生物基材料行业动态报告：生物基材料冉冉升起，产业化步伐有望步入快车道

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2021年9月21日 行业研究 生物基材料冉冉升起，产业化步伐有望步入快车道 ——生物基材料行业动态报告 基础化工 合成生物学兴起，生物基材料产业曙光新现：从20世纪初，合成生物学历经创建时期、扩张和发展期、快速创新和应用转化期三大阶段，于2014年开始进入生物技术、生物产业和生物医药全面发展的新阶段。我国在“十三五”期间也将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一。借助合成生物学，理论上大多数现有的物质、材料都可以由生物合成，而生物基材料作为合成生物学的重要应用方向之一，迎来了前所未有的发展机会。生物基聚酰胺是生物基材料最为重要的品类之一，目前完全生物基PA主要有PA11、PA1010,部分生物基PA主要有PA610、PA1012、PA410、PA10T等。戊二胺和长链二元酸可以缩聚形成多种性质各异的聚酰胺，是合成生物基聚酰胺的两大关键原料。其中，戊二胺的生产工艺包括赖氨酸脱羧法和生物发酵法两种。 工艺优势突出降碳效果显著，生物基材料或将大放异彩：生物基材料是利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学品，主要包括生物基化工原料、生物基塑料、生物基纤维、生物基橡胶等。生物基材料由于其绿色生产、环境友好、资源节约等特点，已成为快速成长的新兴产业。相较于传统材料，生物基材料有效减少了生产过程中的碳排放。例如，生产1kg尼龙-56碳排放量相比生产1kg尼龙-66减少了4.31kg。生物基材料工艺优势突出，使用生物发酵法合成长链二元酸，不仅条件温和、污染小，明显节约生产成本，而且能根据需要任意合成C11~C18长链二元酸，具有显著优势；制备尼龙56的生物法不仅节能环保，还提高了转化率，大大降低了生产成本，具有广阔的发展前景。 长链二元酸市场前景广阔，新力恒日有望打破垄断格局：目前，全球长链二元酸（LCDA）产能约为17万吨/年，年产量约为10万吨。随着汽车、电子、通信等新兴产业的迅速发展，我国对聚酰胺工程塑料的需求量日益增加，已成为世界上聚酰胺工程塑料的最大进口国。受下游需求拉动，国内外许多企业将投资目标瞄准LCDA的生产，预计至2025年我国LCDA产能将达到30万吨/年。目前，国内仅有凯赛生物具有量产LCDA的能力，生物法助凯赛生物弯道超车，公司长链二元酸产品的全球市占率达到80%，处于绝对龙头地位。但具有第三代生物法技术的新日恒力正加快进入市场，其于2017年在宁夏投资建设5万吨的月桂二酸项目，已于2021年9月3日结束试生产，试生产产品指标达到聚合级要求，已小批量进入市场销售，并将于10月起正式投产。此外，新日恒力控股股东上海中能集团也对LCDA产业积极布局，旗下山西恒力于9月17日与郑州大学签订长碳链二元胺、长碳链尼龙及耐高温尼龙技术转让合同，新日恒力有望再添生物基材料技术储备。 投资建议：在全球能源转型的背景下，生物基材料可以有效减少碳排放，具有广阔的发展空间，化纤行业开辟生物法制备尼龙-56新路径，生物法成为LCDA主流制备工艺。建议关注1）在LCDA市场具有绝对垄断地位的凯赛生物；2）新建生物基材料项目投产在即的新日恒力。 风险分析：能源及原料价格波动风险，产品推广不及预期风险，技术人员流失风险。 增持（维持） 作者 分析师：赵乃迪 执业证书编号：S0930517050005 010-57378026 zhaond@ebscn.com 分析师：吴裕 执业证书编号：S0930519050005 010-58452014 wuyu1@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 -10%12%34%56%78%07/2011/2003/2106/21基础化工沪深300 资料来源：Wind 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 基础化工 目 录 1、 合成生物学兴起，生物基材料产业曙光新现 ...................................................................... 4 2、 工艺优势突出降碳效果显著，生物基材料或将大放异彩 ..................................................... 6 3、 长链二元酸市场前景广阔，新力恒日有望打破垄断格局 ..................................................... 8 4、 投资建议 ......................................................................................................................... 10 5、 风险提示 ......................................................................................................................... 11 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 基础化工 图目录 图1：合成生物学代表性进展 ............................................................................................................................. 4 图2：葡萄糖生物合成选择 ................................................................................................................................. 5 图3：戊二胺与二元酸等制备多种聚酰胺 ........................................................................................................... 6 图4：2016-2020年凯赛生物长链二元酸营业收入 .............................................................................................. 9 表目录 表1：部分生物基聚酰胺品种及应用领域 ........................................................................................................... 5 表2：戊二胺生产方法对比 ................................................................................................................................. 6 表3：尼龙-56与尼龙-66碳排放量对比 .............................................................................................................. 7 表4：长链二元酸生产方法对比 .......................................................................................................................... 7 表5：尼龙-56制备方法对比 ............................................................................................................................... 8 表6：LCDA全球产能 ........................................................................................................................................ 8 表7：中能集团拟建生物基新材料一体化项目生产规模表 ................................................................................. 9 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 基础化工 1、 合成生物学兴起，生物基材料产业曙光新现 合成生物学发展迅猛。合成生物学是指按照一定的规律和已有的知识，设计和建造新的生物部件、装置和系统，重新设计已有的天然生物系统为人类的特殊目的服务。从20世纪初，合成生物学的发展大体经历了3个阶段。第一阶段, 创建时期 (2000—2003年) :产生了许多具备领域特征的研究手段和理论, 特别是基因线路工程的建立及其在代谢工程中的成功运用。第二阶段, 扩张和发展期 (2004—2007年) :这一阶段的特征是领域有扩大趋势, 但工程技术进步比较缓慢。第三阶段, 快速创新和应用转化期 (2008—2013年) :这一阶段涌现出的新技术和工程手段使合成生物学研究与应用领域大为拓展, 特别是人工合成基因组的能力提升到了接近Mb (染色体长度) 的水平, 而基因组编辑技术出现前所未有的突破。在此基础上, 2014年, 美国科学院提出“会聚”研究为生命科学第三次革命, 以使能技术的工程化平台建设与生物医学大数据的开源应用相结合带来的“工程生物学”, 正在全面推动生物技术、生物产业和生物医药全面发展的新阶段。 图1：合成生物学代表性进展 资料来源：《合成生物学:开启生命科学“会聚”研究新时代》（赵国屏），光大证券研究所整理 合成生物学技术应用举世瞩目，可由生物合成多种化学物。2004年，美国《技术评论》杂志把合成生物学选为将改变世界的十大技术之一。2010年，合成生物学位列《科学》杂志评出的十大科学突破第2名和《自然》杂志盘点的 12 个重大科学事件第4名。我国在“十三五”期间也将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一。借助合成生物学，理论上大多数现有的物质、材料都可以由生物合成，生物基材料作为合成生物学的重要应用方向之一，迎来了前所未有的发展机会。以葡萄糖为例，除戊二胺外，己内酰胺、己二酸、琥珀酸、戊二酸等物质在理论上均可以被生物合成。 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 基础化工 图2：葡萄糖生物合成选择 资料来源：凯赛生物招股说明书，光大证券研究所 生物基聚酰胺是生物基材料最为重要的品类之一。常见的尼龙包括尼龙n与尼龙mn。由内酰胺开环聚合的尼龙,称为尼龙n,简写为PAn。如ε-己内酰胺开环聚合得到的聚合物为PA6，ω-氨基十一酸合成的聚合物为PA11；由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物,称为尼龙mn,简写为PAmn。“胺在前，算在后”，其中，m为重复单元二元胺的碳原子数，n为重复单元中二元酸的碳原子数。如己二胺与月桂二酸聚合得到的聚合物为PA612。一般而言，重复单元所含碳链越长，尼龙制