第一节丁二酸市场概况 - 图文(3)

中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 ? 成本低：与聚乳酸(PLA) 、聚羟基烷基酸酯(PHA)等降解塑料相比，PBS价格低廉，成本仅为前者的1/3甚至更低； ? 应用广泛：可广泛用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。 表 3 PBS、PLA和常用塑料的性能比较27,28 聚合物 玻璃化转变温度(℃) 熔点(℃) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长度(%) 抗压强度(MPa) 结晶度(%) PBS(Bionolle)#1000 -32 114 34 560 300 35-45 PP#3000 -5 163 33 415 20 20-30 PLA 55 170-180 66 4 29 -- HDPE -120 129 28 700 40 69 LDPE F082 -120 110 10 300 ＞400 49 2. 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）生产现状 聚丁二酸丁二醇酯（简称PBS），是目前众多生物降解材料中综合性能佳、发展前景被广泛看好的全生物降解合成高分子，在市场方面，海外市场新型降解材料应用非常广泛，预计未来几年全球可降解材料的产业规模将达到整个塑料制品市场份额的10%左右，形成数百万吨的市场规模，市场潜力超过50亿美元；同时，我国对全生物降解新材料的需求巨大，在我国包装行业、农林业、日用品行业、医疗卫生行业都有应用29。目前，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的生产在国际上仍处于小批量生产规模，能够生产PBS的国家主要有美国、日本和中国等少数国家(见表4)，年产能在36,000吨左右。美国的伊士曼公司建有规模为15,000吨/年的生产装置，占市场份额的42%，是PBS的最大生产商；日本昭和高分子材料公司拥有规模为5,000吨/年的PBS生产装置，作为研发、生产和销售PBS的先驱，该公司1993年启动了产能为3,000吨/年的PBS/PBSA（丁二酸+己二酸+丁二醇）生产线，2004年将产能扩大到6,000吨/年，其商品名为Bionolle。目前，日本昭和实现了PBS的产业化，未来计划达到10万吨/年；而日本三菱化学目前年产PBS10,000吨，其商品名为GS-Pla，主要产品分为两个牌号，分别为PBS和PBSA。 我国PBS产业化进程也在积极推进并已形成一定生产规模。2007年，杭州鑫富药业公司采用中科院理化技术研究所塑料国家工程研究中心自主研发的PBS生产技术，建成3,000吨/年的PBS生产线；安徽安庆和兴化工公司采用清华大学技术已建成万吨级PBS生产线，实现PBS的 2728 Ishioka R. Aliphatic polyesters:“Bionolle\ Product Data, http://www.sdk.co.jp/english/products/119/125/bionolle/bionolle_data1.html 29 日信证券，公司研究，2009.12.7 11 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 规模化生产30。 表 4全球PBS产品产能情况31 公司名称 伊士曼公司(Eastman Chemical) 昭和高分子材料公司(Showa High-polymer) 三菱化学株式会社(Mitsubishi) 杭州鑫富药业股份公司 安庆和兴化工有限公司 Total-China Total-Global 国家 美国 日本 日本 中国 中国 目前产能(吨) 15,000 5,000 3,000 3,000 10,000 13,000 36,000 市场份额 42% 14% 8% 8% 28% 3. 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）产品市场预测 PBS 基生物降解塑料无论从环境保护，还是从合成生物医用功能高分子的角度，都具有十分重要的理论研究与应用意义，符合可持续发展战略的要求，应用广泛，前景看好。根据各国咨询公司的预测结果12，到2015年全球PBS的需求将达到33.93万吨，生产1吨PBS需消耗0.62吨丁二酸，届时丁二酸的需求量将达到21万吨(表5)。 正是看好PBS的广阔前景32，美国伊士曼公司和日本昭和高分子材料公司先后表示，未来2-3年，将其PBS规模分别提升到50,000吨/年和20,000吨/年的水平。与此同时，生物基丁二酸生产商也积极加入到PBS的生产过程。日本昭和高分子材料公司因其在中国的石油基丁二酸的产量有限，选择Myriant公司作为其生物基丁二酸的原料供应商33；BioAmber公司也与三菱化学株式会社合作，成为其泰国工厂的生物基丁二酸的独家供应商13。 我国杭州鑫福药业股份公司也在想方设法改进和优化其20,000吨/年PBS装置，以期尽快实现正常生产。安庆和兴化工有限公司则投入巨资，欲在安庆市经济开发区建设100,000吨/年PBS装置项目。海尔科化工程塑料国家工程研究中心有限公司的远景规划是：未来3-5年，在全国建成总产能达500,000吨的PBS装置。 表 5 PBS需求量统计及预测34 市场需求量(万吨) 2005年 2.68 2010年 10.18 2015年 33.93 年均增长率(%) 2005-2010年 30.6 2005-2015年 28.9 3031 陈庆,刘宏.三大生物降解塑料未来5年市场需求预测,塑料工业.2010,38(2):1-3,41. 高华证券投资研究，证券研究报告：扬农化工，2011.12.8. 32 我国降解塑料家底有多大. 中国色母粒网: http://www.chinacmb.com.cn/html/news/2007/12/3/newsview_28475_3315.asp 33 Showa Denko Chooses Myriant to Supply Succinic Acid for PBS Efforts, Chemical Week. Pg. 13.2012.1.30. 34 陈庆,刘宏.三大生物降解塑料未来5年市场需求预测,塑料工业.2010,38(2):1-3,41. 12 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 小结 按照产品生命周期分析，生物塑料产品尚处于萌芽期和发展期，市场存在巨大增长潜力。随着全球石油资源供给日趋紧张，PBS产品因其环保性、经济性优势，已成为最具有发展前景的生物材料之一，将占据更多的市场份额。到2015年全球PBS的需求将达到33.93万吨，届时用于制造PBS的丁二酸需求量将达到21万吨。 第三章 丁二酸技术发展趋势 第一节 生物基丁二酸基础研究发展态势 丁二酸被公认为将是继柠檬酸和乳酸后的下一代大规模发酵生产的有机酸产品35。围绕微生物发酵法生产丁二酸需要解决的主要问题，本节重点分析了国内外在微生物发酵生产丁二酸方面的研究进展36，从而反映生物基丁二酸在基础研究领域的发展态势。 1.年代分布 从图中可以看出(图4)，从上世纪60年代至80年代，全球关于生物发酵制备丁二酸的研究就已经开始，进入90年代，随着生物工程技术的兴起，生物基丁二酸方面的研究呈现快速增长的趋势。 图 5生物基丁二酸研究年代分布图 3536 Zeikus JG,Jain MK, et al.Appl Microbiol Biotechnol,1999,51:545-552. 通过构建检索式(Topic=(((\(ferment* or biobased or \，在SCI数据库中，共检索出有关生物基丁二酸研究论文2260篇。 13 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 2. 国家(地区)分布 全球共有超过70个国家开展了关于生物基丁二酸的研究，其前二十位的国家见下图(图5)，其中美国在该领域研究中占有明显优势，发文量为543篇，占全部论文的24%；日本和德国在该领域的发文量排名第二和第三，发文量占总量的11%左右。韩国和中国在该领域发文量相当，发文量占总量的6%左右。发文量前十位的国家分别是美国、日本、德国、韩国、中国、法国、英国、荷兰、印度和加拿大，上述十个国家在生物基丁二酸主题中的发文量占总量的80%左右，绝大部分的研究成果来自上述十个国家。发文量前20位的国家中，亚洲有日本、韩国、中国、和印度4个国家，占发文总量的27%；欧洲有德国、法国、英国、荷兰、西班牙、俄罗斯、意大利、瑞典、比利时、瑞士、葡萄牙及丹麦12个国家，占发文总量的41%；北美洲有美国和加拿大，占发文总量的28%；南美洲及大洋洲分别只有澳大利亚及墨西哥，其发文量分别占2%和1%。整体上讲，欧洲在生物基丁二酸研究领域具有领先优势。 图 6生物基丁二酸研究国家(地区)分布图 图 7生物基丁二酸研究前五名国家发文变化图 14 中国科学院国家科学图书馆----丁二酸产品分析报告 分析发文量在前五名的国家在近30年间的发文变化发现(图6)，从1981年至今，美国在生物基丁二酸研究的发文量一直处于领先；其次是日本、德国和韩国，他们在生物基丁二酸研究方面的发文量保持平稳增长，日本在90年代中后期出现了快速增长，2009年以后在该领域发表的论文数量有所下降；德国的研究在1990-1999年出现快速增长，2000年以后增长缓慢，但一直保持在前三位水平；韩国虽然起步相对前三位国家较晚，但在1997年以后增长较为迅速。中国在2005年之后在该领域的研究出现快速增长，到2010年其发文量超过日本，排在国际第二位。 3. 研究机构分布 (1) 全球研究机构分布情况 全球发表的关于生物基丁二酸的研究论文涉及的机构中前二十位机构见下表(表6)，其中前20位机构中美国的研究机构在该领域有明显的优势，有7家，日本和德国分别有3家，韩国和中国各有2家，俄罗斯、法国、西班牙和丹麦则有1家机构。发文量排名前五位的机构依次是韩国科学技术学院(KAIST)发文量为64篇，高于其他研究机构；佐治亚大学(Univ Georgia)和密歇根州立大学(Michigan State Univ)分列第二和第三位，发文量在40篇以上，位于第二梯队；俄罗斯科学院(Russian Acad Sci)、法国农业科学研究院(INRA)以及中国科学院的发文量均在30篇以上，位列第三梯队；南京工业大学为23篇，则排在第十一位。 表 6 生物基丁二酸SCI论文研究机构分布情况 排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11 13 14 15 15 Korea Adv Inst Sci & Technol Univ Georgia Michigan State Univ Russian Acad Sci INRA Chinese Acad Sci Natl Inst Adv Ind Sci & Technol Univ Wisconsin Madison Rice Univ CSIC Nanjing Univ Technol USDA ARS Univ Konstanz Univ Illinois Univ Florida Univ Munster 作者机构 论文量 64 44 43 39 34 33 29 29 28 25 23 23 19 18 17 17 国家(地区) 韩国 美国 美国 俄罗斯 法国 中国 日本 美国 美国 西班牙 中国 美国 德国 美国 美国 德国 15