Hvorfor får biobaserede kemikalier opmærksomhed

På det seneste har mange industrikolleger diskuteret biobaserede kemikalier og betragtet dem som en væsentlig fremtidig retning for den kemiske industri. Hvorfor får biobaserede kemikalier opmærksomhed? Hvad er de vigtigste fremtidige anvendelser af biobaserede kemikalier?

Ifølge "Terminologi, definitioner og identifikation af biobaserede materialer GB/T 39514-2020" refererer biobaserede kemikalier til kemikalier, der er produceret ved hjælp af biomasse som råmateriale eller gennem biologisk fremstilling. Disse omfatter bioalkoholer, organiske syrer, alkaner og alkener fremstillet af biomasse eller gennem biosyntese, biobearbejdning og bioraffinering samt sukkerteknologiske produkter. De omfatter også biobaserede polymerer, biobaseret plast, biobaserede kemiske fibre, biobaseret gummi, biobaserede belægninger, biobaserede materialeadditiver, biobaserede kompositter og produkter fremstillet af forskellige biobaserede materialer.

Biobaserede kemikalier er i det væsentlige kemikalier fremstillet gennem biologiske fermenteringsprocesser. De kan være kommercielle kemikalier såsom bio-ethanol, bio-diesel og bio-hydrogen, eller specialkemikalier, der anvendes inden for områder som dufte og daglige plejeprodukter, såsom bio-dufte, bio-aminosyrer og bio-vitaminer. De kan også tjene som essentielle råvarer til grundlæggende kemisk produktion, såsom bio-ethanol til ethylen og bio-BOB til PTT-fibre og biobaserede polymerprodukter, som er kritiske basisprodukter i den kemiske industri.

Biobaserede kemikalier adskiller sig fra traditionelle kemiske produktionsprocesser, da de er produceret med konventionelle biomaterialer som råmateriale. De har visse konkurrencemæssige fordele inden for kulstofcykling, ren energiudnyttelse og markedskonkurrence. Fremskridtene inden for biobaseret kemisk produktionsteknologi, især den udbredte anvendelse efter udløbet af nogle patenter, og den nærmer sig kulstoftop, har markant øget industriens opmærksomhed på biobaserede kemikalier.

Baseret på nationale standarder kan biobaserede kemikalier kategoriseres efter materialeegenskaber og anvendelsesscenarier i biobaserede kemikalier, biobaserede polymerer, biobaserede materialeadditiver, biobaserede kemiske fibre, biobaserede kompositter, biobaseret gummi , biobaserede belægninger og andre biobaserede kemikalier. Sekundære klassifikationer kan yderligere differentiere flere typer.

Da der er talrige biobaserede kemiske produkter, kan basiskemikalier fremstilles og fremstilles som biobaserede, og der er ikke noget klart klassificeringsbegreb på klassificeringsniveau. Derfor har mange brancher deres klassifikationsstandarder. Men uanset klassificering kan biobaserede kemikalier opnå de samme funktioner og egenskaber som traditionelle kemikalier, endda med overlegne egenskaber på nogle områder.

Biobaserede kemikalier kan ifølge industrikæden opdeles i følgende processer: biomasse (råvare) - mellemprodukt (overgangsprodukt) - biobaserede kemikalier (hovedprodukt) - produkter (slutanvendelser). De mest almindeligt anvendte biomasseråvarer er blandt andet stivelse, cellulose, lignin, planter og proteiner. Ifølge ufuldstændige statistikker har over 40 typer biobaserede kemikalier opnået industriel produktion i Kina, med nogle produkter, der opnår en masseproduktion på over 100,000 tons.

I øjeblikket har bio-baserede kemikalier på det kinesiske marked nået en indledende skala, med en række produkter, der konstant vokser, og produktionsskalaen udvides.

Biobaserede kemikalier tiltrækker opmærksomhed af flere årsager: råmaterialers bæredygtighed og fornybarhed, tilpasning til nuværende miljøpolitikker, hurtig vækst i markedsforbruget, bred anvendelse og betydelige sociale konsekvenser.

For det første produceres biobaserede kemikalier af grønne vedvarende ressourcer ved hjælp af biologiske omdannelsesmetoder. Materialer som blade, halm, korn, grøntsager og andre planter og dyr kan tjene som grundlæggende råvarer til biobaserede kemikalier. I forbindelse med svindende globale petrokemiske ressourcer giver bæredygtigheden og fornybarheden af ​​disse råmaterialer biobaserede kemikalier en betydelig fordel. Mange ressourcefattige byer udvikler aktivt biobaserede kemikalier for at undgå byressourceulemper og opnå regional ressourcegenanvendelse. Men det nuværende hovedproblem med biobaserede kemikalier er høje omkostninger, især omkostningerne ved kulstofkilder, og der er konkurrence om fødevareressourcer. Disse problemer skal løses gennem gennembrud inden for råmaterialer eller teknologi.

For det andet er biobaserede kemikalier miljøvenlige sammenlignet med traditionelle kemikalier, der primært er afhængige af ikke-fornybare fossile ressourcer som olie, kul og naturgas. Biobaserede kemiske produktionsprocesser er mere miljøvenlige, producerer mindre forurening og genererer biprodukter, der kan bruges som foder, med næsten ingen affaldsproduktion. Dette stemmer overens med de stadig strengere miljøbeskyttelseslove og -regler, opfylder dual-carbon politiske krav og afspejler bæredygtig social udvikling.

For det tredje vokser produktionsomfanget og forbrugsmarkedets udbud af biobaserede nye materialer hurtigt. Ifølge relevante data havde Kinas produktion af biobaserede nye materialer ved udgangen af ​​2023 overskredet 1,9 millioner tons og vokset med omkring 9% årligt i løbet af de sidste par år. Fra 2021 accelererede produktionen af ​​biobaserede nye materialer i Kina med en gennemsnitlig årlig vækstrate på over 13 %. Med teknologiske fremskridt og gennembrud forventes produktionsskalaen af ​​biobaserede nye materialer i Kina at fortsætte med at vokse hurtigt, mens den samlede vækstrate for andre fossilbaserede produkter er faldende.

Med hensyn til væksten i efterspørgslen efter biobaserede kemikalier er forbruget støt steget i løbet af de seneste ni år, hvor Kinas biobaserede kemikalieforbrug oversteg 1,9 millioner tons i 2023, hvilket er vokset med en gennemsnitlig årlig hastighed på omkring 12 %. Biobaserede kemikalier i Kina anvendes på to måder: Særlige anvendelser for biobaserede kemikalier, såsom på lægemiddel- og nedbrydelige forbrugermarkeder, og som erstatning for traditionelle kemiske produkter, hvor omkostningskravene ikke er høje. Gennembruddet inden for biobaserede kemikalier i stor skala er den største fordel for markedet for biobaserede kemikalier.

Med hensyn til outputværdien af ​​biobaserede kemikalier nåede Kinas outputværdi omkring 26 milliarder yuan i 2023, hvilket voksede med en gennemsnitlig årlig sats på omkring 11% over de seneste ni år, inklusive eksportværdi. Biobaserede kemikalier i Kina har særlige anvendelsesmarkeder, hvor markedspriserne viser en relativt stabil opadgående tendens. Forbrugermarkederne i Europa og Nordamerika er dog større, hvilket gør eksport til en vigtig salgsretning for kinesiske biobaserede kemikalier.

Den gennemsnitlige enhedsværdi af biobaserede kemikalier i Kina er gradvist steget i løbet af de seneste ni år og nåede 13,000 yuan pr. ton i 2023, med den højeste værdi over 14,000 yuan pr. ton, vokser langsomt med omkring 2 % om året. Sammenlignet med andre kemikalier er priserne på mange produkter gradvist faldet på grund af øget udbud, skærpet konkurrence og vedvarende inflation, men biobaserede kemikaliers markedspriser er fortsat med at stige og tiltrækker virksomheder. Men "haloen" af høje priser skal også overvejes, da høje priser kan blive en ulempe, hvis man i fremtiden fuldt ud konkurrerer med petrokemisk baserede kemikalier.

Endelig har biobaserede kemikalier brede anvendelser og betydelige sociale konsekvenser. De har mange fordele, såsom forskellige typer, komplekse strukturer, avanceret forberedelsesteknologi, unik ydeevne, lave forberedelsesomkostninger og kort produktionscyklus. De er essentielle inden for medicin, landbrug, fødevarer, miljøbeskyttelse, energi og andre områder. For eksempel inden for medicin har biobaserede kemikalier opnået betydelige resultater i antibiotika og antivirale lægemidler. Inden for miljøbeskyttelse forskes og udvikles nye genanvendelige biobaserede materialer som termohærdende epoxyharpikser, hvilket potentielt har en betydelig indvirkning på miljømaterialeområdet.

Udviklingen og anvendelsen af ​​biobaserede kemikalier hjælper med at løse problemet med mangel på petrokemiske ressourcer, fremme udviklingen af ​​den biologiske industri og lette økonomisk strukturomdannelse og opgradering. Deres miljøvenlighed hjælper også med at forbedre miljøkvaliteten og levestandarden.

Disse faktorer driver tilsammen den hurtige stigning i opmærksomheden på biobaserede kemikalier.

Staten har tidligt indført adskillige politikker for at fremme udviklingen af ​​biobaserede kemikalier.

I oktober 2021 udsendte statsrådet "Handlingsplanen for kulstoftoppen før 2030", hvor hovedmålene var betydelige fremskridt med at optimere industri- og energistrukturer i perioden "14. femårsplan", nye fremskridt inden for grøn og lav- forskning og anvendelse af kulstofteknologi og udbredt anvendelse af grøn produktion og livsstil. Det politiske system, der fremmer grøn, kulstoffattig og cirkulær udvikling, vil blive yderligere forbedret. I 2025 vil andelen af ​​ikke-fossilt energiforbrug nå op på omkring 20 %. Denne politik sætter skalaen, tidslinjen og trenden for biobaseret udvikling og foreslår klare udviklingsmål for den biobaserede industri.

I december 2021 udsendte ministeriet for industri og informationsteknologi den "14. femårsplan for udvikling af råstofindustrien", der fremhævede konstruktionen af ​​hele den industrielle kædeforberedelsesteknologi til biobaserede materialer som en nøgleretning for teknologisk innovation, implementering af vigtige flaskehalsmateriale gennembrudshandlinger og støtte til materialeproduktions- og applikationsvirksomheder til i fællesskab at udføre forskning i biobaserede materialer og biomedicinske materialer. Denne politik præciserer de vigtigste anvendelsesscenarier for biobaserede nye materialer og styrer anvendelsen af ​​biobaserede kemikalier i Kina.

I januar 2023 udgav blandt andre ministeriet for industri og informationsteknologi "Tre-års handlingsplan for acceleration af innovation og udvikling af ikke-korn bio-baserede materialer," som fastslog, at inden 2025, ikke-korn bio- baseret materialeindustri vil danne et innovations- og udviklingsøkosystem med stærke uafhængige innovationsevner, et kontinuerligt beriget produktsystem og et grønt cirkulært kulstoffattigt system. Ikke-kornbiomasseråmaterialeudnyttelse og anvendelsesteknologi vil grundlæggende være moden, og nogle ikke-kornbiobaserede produkter vil være konkurrencedygtige med fossilbaserede produkter med et bæredygtigt forsynings- og forbrugssystem af høj kvalitet, der oprindeligt er etableret. Denne politik præciserer anvendelsesretningen og målene for ikke-kornbiobaserede kemikalier og specificerer yderligere anvendelsesscenarier.

I øjeblikket har globale biobaserede giganter som Genomatica, Cathay Biotech, Mitsubishi Chemical og DuPont patenter på nogle biobaserede kemikalier, der er ved at udløbe eller allerede er udløbet. Mange oversøiske eksperter og lærde vender tilbage til Kina for at udvikle sig. Dette bringer rigelige ressourcer og teknologi til Kinas udvikling af biobaserede kemikalier. Med støtte og opmuntring fra kinesisk politik forventes den biobaserede kemikalieindustri i Kina at gøre det.