对于生物基聚合物而言，2020年是充满希望的一年：2019年聚乳酸(pla)产能增长；由生物基石脑油制成的聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)有了新突破；生物基聚酰胺以及聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)、聚羟基脂肪酸酯(pha)和酪蛋白聚合物即将迎来进一步发展。生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)产量下降。
近日，欧洲研究机构nova-institute的生物聚合物专家组发布了新一版市场和趋势报告——《生物基砌块和聚合物：全球产能、产量和趋势(2020—2025)》(以下简称《报告》)，包含主要生物基聚合物2020年产能和产量数据，并对2025年产能和产量进行预测。
2020年，生物基聚合物的总产量为420万吨，占化石基聚合物总产量的1%。这是过去许多年来，生物基聚合物的年复合增长率首次达到8%，显著高于聚合物市场的整体增长率(3%~4%)，并且预计这一趋势将持续至2025年。
产能增长率达8%
2019—2020年，产能的增长主要是由于亚洲地区的pla和pbat以及全球范围内环氧树脂的生产量增加。同时，2020年，聚丁二酸丁二酯及其共聚物(pbs(x))以及生物基pe和聚氨酯(pur)的产能也有所提升。
《报告》认为，2020年重要的市场驱动因素是希望为其客户提供环保解决方案的品牌，以及寻求石化产品的替代产品的关键消费者。如果将生物基聚合物作为一种解决方案，并以与生物燃料类似的方式进行推广，则前者有望达到10%~20%的年增长率。如果油价大幅上涨，则可能带来同样的效果。基于生物基聚合物的现有技术成熟度，在上述情况下可以实现可观的市场份额。
根据《报告》，2020年，亚洲地区拥有全球大的生物基聚合物产能，占总量的47%；位列第二的是欧洲，占26%；随后是北美洲和南美洲，分别占17%和9%。2020—2025年，亚洲生物基聚合物产能预计将达到16%的年复合增长率，高于世界其他地区。这一增长的主要原因是聚酰胺pa、pbat、pha和pla产能的提升。
如今，生物基聚合物几乎可用于所有细分市场，但每种聚合物的应用场景可能大不相同。2020年，包括织造和非织造(主要是醋酸纤维素(ca)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt))在内的纤维所占的比例高，达到24%；包装(包括软、硬包装)共占24%；其次是汽车和运输业，占16%(主要是环氧树脂、pur和脂肪族聚碳酸酯(apc))；建筑业占14%(主要是环氧树脂和pa)；消费品占9%(主要是含淀粉的聚合物、pp和酪蛋白聚合物)；农业和园艺、电气和电子、功能性和其他类等细分市场的市场份额各自低于5%。
2020年生物基聚合物的已有总产能为460万吨，预计到2025年，产能将增加至670万吨。2025年以前，pa将以37%、pp以34%的增长率持续扩大产能；欧洲的酪蛋白聚合物产能将以32%的速率增长；紧随其后的是pe产能增长8%，pla和pbat的产能增长7%。
生物基聚合物原料不与粮争地
《报告》指出，鉴于对生物基聚合物的需求稳定上涨，生物质原料的来源应当作为一项重要因素加以考虑。生产饲料、生物能源、粮食、材料使用、生物燃料以及生物基聚合物总共需要125亿吨生物质。与大部分生物质(59%)用于饲料生产相比，生产生物基聚合物需要的生物质仅占0.038%。
这意味着，生产400万吨生物基聚合物需要480万吨生物质原料，仅占农业用地的0.006%。所占份额小是由于多种因素造成的：
用于生产生物基聚合物的主要原料是甘油(37%)，作为生物柴油生产的一种生物过程副产物，甘油是一种无需使用土地便可获得的生物质。此种甘油主要用于以环氧氯丙烷作为中间体的环氧树脂生产。生产生物基聚合物所使用的生物质还包含24%的淀粉和16%的糖，这两种原料均来自具有高面积效率的高产作物，例如玉米、甜菜或甘蔗。
此外，12%的所用生物质来自非食用植物油，如蓖麻油；9%来自纤维素(主要用于生产醋酸纤维素)；另有2%来自可食用植物油。
在生产出的400万吨生物基聚合物(全部和部分生物基)中，只有190万吨是聚合物的实际生物基成分(46%)。鉴于此，生产所需的原料是实际合成进终产品的原料的2.5倍。造成高达290万吨(61%)原料未终出现在产品中的原因在于大量的转化步骤、相关原料和中间体损失以及副产物的形成。
三种生物基聚合物各有所长
全球聚合物市场包括功能性和结构性聚合物、橡胶产品以及人造纤维。《报告》重点关注结构性聚合物中的生物基聚合物。生物基结构性聚合物由结构部分和生物基油毡部分构成，总量为410万吨。除此之外，生物基功能性聚合物的总量包括生物基功能性聚合物和纸淀粉，产量为1360万吨。除了上述两类共计1770万吨的生物基功能性和生物基结构性聚合物之外，橡胶产品和人造纤维也可以是生物基的，共计有1410万吨的橡胶产品和700万吨的人造纤维来自生物基资源。
《报告》还研究了生物基“替代型(drop-in)”、“智能替代型(smart drop-in)”和“专用型(dedicated)”产品的不同路线。每一组中都示例性地显示出了某些生物基聚合物，不同的生物基聚合物分组其市场格局也不同。
虽然替代型的生物基聚合物有其直接的化石基对应物，并且可以替代后者，但是专用型的生物基聚合物具有石油化工无法提供的新特性和功能。从生产和市场的角度来看，两者各有其优点和缺点。生物基替代型化学品是现有石化产品的生物基版本，后者已有成型的市场，并且在化学性质上与现有的化石基化学品相同，但智能替代型化学品是替代型化学品的一个特殊子类别。尽管其在化学性质上与基于化石碳氢化合物的现有化学品相同，但与常规路径相比，其生物基路径仍具有显著的工艺优势。
