煤基生物可降解塑料产业白皮书

前言 传统塑料制品在自然界中难以降解，对生态环境造成严重危害，已成为一个日益严峻的全球性问题，引起国际社会广泛关注。近年来，生物可降解塑料因其环境友好性而备受关注，用其替代传统塑料，被认为是解决塑料污染问题的有效途径。随着我国“限塑”“禁塑”政策法规的相继出台，催生了生物可降解塑料巨大的市场需求，开发、生产和使用生物可降解塑料是大势所趋。我国的资源禀赋是“富煤、缺油、少气”，在碳达峰、碳中和目标下，发挥煤炭的物质属性，研发煤炭清洁高效利用途径对我国的能源安全和双碳目标非常重要，其中煤基生物可降解塑料作为煤炭清洁高效利用的有效途径，有着广阔的发展前景。 本白皮书梳理了煤基生物可降解塑料的技术及产业现状，分析宏观环境、技术特点、产业结构、生产成本、行业竞争格局、绿色发展途径等，希望为国内煤基生物可降解塑料行业把握市场机遇、加快科技创新布局、实现绿色化高端化发展提供参考。同时分析了当前煤基生物可降解塑料产业发展存在的问题，提出了相应的解决对策建议。 目录 1.1国际“限塑”“禁塑”政策措施1.2我国“限塑”“禁塑”政策措施1.3生物可降解塑料的市场需求1.4煤基生物可降解塑料的技术内涵01030507............................................................................................................................................................................................................................................. 2.煤基生物可降解塑料技术2.1煤制聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）技术2.2煤制聚丁二酸丁二醇酯（PBS）技术2.3煤制聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PBST）技术2.4煤制聚乙醇酸（PGA）技术2.5煤制聚碳酸亚丙酯（PPC）技术2.6煤制聚己内酯（PCL）技术3.煤基生物可降解塑料的性能及应用领域4.煤基生物可降解塑料产业发展现状4.1 PBAT：规划产能快速增长4.2 PGA：煤基生产工艺落地，产能放量在即4.3 PPC：产能技术全球领先，物理性能偏弱，市占率有待提升4.4 PBS、PBST、PCL：受原材料及技术成熟度限制，国内产能规模较小4.5综合比较5.煤基生物可降解塑料生产成本分析5.1 BDO单体生产成本5.2煤基生物可降解塑料生产成本6.煤基生物可降解塑料产业发展存在的问题6.1成本较高6.2现有回收处理体系不配套6.3产品性能需进一步提升090910111314151719192224252527272830303030....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................6.4生产过程的绿色化问题6.5产能布局分散，结构性矛盾突出7.发展建议7.1多措并举实现降本增效7.2建立完善相应回收处理体系7.3加大创新力度，提升产品性能7.4注重技术迭代和多能融合，坚持绿色发展7.5加强宏观调控，形成全局性、系统化发展布局3031323232323334 1.煤基生物可降解塑料技术内涵及发展意义 1.1国际“限塑”“禁塑”政策措施 塑料污染问题已逐渐成为气候变化问题之后威胁人类可持续发展的又一重大命题。1950-2017年全球塑料制品累计产量约为92亿吨，其中大部分使用后被作为垃圾丢弃。预计到2050年，全球塑料制品累计产量将增长至340亿吨，每年约产生3亿吨塑料废弃物1。截至目前，全球塑料废弃物产生量已累计高达63亿吨，其中仅9%被回收再利用，12%被焚烧处理，79%被填埋或累积在自然环境中2。由于其性质稳定，难于自然降解，对生态系统造成长期性危害，严重威胁人类生存。 针对这一问题，世界100多个国家和地区先后出台管制措施（见图1），“限塑”“禁塑”已逐渐成为全球共识（见表1）。2022年3月2日，在内罗毕召开的第五届联合国环境大会(UNEA-5)上，来自175个国家的首脑、环境部长和其他代表签署通过了《终止塑料污染决议（草案）》，旨在2024年前达成一项具有法律约束力的国际协议，推动全球终结塑料污染，并涉及塑料的整个生命周期，包括其生产、设计、回收和处置。 1.2我国“限塑”“禁塑”政策措施 2020年我国塑料制品总产量为7603.2万吨，产生的塑料废弃物约6000万吨，其中26.7%被回收再利用，36.7%被焚烧处理，36.7%（2200万吨）被填埋或随意丢弃5。我国一直十分重视塑料污染的防治，2007年底，国务院印发了《国务院办公厅关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》。2020年1月，国家发改委、生态环境部联合发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，提出了不可降解塑料禁止或限制使用、可降解塑料推广应用的时间表（见表2），并为确保各阶段任务如期完成，随后发布《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》。同年4月，第十三届全国人大常委会第十七次会议修订通过了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（自2020年9月1日起施行），明确提出国家依法禁止、限制生产、销售和使用不可降解塑料袋等一次性塑料制品。国家鼓励和引导减少使用、积极回收塑料袋等一次性塑料制品，推广应用可循环、易回收、可降解的替代产品。 煤基生物可降解塑料产业白皮书 1.3生物可降解塑料的市场需求 国内外“限塑”“禁塑”政策的共振引发了可降解塑料需求的急速上升。可降解塑料要求具有降解性、安全性、经济性等特点，可有效解决塑料污染问题，是实现环境可持续发展的重要途径，具有非常广阔的发展前景。目前可降解塑料的研究主要集中于光降解、生物降解及热氧降解塑料，其中光降解、热氧降解塑料是在塑料中加入光敏剂、热氧化剂等，在适当条件下可使塑料发生崩解，但并不能完全降解。只有生物可降解塑料能在环境微生物作用下，最终完全降解生成CO2和水，对环境无害。国家发布的新标准GB/T20197-202X《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》中，已将光降解、热氧降解塑料删除。因此，目前提及的可降解塑料，主要指生物可降解塑料。根据欧洲生物塑料协会数据，2021年全球生物可降解塑料产量155.3万吨，其中PBAT、PLA和淀粉基材料的产量占比较大，分别占比29.91%、29.44%、25.55%（见图2）。 据中国化工信息中心高级咨询顾问孙楠预测，随着PLA和PBAT持续快速增长，加之中国“禁塑令”出台催生大量新增产能，预计2025年全球生物可降解塑料产能将达到2105万吨/年的规模（见图3）。 随着我国禁塑政策法规的出台和逐步落地，农用地膜、一次性塑料餐具、一次性塑料袋和包装塑料等重点领域为实现生物可降解塑料的大幅替代，将释放大量市场新需求。据估算，到2025年，我国生物可降解塑料市场需求量将达到693万吨，2030年则将增长为1386万吨8（见图4）。 1.4煤基生物可降解塑料的技术内涵 巨大的市场空间和广阔的应用前景催生了各类生物可降解塑料及其制备技术。生物可降解塑料种类繁多，按照原材料来源不同，可分为生物基和化石（石油、煤）基生物可降解塑料 。 生 物 基 生 物 可 降 解 塑 料 指 由 自 然 物 质 生 产 且 可 降 解 的 材 料 ， 主 要 包 括 ： 聚 乳 酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、再生纤维素、热塑淀粉等。该类材料常存在质地过硬、柔韧性较差的缺陷，且为了保证粮食安全，采用非粮生物基原料制备时，在原料预处理、糖化和发酵转化效率、综合成本控制等方面难度较大。化石基生物可降解塑料是指由石油/煤化工原料生产且可降解的材料，主要包括：聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚乙醇酸（PGA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PB-ST）、聚碳酸亚丙酯（PPC）和聚己内酯（PCL）等（见图5）。 我国的能源结构是“富煤、缺油、少气”，油气资源对外依存度高，发展煤化工是国家能源安全战略的必然选择。随着我国碳达峰、碳中和战略决策的实施以及能源结构转型的不断加快，对煤炭清洁高效利用也提出更高要求。2