中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 少在超过250种苯基化学制品的生产和消费过程中所产生的污染。目前已开发出多项技术将丁二酸转化为重要的工业化学品，包括N-甲基吡咯烷酮、1,4-丁二醇、四氢吠喃、γ-丁内酯、PBT树脂、己二酸、PBS等(丁二酸的衍生物见图3所示)。此外，丁二酸盐还可以用做反刍动物和单胃动物(如猪)的饲料添加剂、植物助长剂11等。 图 3 丁二酸作为化学合成原料的主要用途12 第二章 丁二酸、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）市场概况 第一节 丁二酸市场概况 1.丁二酸市场情况 丁二酸是工业上一种重要的四碳化合物，它作为有机合成原材料、中间产物或专用化学品广泛应用于食品、医药、农药、染料、香料、油漆、塑料和材料工业。但是，由于丁二酸为专用生产化工产品，其产品市场仍属于利基市场，因此，石油基丁二酸的准确市场数据很 1112 US 5604177.Kinnersley A, et al.Method for stimulating plant growth using GABA and succinic acid. 1997 CSM Investor Event. Exploiting new biobased building blocks Succinic Acid.2011.4. 6 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 难获取13。2010年，丁二酸的全球产量在16,000-30,000吨，年均增长为10％；市场价格为2-3,000美元/吨14。2010年，全球的丁二酸市场价值估算为1.828亿美元，到2016年，该市场价值将增加到4.96亿美元，年增长率为18.7%。目前，欧洲和北美是全球丁二酸的主要市场，共占2010年全球丁二酸需求的66 %；随着产品需求的迅速发展和日益增长，不久的将来亚太地区将成为丁二酸的主要市场，其中中国、日本和印度的需求增长最快15。 作为美国能源部认定的最有潜力的大宗生物基化学品之一16，琥珀酸及其衍生物的潜在的全球市场估计在27万吨/年17。然而，如果要实现这一全球性的市场份额，其生产成本需降到550美元/吨，市场的增长需求将来自琥珀酸以下几方面的使用18： ●取代马来酸酐(maleic anhydride) ●生产1,4丁二醇(BDO)，四氢呋喃 (THF)和γ-丁内酯(GBL) ●聚合物中间体 中国是丁二酸生产大国，产量占世界总产量的25%~30%，同时又是丁二酸的消费大国，2009年总消费量在7393吨，其中75.81%用于化工和制药行业19。国外美国、日本、德国、印度、俄罗斯、西班牙等 10 多个国家的 20 多家公司生产或销售丁二酸或其衍生产品，主要的生产厂家包括：德国帝斯曼公司、以色列Gadiv石化公司、日本的三菱化学株式会社、川崎化成工业、日本触媒有限公司以及一些中国和印度的小规模生产企业13。我国丁二酸工业起步较晚，目前国内的生产厂家主要有安徽三信化工有限公司、陕西宝鸡宝玉化工有限公司和安徽安庆和兴化工有限公司，采用传统化学生产装置，生产规模小，产量约为5,000-7,000吨/年。国内以微生物发酵为基础的丁二酸绿色生产工艺只是刚刚开始起步，因此目前国内四氢呋喃 (THF)、γ-丁内酯(GBL)、PBT树脂、聚氨醋行业所需丁二酸原料大部分依赖进口。近年来，由于PBT，PBS树脂及医药、聚氨醋等行业的发展，我国每年都要进口大量丁二酸及部分下游产品来满足国内生产需要。 2. 生物基丁二酸产品与传统化工产品成本比较 近几年，利用微生物发酵生产丁二酸成为行业的研发热点。该方法成本低廉、生产效率高、环境污染少，对丁二酸产业发展产生积极作用。目前，利用马来酸酐经化学法生产丁二酸的转化率在95%左右，该过程中每公斤丁二酸的生产所消耗的原材料的成本为1.1美元左右， 1314 Doris de Guzman,Bio-succinic acid market ready to roar. ICIS Chemical Business.2012.1.30. Adrian Higson, Succinic Acid,NNFCC.2010.2. 15 Succinic Acid Market by Applications & Geography - Global Trends & Forecasts (2011-2016), MarketsandMarkets,2012.3. 16 U.S. Department of Energy. Top Value Added Chemicals from Biomass; Volume 1: Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas, 2004 17 Ana Cuklovic, Christian Stevens. Biofpr Review: Feasibility of production methods for succinic acid derivatives: a marriage of renewable resources and chemical technology; Vol. 2, No. 6, November 2008 18 NNFCC 08-008, Nexant ChemSystems. Biochemical Opportunities in the United Kingdom, September 2008 www.nnfcc.co.uk/metadot/index.pl?id=7934;isa=DBRow;op=show;dbview_id=2539 19 CCM,Production and Market of Succinic Acid in China http://www.cnchemicals.com/Report/ReportMin_1512.html 7 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 而运用微生物发酵法生产丁二酸，每合成1公斤丁二酸需要原材料的成本约为0.55美元，比化学法降低了0.55美元，降低了50%。丁二酸的售价已经达到3.0~6.0美元/千克(依纯度定价)，利润为2.0~5.0美元/千克，按照2006年全球丁二酸市场统计数据为2,700万吨/年计算，丁二酸的利润在540亿/年以上，运用发酵法生产丁二酸的前景相当可观20,21。 3. 生物基丁二酸市场情况 目前，丁二酸在全球市场的主要参与者包括BioAmber公司(美国)，帝斯曼公司(荷兰)，罗盖特公司(法国)，Myriant公司(美国)，三菱化学株式会社(日本)，安庆和兴化工有限公司(中国)等。从2009年起，BioAmber公司、Myriant公司、巴斯夫公司及帝斯曼公司等国外多家公司陆续开始实施生物发酵制备琥珀酸的工业化计划(见表2)。具体信息如下： 1) BioAmber公司22 从事生物材料加工的BioAmber公司是总部在美国新泽西州Princeton的DNP绿色技术公司(DNP Green Technology)与法国农业研究开发公司(Agro-Industrie Recherches et Drveloppements，ARD)的合资企业，BioAmber公司投资2,100万欧元于2010年1月在法国的Pomacle建成世界上第一套商业化规模生物琥珀酸装置，商业化生产作为化学品构筑物的生物琥珀酸，年生产规模达到350,000升(约550吨)。同时该公司与三井物产株式会社(Mitsui & Co.)合资将在北美、南美和亚洲建设三家全球规模的琥珀酸生产工厂。其中第一家工厂将坐落在加拿大的安大略省萨尼亚(Sarnia)的朗盛生物工业园区，该工厂将有大约17,000吨的生物琥珀酸的初始容量，并预计将在2013年投入运营。满负荷运行时，总产量预计为约34,000吨的生物基琥珀酸和23,000吨的生物基1,4-丁二醇产能。第二家工厂将建在泰国，目前正在设施的选址过程中，该工厂预计将在2014年投入运营，届时生物基琥珀酸和生物基1,4-丁二醇的年生产能力将达到65,000吨和50,000吨。根据BioAmber与三井物产株式会社合资协议要建第三工厂将是在北美或巴西，目标是年产65,000吨的生物琥珀酸和50,000吨的生物基1,4-丁二醇。 除了与三井物产株式会社合作建立的生产工厂外，BioAmber公司还与西班牙的Tereos Syral公司合作，将在欧洲和巴西建设两家工厂。 2) Myriant公司23 Myriant公司是一家专注于利用生物催化技术为可再生原料转化成高价值的生物基化学品的开发和商品化的化学品生产商。2009年，Myriant公司得到来自美国能源部5,000万美元的支持，用于该公司在路易斯安那州普罗维登斯湖(Lake Providence)建设的琥珀酸设施项目，该工厂预计2013年开始运行，年产量将达到3,000万磅(约13,608吨)。 2021 王庆昭,赵学明.唬拍酸发酵菌种研究进展[.生物工程学,2007(7): 570-576. Zeikus J G, Jain M K, Elankovan P.Biotechnology of succinic acid production and markets for derived industrial products. Appl Microbiol Bioteclinol,1999,51:545-552. 22 Bioamber: www.bio-amber.com 23 Myriant Technologies: www.myriant.com 8 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告
3) 巴斯夫公司与荷兰普拉克公司24
巴斯夫公司与CSM 公司旗下的荷兰Purac公司于2011年8月2日宣布组建合资企业，以生产生物基琥珀酸。两家公司已自2009年起签约合作开发生物基琥珀酸合同，该合资企业计划在西班牙Barcelona附近Purac公司生产基地建设一个25,000吨/年的发酵装置，将于2013年投入运转。此外，该合资企业已计划建设世界规模级50,000吨/年装置，以满足不断增长的需求。
4) 帝斯曼公司与罗盖特公司25
2008年1月，荷兰帝斯曼(DSM)公司和法国罗盖特(Roquette)公司宣布共同开发发酵法可再生琥珀酸生产技术并实现商业化生产。2009年，两家公司开始在法国Lestrem 建立生物基琥珀酸中型实验装置，将可生产数百吨琥珀酸。同时，他们计划在意大利Cassano Spinola合作建设一套商业规模的生物基琥珀酸装置，该装置预计在2010年下半年建成投产，设计产能达到10,000吨/年。
表 2 生物基丁二酸国外主要生产商信息
生产厂商
BioAmber公司
BioAmber公司及三井物业株式会社合资 (BioAmber&Mitsui & Co.)
BioAmber公司及三井物业株式会社合资 (BioAmber&Mitsui & Co.)
BioAmber公司及三井物业株式会社合资 (BioAmber&Mitsui & Co.) Myriant公司
巴斯夫公司及普拉克公司合资 (BASF&PURAC)
帝斯曼公司及罗盖特公司合资 (DSM&Roquette)
10,000吨
2012年下半年 意大利Cassano Spinola
25,000吨
2013年
西班牙巴塞罗那(Barcelona)
年产能 350,000 升 (约550吨) 34,000吨
建成运行时间 2010年1月
地点
法国Pomacle 加拿大安大略省
2013年
萨尼亚(Sarnia) 泰国
65,000吨 2014年
65,000吨 3,000万磅(约13608吨)
待定 北美或巴西 美国路易斯安那州
2013年
普罗维登斯湖(Lake Providence)
2425
BASF:www.basf.com/group/pressrelease/P-09-395 DSM:
www.dsm.com/en_US/html/media/press_releases/12_09_dsm_and_roquette_commercialize_bio_based_succinic_acid.htm
9
中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 图 4生物基丁二酸未来产地分布图 小结 目前，欧洲和美国为生物基丁二酸的主要生产地，美国BioAmber公司已在法国Pomacle建成并投产运行了年产350,000 升(约550吨)的发酵装置，成为全球首家生物基丁二酸的生产商。随着Myriant公司、巴斯夫公司及帝斯曼公司生物发酵制备琥珀酸装备的建成，到2013年，生物基丁二酸的商业化生产将具备全球规模。到2014年，全球将建成六家具备商业规模的生物质琥珀酸生产工厂，年生产能力将达到14.8万吨以上。 第二节 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）市场概况 1. 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性质及用途 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)塑料属于热塑性全生物降解塑料，是一种新型的塑料，它是由丁二醇和丁二酸经缩聚而得。与其它生物降解塑料相比，PBS的优点表现在以下几方面26： ? 力学性能优异：与其他生物降解塑料相比，PBS力学性能优异，接近聚丙烯(PP)和丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS)塑料(见表3)； ? 耐热性能好：热变形温度接近100℃，改性后使用温度可超过100℃，克服了其他生物降解塑料不耐热的缺点(见表)； ? 加工性能好：可在现有塑料加工通用设备上进行各类成形加工，是目前降解塑料中加工性能最好的； 26 第一创业证券研究所,公司公告：鑫富药业.2010.1.29 10