从而满足BDO生物合成的代谢设计。此外，Genomatica还发明了一种用于增强甲醇还原当量的代谢途径，通过提高还原用甲醇当量从而进一步提高BDO的产率。一步法的原料目前主要使用小麦秸秆和玉米秸秆。

两步法：两步法利用微生物发酵将葡萄糖转化为丁二酸，再用生成的生物基丁二酸来生产BDO。两步法生产工艺由中国科学院研发。

02生物基BDO厂商情况

除了现有的产能外，一些企业也开始布局生物基BDO。

山东兰典生物科技拟新建2万吨/年生物基BDO产能，使用自己生产的生物基丁二酸，工艺是两步法。

2021年6月，美国Cargill与德国Helm合资成立Qore®，并在美国建立首个商业规模的生物基BDO装置，预计总投资3.0亿美元，将生产6.5万吨/年的生物基BDO，计划于2024年投入运营。

金发科技于2022年成立辽宁金发生物材料有限公司，积极布局生物基单体及生物基材料技术研究，稳步推进1万吨/年生物基BDO项目建设，项目预计2023年底投产。

部分生物基BDO生产商（已有产能/拟建）：

03生物基BDO的商业化应用

生物基PBAT：

从当前产能的应用情况来看，生物基BDO主要应用于制造生物基PBAT。巴斯夫和Novamont生产的生物基均自用不外售，以生产生物基PBAT。

在中国，由于近年来的禁限塑政策，PBAT作为可降解塑料袋的重要材料，该行业的发展速度惊人，已经形成了较为完整的产业链。而这些PBAT是化石基的产品，其原料BDO、AA（己二酸）等也都是化石基。

那么，为何有些企业选择用生物基BDO生产生物基PBAT呢？据悉，欧盟对PBAT制成的生物降解膜袋，要求达到一定的生物基含量(60%）。目前因为生物基BDO产能未得到大幅提升，标准执行并不严格。但随着产能进一步提升，生物基BDO仍具有投资前景。

生物基氨纶：

2022年9月，为纺织服装行业开发创新纤维和技术解决方案的全球领导者莱卡公司，宣布已与Qore®签订协议，成为全球首个大规模使用新一代的1,4-丁二醇(BDO）QIRA®作为主要原料进行生物基氨纶商业化生产的公司。

通过这次合作，LYCRA®（莱卡®）纤维70％的成分将来自每年可再生的原材料。与由化石燃料的原料所制成的同等产品相比，这一变化有望将LYCRA® (莱卡®)纤维的碳足迹最高减少44％，同时保持与传统 LYCRA® （莱卡®）纤维相同的高质量性能参数。