《科源產業基金&低碳研究中心：2023煤基生物可降解塑料產業白皮書（40頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《科源產業基金&低碳研究中心：2023煤基生物可降解塑料產業白皮書（40頁）.pdf（40頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、35煤基生物可降解塑料產業白皮書前 言傳統塑料制品在自然界中難以降解，對生態環境造成嚴重危害，已成為一個日益嚴峻的全球性問題，引起國際社會廣泛關注。近年來，生物可降解塑料因其環境友好性而備受關注，用其替代傳統塑料，被認為是解決塑料污染問題的有效途徑。隨著我國“限塑”“禁塑”政策法規的相繼出臺，催生了生物可降解塑料巨大的市場需求，開發、生產和使用生物可降解塑料是大勢所趨。我國的資源稟賦是“富煤、缺油、少氣”，在碳達峰、碳中和目標下，發揮煤炭的物質屬性，研發煤炭清潔高效利用途徑對我國的能源安全和雙碳目標非常重要，其中煤基生物可降解塑料作為煤炭清潔高效利用的有效途徑，有著廣闊的發展前景。本白皮書梳理

2、了煤基生物可降解塑料的技術及產業現狀，分析宏觀環境、技術特點、產業結構、生產成本、行業競爭格局、綠色發展途徑等，希望為國內煤基生物可降解塑料行業把握市場機遇、加快科技創新布局、實現綠色化高端化發展提供參考。同時分析了當前煤基生物可降解塑料產業發展存在的問題，提出了相應的解決對策建議。i煤基生物可降解塑料產業白皮書目 錄1.煤基生物可降解塑料技術內涵及發展意義1.1 國際“限塑”“禁塑”政策措施1.2 我國“限塑”“禁塑”政策措施1.3 生物可降解塑料的市場需求1.4 煤基生物可降解塑料的技術內涵2.煤基生物可降解塑料技術2.1 煤制聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）技術2.2 煤制聚丁二

3、酸丁二醇酯（PBS）技術2.3 煤制聚對苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PBST）技術2.4 煤制聚乙醇酸（PGA）技術2.5 煤制聚碳酸亞丙酯（PPC）技術2.6 煤制聚己內酯（PCL）技術3.煤基生物可降解塑料的性能及應用領域4.煤基生物可降解塑料產業發展現狀4.1 PBAT：規劃產能快速增長4.2 PGA：煤基生產工藝落地，產能放量在即4.3 PPC：產能技術全球領先，物理性能偏弱，市占率有待提升4.4 PBS、PBST、PCL：受原材料及技術成熟度限制，國內產能規模較小4.5 綜合比較5.煤基生物可降解塑料生產成本分析5.1 BDO單體生產成本5.2 煤基生物可降解塑料生產成本6.煤基生

4、物可降解塑料產業發展存在的問題6.1 成本較高6.2 現有回收處理體系不配套6.3 產品性能需進一步提升0101030507090910111314151719192224252527272830303030.ii煤基生物可降解塑料產業白皮書.6.4 生產過程的綠色化問題6.5 產能布局分散，結構性矛盾突出7.發展建議7.1 多措并舉實現降本增效7.2 建立完善相應回收處理體系7.3 加大創新力度，提升產品性能7.4 注重技術迭代和多能融合，堅持綠色發展7.5 加強宏觀調控，形成全局性、系統化發展布局303132323232333401煤基生物可降解塑料產業白皮書1.煤基生物可降解塑料技術內涵

5、及發展意義1.1 國際“限塑”“禁塑”政策措施塑料污染問題已逐漸成為氣候變化問題之后威脅人類可持續發展的又一重大命題。1950-2017年全球塑料制品累計產量約為92億噸，其中大部分使用后被作為垃圾丟棄。預計到2050年，全球塑料制品累計產量將增長至340億噸，每年約產生3億噸塑料廢棄物1。截至目前，全球塑料廢棄物產生量已累計高達63億噸，其中僅9%被回收再利用，12%被焚燒處理，79%被填埋或累積在自然環境中2。由于其性質穩定，難于自然降解，對生態系統造成長期性危害，嚴重威脅人類生存。針對這一問題，世界100多個國家和地區先后出臺管制措施（見圖1），“限塑”“禁塑”已逐漸成為全球共識（見表1

6、）。2022年3月2日，在內羅畢召開的第五屆聯合國環境大會(UNEA-5)上，來自175個國家的首腦、環境部長和其他代表簽署通過了終止塑料污染決議（草案），旨在2024年前達成一項具有法律約束力的國際協議，推動全球終結塑料污染，并涉及塑料的整個生命周期，包括其生產、設計、回收和處置。圖1 2005-2022年累計限制一次性塑料的國家和地區數目（個）31 付麗麗，塑料污染日益嚴峻治理路在何方EB/OL，中國經濟網http:/ 四川生態環境，如何與廢棄塑料化敵為友？院士的回答出人意料EB/OL，今日頭條https:/ TheNicholasInstituteforEnergy,Environmen

7、t&Sustainability.02煤基生物可降解塑料產業白皮書表1 除中國外施行“限塑”“禁塑”政策的代表性國家4 4 大紙事業部，全球“禁塑”相關政策一覽EB/OL，知乎https:/ 家“限塑”“禁塑”政策內容法 國2018年9月起，巴黎市內各大市政公共機構，包括學校、養老院、博物館、體育場等，禁止使用塑料吸管。2020年1月1日起，法國禁止銷售部分一次性塑料制品。目標是在2040年前，將一次性塑料制品的使用率降低到零?？夏醽?017年8月起，禁止使用、制造和進口所有商用和家用塑料袋。德 國2016年起，對一次性塑料袋進行征稅。韓 國2010年10月起，超市不得免費提供一次性塑料袋，2

8、018年8月起，禁止咖啡店使用一次性塑料杯，2019年，限制范圍擴大至超市和烘焙店。泰 國2020年1月1日起，75個品牌的百貨商店、超市和便利店不再向顧客提供一次性塑料袋。希 臘2021年7月3日起，全面禁止塑料餐具、塑料盤、塑料吸管等10種塑料產品的使用。意大利2011年1月1日起在全國施行塑料袋禁令，各大商店只能向顧客提供生物可降解塑料袋、布袋或紙袋。坦桑尼亞2019年6月1日起，除醫療服務、工業產品、建筑業等，禁止進口、出口、制造、銷售、儲存、供應及使用所有厚度的手提塑料袋。英 國2020年10月1日起，禁止使用一次性塑料吸管、攪拌器和棉簽等塑料制品。冰 島2021年7月3日起禁止常見

9、的一次性塑料產品投放市場。智 利2018年8月3日起，禁止所有超市、商鋪向顧客提供塑料袋。巴基斯坦2019年8月14日起，在首都伊斯蘭堡及周邊地區禁止使用一次性塑料袋。澳大利亞截至2019年7月，除新南威爾士州外的行政區均已實行“禁塑”令。加拿大2022年12月起，禁止生產、進口和銷售7種一次性塑料制品。03煤基生物可降解塑料產業白皮書1.2 我國“限塑”“禁塑”政策措施2020年我國塑料制品總產量為7603.2萬噸，產生的塑料廢棄物約6000萬噸，其中26.7%被回收再利用，36.7%被焚燒處理，36.7%（2200萬噸）被填埋或隨意丟棄5。我國一直十分重視塑料污染的防治，2007年底，國務

10、院印發了國務院辦公廳關于限制生產銷售使用塑料購物袋的通知。2020年1月，國家發改委、生態環境部聯合發布關于進一步加強塑料污染治理的意見，提出了不可降解塑料禁止或限制使用、可降解塑料推廣應用的時間表（見表2），并為確保各階段任務如期完成，隨后發布關于扎實推進塑料污染治理工作的通知。同年4月，第十三屆全國人大常委會第十七次會議修訂通過了中華人民共和國固體廢物污染環境防治法（自2020年9月1日起施行），明確提出國家依法禁止、限制生產、銷售和使用不可降解塑料袋等一次性塑料制品。國家鼓勵和引導減少使用、積極回收塑料袋等一次性塑料制品，推廣應用可循環、易回收、可降解的替代產品。5 每日經濟新聞，去年廢

11、塑料總體回收率僅26.7%！行業大力推動易回收性，高性能再生塑料需求有望爆發式增長EB/OL，每經網http:/ 關于進一步加強塑料污染治理的意見“限塑”“禁塑”階段性任務04煤基生物可降解塑料產業白皮書實施品類具體任務完成時限實施地區一次性塑料餐四、餐飲外賣領域不可降解一次性塑料餐具消耗強度下降30%。2025年底地級以上城市。三、餐飲堂食服務，禁止使用不可降解一次性塑料餐具。2025年底縣城建成區。發布時間主要內容政 策2007年12月從2008年6月1日起全國范圍內禁止生產、銷售和使用厚度小于0.025毫米的塑料購物袋，實行塑料袋有償使用制度。國務院辦公廳關于限制生產銷售使用塑料購物袋的

12、通知2017年4月全生物降解材料入圍?！笆濉辈牧项I域科技創新專項規劃2019年10月鼓勵生物可降解塑料及其系列產品的開發、生產與應用。產業結構調整指導目錄（2019年版）2020年1月分別提出到2020年、2022年以及2025年的分階段目標，限制部分塑料制品的生產銷售和使用。關于進一步加強塑料污染治理的意見2016年12月加快推動先進基礎材料工業轉型升級，大力推進材料生產過程中俄智能化和綠色化改造，開發生物可降解材料。新材料產業發展指南2019年9月有序禁止、限制部分塑料制品的生產、銷售和使用，積極推廣可循環易回收可降解替代產品，增加綠色產品供給，規范塑料廢棄物回收利用，建立健全各環節管

13、理制度，有力有序有效治理塑料污染。關于進一步加強塑料污染治理的意見賓館、酒店一次性塑料用品二、實施范圍擴大至所有賓館、酒店、民宿。2025年底一、星級賓館、酒店等場所不再主動提供一次性塑料用品。2022年底全國范圍。表3 我國“限塑”“禁塑”及鼓勵可降解塑料替代的相關政策05煤基生物可降解塑料產業白皮書發布時間主要內容政 策2021年6月推動公共機構逐步停止使用不可降解一次性塑料制品。關于印發“十四五”公共機構節約能源資源工作規劃的通知2022年加強生物降解材料的研發力度，專門提出要發展面向綠色低碳的生物替代應用。生物降解引用吸管生物降解塑料與制品降解性能及標識要求關于推動輕工業高質量發展的指

14、導意見2021年7月推進塑料源頭減量，嚴格禁止生產超薄農用地膜、鼓勵公眾減少使用一次性塑料制品?！笆奈濉毖h經濟發展規劃1.3 生物可降解塑料的市場需求國內外“限塑”“禁塑”政策的共振引發了可降解塑料需求的急速上升?？山到馑芰弦缶哂薪到庑?、安全性、經濟性等特點，可有效解決塑料污染問題，是實現環境可持續發展的重要途徑，具有非常廣闊的發展前景。目前可降解塑料的研究主要集中于光降解、生物降解及熱氧降解塑料，其中光降解、熱氧降解塑料是在塑料中加入光敏劑、熱氧化劑等，在適當條件下可使塑料發生崩解，但并不能完全降解。只有生物可降解塑料能在環境微生物作用下，最終完全降解生成CO2和水，對環境無害。國家發

15、布的新標準GB/T20197-202X降解塑料的定義、分類、標志和降解性能要求中，已將光降解、熱氧降解塑料刪除。因此，目前提及的可降解塑料，主要指生物可降解塑料。根據歐洲生物塑料協會數據，2021年全球生物可降解塑料產量155.3萬噸，其中PBAT、PLA和淀粉基材料的產量占比較大，分別占比 29.91%、29.44%、25.55%（見圖2）。據中國化工信息中心高級咨詢顧問孫楠預測，隨著PLA和PBAT持續快速增長，加之中國“禁塑令”出臺催生大量新增產能，預計2025年全球生物可降解塑料產能將達到2105萬噸/年的規模（見圖3）。06煤基生物可降解塑料產業白皮書 29.91%29.44%25.

16、55%5.45%4.98%2.80%1.87%2021年全球生物可降解塑料產量結構 PBAT PLA 淀粉基材料 PBS 再生纖維素 PHA 其他 圖2 2021年全球生物可降解塑料產能分布6圖3 世界生物可降解塑料產能（萬噸）7 6 歐洲生物塑料協會7“生物可降解塑料論壇”中國化工信息中心高級顧問孫楠報告07煤基生物可降解塑料產業白皮書隨著我國禁塑政策法規的出臺和逐步落地，農用地膜、一次性塑料餐具、一次性塑料袋和包裝塑料等重點領域為實現生物可降解塑料的大幅替代，將釋放大量市場新需求。據估算，到2025年，我國生物可降解塑料市場需求量將達到693萬噸，2030年則將增長為1386萬噸8（見圖4

17、）。8 和塑美科技，科技日報：2030年生物可降解塑料需求量將達到1386萬噸！EB/OL，知乎https:/ 華西證券研究所，中國可降解塑料行業分析報告R圖4 我國生物可降解塑料市場需求量（萬噸）9 1.4 煤基生物可降解塑料的技術內涵巨大的市場空間和廣闊的應用前景催生了各類生物可降解塑料及其制備技術。生物可降解塑料種類繁多，按照原材料來源不同，可分為生物基和化石（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質生產且可降解的材料，主要包括：聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、再生纖維素、熱塑淀粉等。該類材料常存在質地過硬、柔韌性較差的缺陷，且為了保證糧食安全，采用非糧生

18、物基原料制備時，在原料預處理、糖化和發酵轉化效率、綜合成本控制等方面難度較大?；锟山到馑芰鲜侵赣墒?煤化工原料生產且可降解的材料，主要包括：聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚乙醇酸（PGA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚對苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PB-ST）、聚碳酸亞丙酯（PPC）和聚己內酯（PCL）等（見圖5）。08煤基生物可降解塑料產業白皮書圖5 塑料的分類10 我國的能源結構是“富煤、缺油、少氣”，油氣資源對外依存度高，發展煤化工是國家能源安全戰略的必然選擇。隨著我國碳達峰、碳中和戰略決策的實施以及能源結構轉型的不斷加快，對煤炭清潔高效利用也提出更高要求。20

19、21年9月13日，習近平總書記在榆林考察時強調，“煤炭作為我國主體能源，要按照綠色低碳的發展方向，對標實現碳達峰碳中和目標任務，立足國情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進煤炭消費轉型升級”“促進煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等”。以煤為原料生產生物可降解塑料，作為煤炭清潔高效利用、發展煤基新材料的重要方向，不僅符合國家層面的戰略需求，也是促進煤炭消費轉型升級、綠色低碳化發展的極具商業價值的重要路線。10 V.Goel,etal.,Biodegradable/Bio plastics:Myt

20、hsandRealities,J.Polym.Environ.,2021,29,3079310409煤基生物可降解塑料產業白皮書2.煤基生物可降解塑料技術2.1 煤制聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）技術PBAT是一種重要的生物可降解脂肪族/芳香族共聚酯，兼具了脂肪族聚酯良好的生物可降解性和芳香族聚酯優良的力學、機械性能11，是目前應用較廣泛的生物可降解塑料。11 Zhou YK,Qiu S,Geoffrey I.N.Waterhouse,Zhang K,Xu Jing Xu J.Materials Today Communications,2021,27:1-1012 付凱妹（Fu K

21、M），王紅秋(Wang QH)，慕彥君(Mu YJ)，侯雨璇(Hou YX)，宋倩倩(Song QQ)，王春嬌(Wang CJ).化工進展(Chemical Industry and Engineering Progress)，DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0419圖6 PBAT結構式圖7 PBAT的三種酯化方式PBAT是以1，4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA）和對苯二甲酸（PTA）為原料，通過酯交換或直接酯化法制得的。具體過程為原料在催化劑作用下進行酯交換熔融縮聚或酯化縮聚反應，得到高分子量的PBAT。酯交換法工藝流程長、產物選擇性低且易造成環境污染

22、，目前工業生產多采用直接酯化法。根據酯化方式的不同，PBAT的制備又分為共酯化、分酯化和串聯酯化（見圖7）。其中分酯化較為主流。10煤基生物可降解塑料產業白皮書13 董博文(DongBW).當代化工研究，2021，15：170-171.14 宮銘,張世平,黨媛,史素青,宮永寬,聚丁二酸丁二醇酯的研究進展,高分子通報 03(2011)86-93.15 劉洪武,李長存,鄧瓊,聚丁二酸丁二醇酯產業現狀及技術進展,合成纖維工業 37(02)(2014)60-63.圖8 煤制PBAT流程示意圖2.2 煤制聚丁二酸丁二醇酯（PBS）技術PBS是一種脂肪族聚酯類生物可降解塑料,可完全生物降解，具有良好的生物

23、相容性和生物可吸收性。PBS的制備方法包括擴鏈法、酯交換法及直接酯化法13。擴鏈法可得到較高分子量的PBS產物，但其生物安全性及生物可降解性較差。酯交換法可較好地控制PBS產物的結構，但該方法生產成本較高，且合成過程中產生的廢液如處理不當會對環境造成一定的污染。直接酯化法合成工藝步驟簡單、成本較低、無污染，且合成的PBS產物分子量最為理想，是工業生產中最廣泛使用的方法。直接酯化法采用BDO和丁二酸為原料單體，先在較低的反應溫度下發生酯化反應脫水形成羥基封端的低聚物，然后在高溫、高真空和催化劑存在下脫二元醇，即可得到PBS14。根據聚合方法不同，直接酯化法又可分為溶液聚合法和熔融縮聚法，溶液聚合

24、法的反應溫度較低，可阻止PBS產物的氧化，但反應時間較長，且產物的分子量也不是十分理想。目前普遍采用的是熔融縮聚法，催化劑主要包括稀土類、鈦酸酯類、錫基類等15。圖9 PBS結構式11煤基生物可降解塑料產業白皮書16 趙曉婷,金劍,武術方,王金花,鐘淑芳,劉伯林,聚對苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯的研究及產業化現狀,合成纖維工業 44(02)(2021)56-61.17 孫賓,紀曉寰,王鳴義,生物可降解聚酯的技術進展和應用前景,紡織導報 02(2021)13-26.圖10 煤制PBS流程示意圖圖11 PBST結構式2.3 煤制聚對苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PBST）技術PBST與PBAT類似

25、，也是脂肪族/芳香族共聚酯。與PBAT 相比，PBST的耐熱性更好，拉伸強度更高，承重性更強，阻水性更好16。目前PBST合成的主要方法有直接酯化-熔融縮聚法和酯交換-熔融縮聚法，均可以四異丙氧基鈦為催化劑17。直接酯化-縮聚法以PTA、丁二酸、BDO為單體原料。該方法的生產流程短、投資少、二元醇用量少、成本較低，且反應生成的小分子是水，環境效益好。但另一方面反應工藝條件復雜、反應溫度高、副產物生成量大、生產工藝還不成熟。酯交換-縮聚法以對苯二甲酸二甲酯（DMT）、丁二酸二甲酯（DMS）和BDO為原料，通過酯化反應，得到對苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯，再進行縮聚反應合成PBST。酯交換-縮聚法反

26、應過程中產生的副產物甲醇和四氫呋喃不易分離，且原料來源困難，限制了其工業化發展。PBAT、PBS、PBST在生產過程中均使用了BDO作為原料，BDO在上述幾種生物可降解塑料的合成原料中，用量及成本占比最高，是整個合成工藝中最為關鍵的單體。BDO可分別通過煤基及石油基路線制得。煤基路線生產BDO通常采用炔醛法（Reppe法）。先由煤-電石法生產乙炔，乙炔和甲醛生成1，4-丁炔二醇（BYD），再經過催化加氫生成煤基BDO。產物再與AA、PTA經酯化縮合制得煤基PBAT。12煤基生物可降解塑料產業白皮書石油基路線生產BDO通常采用順酐（順丁烯二酸酐）法。先以石油為原料生產苯或正丁烷，再由苯或正丁烷生

27、產順酐，順酐通過直接加氫或酯化加氫生產BDO。其中酯化加氫法應用較為廣泛，該方法首先以順酐與甲醇進行單酯化反應生成馬來酸單乙酯，馬來酸單乙酯再與甲醇進行催化雙酯化反應生成馬來酸二甲酯，最后馬來酸二甲酯加氫得到BDO。炔醛法和順酐法都是目前較為成熟的方法，我國電石產能相對充足且價格低廉，因此國內主要采用炔醛法生產BDO。圖12 煤制PBST流程示意圖圖13 炔醛法合成BDO圖14 順酐法合成BDO13煤基生物可降解塑料產業白皮書2.4 煤制聚乙醇酸（PGA）技術PGA是脂肪族熱塑線性聚酯中生物可降解速度最快的聚合物，其降解無需特殊條件，并能在海水中降解，降解后可完全分解為二氧化碳和水。此外，其氣

28、體阻隔性優異，力學強度較高，且具有優良的生物兼容性和生物可降解性。PGA的合成單體通常為乙醇酸（GA），傳統的GA生產工藝毒性大、成本高，使得PGA一直未能實現大規模生產。我國煤制乙二醇行業的大發展，使草酸二甲酯（DMO）大規模生產乙醇酸甲酯（MG），再經MG生產煤基PGA成為可行的工藝路線。具體生產路線為煤經合成氣制DMO，DMO與氫氣在加氫催化劑的作用下生成MG，MG合成煤基PGA的途徑主要有兩條：一是MG直接縮聚形成低分子量的煤基PGA；二是MG脫醇生成GA低聚物，再解聚生成乙交酯，乙交酯開環聚合得到高分子量煤基PGA（見圖11）。該方法是目前制備高分子量煤基PGA最為成熟的方法。催化劑

29、是DMO加氫制MG的關鍵，以貴金屬Ru絡合物均相催化劑18和負載型Cu和Ag多相催化劑為代表19,20,21。18 H.H.Fan,J.J.Tan,Y.L.Zhu,H.Y.Zheng,Y.W.Li,Efficient hydrogenation of dimethyl oxalate to methyl glycolate over highly active immobilized-ru-thenium catalyst,J.Mol.Catal.A-Chem.425(2016)68-75.19 J.W.Zheng,X.P.Duan,H.Q.Lin,Z.Q.Gu,H.H.Fang,J.H.Li

30、,Y.Z.Yuan,Silver nanoparticles confined in carbon nanotubes:on the understanding of the confinement effect and promotional catalysis for the selective hydrogenation of dimethyl oxalate,Nanoscale 8(11)(2016)5959-5967.20 M.L.Hu,Y.Yan,X.P.Duan,L.M.Ye,J.F.Zhou,H.Q.Lin,Y.Z.Yuan,Effective anchoring of sil

31、ver nanoparticles onto N-doped carbon with enhanced catalytic performance for the hydrogenation of dimethyl oxalate to methyl glycolate,Catalysis Communications 100(2017)148-152.21 J.F.Zhou,X.P.Duan,L.M.Ye,J.W.Zheng,M.M.J.Li,S.C.E.Tsang,Y.Z.Yuan,Enhanced chemoselective hydrogenation of dimethyl oxal

32、ate to methyl glycolate over bimetallic Ag-Ni/SBA-15 catalysts,Applied Catalysis a-General 505(2015)344-353.圖15 PGA結構式圖16 煤經DMO制PGA流程示意圖14煤基生物可降解塑料產業白皮書22 倪友明，朱文良，劉紅超，劉勇，劉中民，王林英，田鵬.一種制備縮醛羰化物的方：201510426710.5 P.2015.07.20.23 NI,Youming;ZHU,Wenliang;LIU,Zhongmin;METHOD FOR PREPARING GLYCOLIC ACID AND

33、METHYL GLYCOLATE BY HYDROLYSIS OF METHYL METHOXYACETATE AND METHOXYACETIC ACID:PCT/CN2021/075023 P.2021.02.03.24 S.Q.Cui,J.Borgemenk,Z.Liu,Y.B.Li,Recent advances of soft bio-polycarbonate plastics from carbon dioxide and renewable bio-feedstocks via straightforward and innovative routes,Journal of C

34、O2 Utilization 34(2019)40-52.25 王棟,吳謙,鄒國樞,孫瑾,聚碳酸亞丙酯的合成與應用現狀,遼寧化工 42(12)(2013)1479-1480.26 Y.H.Xu,L.M.Lin,M.Xiao,S.J.Wang,A.T.Smith,L.Y.Sun,Y.Z.Meng,Synthesis and properties of CO2-based plastics:Environmentally-friendly,energy-saving and biomedical polymeric materials,Progress in Polymer Science 80(

35、2018)163-182.為了進一步提高反應效率、降低成本，2022年中國科學院大連化學物理研究所創新性地提出了甲縮醛羰基化及水解制乙醇酸甲酯技術路線22,23，并通過小試、中試及工程化研究，驗證了技術的可行性，此項技術采用分子篩催化劑，具有條件溫和、工藝易于放大等特點，為煤制PGA開辟了新的技術路線。圖17 煤經甲縮醛羰基化及水解制PGA流程示意圖圖18 PPC結構2.5 煤制聚碳酸亞丙酯（PPC）技術PPC為二氧化碳（CO2）共聚物，對氣體的阻隔性較好，但與芳香族聚碳酸酯相比，PPC分子鏈剛性較弱，質地偏“軟”24。煤基PPC采用煤炭燃燒排放的CO2作為原料，具體生產工藝為CO2在催化劑作

36、用下與環氧丙烷發生共聚反應生成PPC。CO2與環氧丙烷聚合的催化劑主要包括有機金屬化合物、稀土化合物以及配位金屬絡合物25,26。該技術是降低碳排放、提高碳利用率的有效途徑，碳捕集技術的進步也推動了煤基PPC產業的發展。15煤基生物可降解塑料產業白皮書圖19 煤制PPC流程示意圖圖20 PCL結構式2.6 煤制聚己內酯（PCL）技術PCL是一種熱塑性脂肪族聚酯，具有良好的力學性能、共混兼容性、生物相容性及生物可降解性。PCL的制備方法包括縮聚法和開環聚合法?？s聚法以羥基羧酸或二酸或二酯為原料聚合生成PCL，但該方法反應時間較長，生產成本較高，產品分子量不易控制。開環聚合法以-己內酯為原料單體，

37、在金屬有機化合物（如四苯基錫）做催化劑、二羥基或三羥基做引發劑條件下開環聚合鏈式反應合成PCL，該方法更為高效可控，對產物PCL的分子量分布及分子結構能實現精確調控，是目前合成PCL的首選方法。開環聚合法的原料單體-己內酯，在工業上通常采用石油苯經環己酮氧化制得。此外苯（加氫苯）亦可通過粗苯加氫工藝，以煤炭焦化副產物制得。近年來隨著煉化一體化企業產能擴張，石油苯新增產能釋放，而煤基加氫苯受到原料及政策方面限制，產能增量趨緩，2021年加氫苯所占市場份額僅為19%。同時加氫苯上游原料（粗苯）短缺導致價格上行，加氫苯生產成本負擔加劇。因此，與石油路線相比，目前煤基路線生產PCL的原料供應量及經濟性

38、尚不具有優勢。16煤基生物可降解塑料產業白皮書圖21 煤制PCL流程示意圖圖22 煤制生物可降解塑料工藝流程17煤基生物可降解塑料產業白皮書3.煤基生物可降解塑料的性能及應用領域如表4所示，不同生物可降解塑料在使用性能上各有其優缺點，它們的應用領域既有一定的重合又各有其特點和側重。PGA具有極強的氣體阻隔性和較高的力學強度，并且生物相容性和生物可降解性能優異。但其斷裂韌性相對較低，并且由于PGA的熔點（220-230）與分解溫度（255）比較接近，加工成型的難度較大。PGA主要應用于包裝、農用薄膜、特種工程塑料領域。在生物醫療領域，PGA還可用于骨折的內固定、組織工程的修復材料、外科手術縫合線

39、和藥物控制釋放體等。PBS具有良好的熱穩定性，拉伸強度與斷裂伸長率與傳統塑料PP和PE相當，但作為脂肪族聚酯，其力學強度相對較低，主要應用于包裝、嬰兒尿布、一次性醫療用品、農用材料、環保材料等領域。PBST是在PBS的基礎上，原料中增加了對苯二甲酸，在PBS柔性的脂肪鏈段上增加了剛性芳香鏈段，與PBS相比，PBST結晶度更低，韌性、拉伸強度、熱穩定性更好，斷裂伸長率顯著增加。其應用領域包括一次性日用品、包裝材料、塑料袋、農用薄膜等。PPC具有良好的生物降解性能，但其屬于非晶聚合物，無固定熔融溫度，玻璃化轉變溫度較低，僅有35左右，因此其溫度上限較低。除此之外，PPC的力學性能也不高。受限于溫度

40、和力學性能，PPC使用范圍受到限制，通常需對PPC進行改性以增加力學強度和熱穩定性。經改性后，PPC可應用于低溫包裝材料、薄膜制品、一次性餐具、一次性醫療用品等。PCL為分子量較低的無色結晶固體，分解溫度為350，熱穩定性、水解穩定性和低溫特性優良，生物相容性好。此外，其拉伸強度低，可恢復形變大，容易加工成型。但因其具有超低的玻璃化轉化溫度（-60）和低熔點（63），在使用溫度和應用領域上受到了一定的限制。PCL可應用于生物醫療（控釋藥物載體、手術縫合線、醫用造型材料）、工業、美術造型材料、玩具等。PCL的高結晶性及低熔點能使薄膜無需太高的活化溫度即可產生粘性，從而有利于提升薄膜材料的熱封性。

41、這一良好特性有望使PCL在超市購物袋、環保包裝材料、保護膜基材等方面，作為熱封性功能層使用。再加上PCL材料具有獨特地形狀記憶功能，經過多次彎折后，可以有效減少材料折痕的產生。18煤基生物可降解塑料產業白皮書27 M.B.Anunciado,D.G.Hayes,A.F.Astner,L.C.Wadsworth,C.D.Cowan-Banker,J.E.Liquet y Gonzalez,J.M.DeBruyn,Effect of environmental weathering on biodegradation of biodegradable plastic mulch films und

42、er ambient soil and composting conditions,Journal of Polymers and the Environment 29(2021)2916-2931.28 T.Narancic,S.Verstichel,S.R.Chaganti,L.Morales-Gamez,S.T.Kenny,B.D.Wilde,R.B.Padamati,K.E.OConnor,Biodegradable plastic blends create new possibilities for end-of-life management of plastics but th

43、ey are not a panacea for plastic pollution,Environmental Science&Technology 52(2018)10441-10452.29 K.JimJem,Bowen Tan.Advanced Industrial and Engineering Polymer Research,2020,3:60-70:1-930 譚博雯(Tan B)，孫朝陽(Sun CY)，計揚(Ji Y).中國塑料,2021,35(10):137-146.31 Nur Fazreen Alias,Msc K.Iku Marsilla,Ph D.Processe

44、s and characterization for biobased polymers from polybutylenesuccinate,2021:151-170.32 Dr.Gareth Ross,Dr.Sukunya Ross and Professor Brian J.Tighe,Bioplastics:New Routes,New Products,2017:631-652.33 Zheng C，Zhu GX，Shi Y，Liu LZ，M Q，Zhang W,Han L.Materials Chemistry and Physics,2021，260:124-183.34 G.C

45、ama,D.E.Mogosanu,A.Houben,P.Dubruel,Science and Principles of Biodegradable and Bioresorbable Medical Polymers,2017，3:79-105.35 Middleton,J.C.,Tipton,A.J.Biomaterials,2000，21(23):2335-2346.36 M.Dziadek,E.Menaszek，B.Zagrajczuk,J.Pawlik,K.Cholewa-Kowalska.Mater.Sci.Eng.C,2015，56:9-21.37 Jiao J,Zeng XB

46、,Huang XB,Advanced Industrial and Engineering Polymer Research 2020,3:19-26.PBAT作為脂肪族/芳香族共聚酯，綜合了脂肪族及芳香族聚酯的性能優勢，在幾種生物可降解塑料中綜合性能相對較好，是目前應用最為廣泛的品類。PBAT的結晶度為30%，低于傳統塑料PP、PE及其它生物可降解塑料，因而其韌性、延展性更強，斷裂伸長率更高，也有較好的熱穩定性和抗沖擊性能。其應用領域涵蓋包裝膜袋、化妝品瓶或藥品瓶、一次性餐具、一次性醫療用品、生物醫用高分子材料、農用薄膜等領域。此外，除了PGA，其他幾種生物可降解塑料都需要在特定的好氧堆肥條

47、件下才能實現降解，且不同堆肥條件對降解速度影響很大。例如PBAT僅可在工業堆肥條件（58C）下才能達到較高的降解率（90天降解50-60%）27。PBS在相同條件下207天能降解92%，在家庭堆肥條件（28C）下365 天僅能降解不到20%，而在厭氧條件下則幾乎不降解28。不僅如此，除了PGA在海洋常規環境下能達到和纖維素同等的降解速度，其他幾種生物可降解塑料在海洋水體中的降解速度十分緩慢。實施品類PGA29-30PBS31-32PBST11,33PPCPCL34-36PBAT37結晶度(%)5233-4518-4530玻璃化轉變溫度()35-40-45-10-1530-41-60-30熔點(

48、)220-230114-115120-130-56-65115-125分解溫度()255400377180-220350350拉伸強度(MPa)115333030-4010.5-16.121斷裂伸長率(%)16.427070023.1(25)800-1000670氣體阻隔性優良良優良良應用領域包裝、農業、醫療等透明性良良良優良良表4 生物可降解塑料性能包裝、農業、醫療等包裝、日用品、農業等低溫包裝、日用品、醫療等醫療、造型材料、玩具等包裝、日用品、農業等19煤基生物可降解塑料產業白皮書4.煤基生物可降解塑料產業發展現狀隨著全球對解決塑料污染問題的訴求越來越強烈，生物可降解塑料迎來了重要的發展機

49、遇。得益于廣闊的應用前景和政策驅動，我國生物可降解塑料產業整體呈現快速發展態勢。發展煤基生物可降解塑料產業，是立足我國資源稟賦，推動煤炭清潔高效利用，充分發揮煤炭物質屬性的有效途徑，正面臨著巨大的發展機遇和廣闊的發展前景。4.1 PBAT：規劃產能快速增長PBAT因兼具脂肪族和芳香族的性能優勢，具有良好的熱穩定性、力學性能和加工性能，又具有優良的生物降解性，是目前市場認可度最高的可降解塑料品類之一。2019年之前，國內PBAT發展較慢，隨著2020年“禁塑令”的發布，行業發展明顯提速，2020年PBAT產量激增至13萬噸，同比增長233.3%。近兩年國內PBAT生產企業持續擴大產能，2022年

50、中國PBAT產量約33.3萬噸，同比增長89.2%。目前，我國已經基本掌握PBAT的生產技術，采用酯化縮聚反應進行工業化制備，并且隨著技術的逐漸進步，成本可能進一步降低。PBAT的低技術壁壘吸引了眾多中小企業的進入，隨之而來的是日益激烈的競爭，行業集中度相對較低。2.1 2.4 2.9 3.4 3.9 13 17.6 33.3 14.3%20.8%17.2%14.7%233.3%35.4%89.2%0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 5 10 15 20 25 30 35 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2015-2022年中國PBAT產量統

51、計 產量（萬噸）同比增長（%）圖23 2015-2022年中國PBAT產量統計38 38 科源產業基金基于中國合成樹脂協會生物降解樹脂分會數據整理20煤基生物可降解塑料產業白皮書強勁的市場需求促使PBAT規劃產能呈快速增長趨勢。據筆者統計，2022年國內PBAT已投產產能124萬噸，其中產能規模較大的為金發科技和藍山屯河，分別為18萬噸/年和12萬噸/年。同時在建項目產能133.5萬噸/年。已建成項目中，煤基PBAT產能為26萬噸/年。隨著PBAT產業被列入西部地區鼓勵類產業目錄享受稅收優惠政策，不少煤炭資源豐富地區的企業紛紛布局煤制PBAT項目，如重慶鴻慶達在四川建設20萬噸/年煤基PBAT

52、項目，內蒙古烏海市引進實施三維、華恒、廣錦、君正等多個煤基PBAT新材料項目，依托烏海市煤化工、乙炔化工優勢資源，正著力打造具有全國影響力、競爭力和市場話語權的煤基生物可降解材料產業基地。目前在建的煤基PBAT項目產能約72萬噸/年，擬建煤基PBAT項目產能約254萬噸/年，未來在建及擬建煤基PBAT項目產能完全釋放，總產能將超過300萬噸/年。我國PBAT主要生產企業及產能如表5所示。圖24 2022年中國PBAT產能占比分布情況38 2022年中國PBAT產能占比分布情況 金發科技 藍山屯河 東華科技 睿安生物 萬華化學 華陽集團 彤程新材 昊圖新材 長鴻高科 其他 企 業生產地區原料來源

53、產能(萬噸/年）備 注藍山屯河新疆煤基12已建成華陽集團山西煤基6已建成昊源化工安徽外采6已建成彤程新材上海煤基6已建成表5 國內PBAT主要生產企業及產能21煤基生物可降解塑料產業白皮書企 業生產地區原料來源產能(萬噸/年）備 注金輝兆隆山西煤基6在建2已建成廣錦新材料內蒙古煤基30在建重慶鴻慶達四川煤基20在建華恒能源科技內蒙古煤基6在建三維新材料內蒙古煤基10在建山東瑞豐山東外采6已建成浙江華峰浙江外采3已建成湖南宇新廣東石油基6已建成寧波長鴻浙江外采6已建成金發科技廣東外采18已建成江蘇和利時江蘇外采1已建成康輝石化遼寧石油基3已建成山東道恩山東外采6已建成山東睿安山東石油基6已建成甘

54、肅莫高甘肅外采2已建成新疆維格瑞新疆天然氣基12在建四川萬華四川天然氣基6已建成中化學東華天業新疆天然氣基10已建成湖北宜化湖北外采6在建新疆曙光綠華新疆天然氣基12在建中科啟程海南外采10在建南通龍達江蘇外采0.5在建揚州逸普新疆天然氣基9在建儀征化纖江蘇石油基1已建成恒通高新材料河南外采12在建恒通化工河南外采12已建成金丹科技河南外采6已建成22煤基生物可降解塑料產業白皮書據中國合成樹脂協會生物降解樹脂分會統計，2025年PBAT類樹脂規劃產能約達1500萬噸/年。PBAT價格波動較大，下游需求未完全打開。自2020年“禁塑令”推出后，PBAT需求大幅上升由于供需錯配，PBAT價格呈現持

55、續上升的態勢，最高達到3.5萬元/噸。PBAT價格高企，盈利能力大幅上升，大量企業涌入PBAT 行業，產能隨之大幅增長，但近兩年需求市場受疫情影響，疊加政策推進力度不及預期，導致PBAT市場價格持續下滑。目前主流牌號的均價已降至1.3-1.5萬元/噸，部分公司市場價甚至低于出廠價。目前PBAT類樹脂的產能已經遠遠大于市場需求，而且隨著時間的推移，過剩產能的份額會越來越大。39 百川盈孚圖25 我國PBAT市場均價變動39 4.2 PGA：煤基生產工藝落地，產能放量在即由于傳統工藝的諸多問題，PGA一直沒有實現大規模工業化生產，截止至2022年7月，我國聚乙醇酸產能僅0.48萬噸。近年來，國內煤

56、制乙二醇產業由于高庫存引發長期大幅虧損，促使部分企業利用生產裝置轉產PGA向可降解塑料產業鏈延伸。上海浦景化工自2010年開始自主研發煤制PGA生產技術，并率先完成技術突破，其關鍵技術的突破主要來自兩點。其一是DMO加氫還原制乙醇酸甲酯的突破，這一步反應中草酸二甲酯的轉化率和乙醇酸酯的選擇性是打通煤基PGA合成路線的關鍵。從專利公布的實施例的數據來看，浦景化工研制的幾種Ag-M/SiO2型催化劑可將乙醇酸收率提升至93%以上。其二是在PGA合成兩步法上的工藝優化。浦景化工在兩步PGA合成法的連續化和規?；矫鎸崿F了多項技術改進與突破，全面覆蓋預聚合、成環、精餾分離和開環聚合等工藝步驟，使得大規

57、模連續化生產成為可能。23煤基生物可降解塑料產業白皮書隨著我國自主研發的煤基工藝路線的落地，PGA的生產成本明顯降低，生產規模也開始快速擴大。2022年9月19日，國家能源集團榆林化工公司5萬噸/年聚乙醇酸（PGA）生物可降解材料示范項目正式建成投產，是世界首套萬噸級煤基PGA生產裝置。項目采用國家能源集團自主知識產權技術上海浦景化工技術，關鍵設備全部國產化。該項目的正式投產標志著PGA在國內將正式步入大規模低成本生產階段。截止2022年，國內已有PGA產能近11萬噸/年，主要包括榆林化工放量5萬噸/年的產能，中石化湖北化肥分公司的5萬噸/年PGA產能也實現投產，該項目也使用從上海浦景化工引進

58、的煤基PGA生產路線。預計到2026年我國將新增80萬噸PGA產能。最大的產能增長點來自中國石化長城能源化工的兩期共50萬噸/年的PGA項目，同樣引入了上海浦景化工的煤基路線，一期年產20萬噸預計于2024放量，二期30萬噸年產量預計在26年放量。寧夏鯤鵬清潔能源和國能蒙西煤化工也各自有10萬噸/年的新增PGA產能規劃。此外，中國科學院大連化學物理研究所甲縮醛羰基化制甲氧基乙酸甲酯及水解制乙醇酸甲酯技術工業化進程也在逐步加快，我國煤制PGA產能放量在即。企 業在建/擬建產能（萬噸/年）計劃投產時間生產地區國家能源集團神華榆林能源化工有限公司52022陜西榆林中國石油化工股份有限公司湖北化肥分公

59、司52022湖北宜昌寧夏鯤鵬清潔能源有限公司10擬建寧夏寧東中國石化長城能源化工(貴州)有限公司1期202024貴州畢節中國石化長城能源化工(貴州)有限公司2期302026貴州畢節國能蒙西煤化工股份有限公司102025鄂爾多斯通遼金煤0.32018江蘇丹化科技0.32017江蘇表6 我國PGA產能建設規劃24煤基生物可降解塑料產業白皮書4.3 PPC：產能技術全球領先，物理性能偏弱，市占率有待提升PPC是以二氧化碳和環氧丙烷為原料合成的一種完全可降解的環保塑料，既解決了塑料白色污染的問題，又有效延伸了環氧乙烷和環氧丙烷產業鏈，更重要的是利用二氧化碳直接制備有機高分子材料，具有廣闊的發展前景，因

60、而受到廣泛關注。我國PPC行業研究起步較晚，于上世紀90年才開始相關研究。中國科學院長春化學研究所是國內聚碳酸亞丙酯重要研究機構，并且也是國內首先工業化的研發機構。同時，中山大學孟躍中教授團隊、蘭化所等單位擁有PPC技術儲備以及技術領先，當前國內PPC技術全球領先，產能較大，是全球最大的生產國。目前國內PPC主要生產企業包括博大東方新型化工、山東聯創、聯泓新材、中科金龍化工、河南天冠等，截止2021年12月，我國PPC已有產能約15萬噸/年左右。據統計，十四五期間，國內有多家企業計劃建設PPC，規劃產能達到68萬噸/年。吉林博大東方規劃產能30萬噸/年，一期5萬噸/年2021年上半年投產，二期

61、項目計劃在2025年前后投產，該項目投產后，將成為國內工業化規模最大的PPC項目。2021年12月，聯泓新科已與中國科學院長春應用化學研究所簽署了合作研發基于第四代催化劑的二氧化碳基生物可降解材料（PPC）超臨界聚合工業化技術合作協議。雙方將共同開發基于多核鋅系催化劑的聚碳酸亞丙酯超臨界聚合工業化技術，同意開展全面技術合作，并由控股子公司聯泓格潤（山東）新材料有限公司建設5萬噸/年PPC工業化生產線。企 業現有產能（萬噸/年）生產地區山東聯創股份67.5中山大學吉林博大東方530中國科學院長春化學研究所江蘇中科金龍2.210-南陽中聚天冠1.52.5中山大學河北中煤旭陽能源-3-茂名天源石化-

62、10中山大學聯泓新材-5中國科學院長春化學研究所表7 我國PPC已有產能分布規劃產能（萬噸/年）25煤基生物可降解塑料產業白皮書我國生物可降解塑料市場規模龐大，競品種類繁多，由于力學和耐熱性能較差，目前PPC市場需求相對較低，在我國生物可降解塑料產業中占比僅有6%左右。未來PPC企業需要改性產品，提升產品的力學、耐熱性能。4.4 PBS、PBST、PCL：受原材料及技術成熟度限制，國內產能規模較小國內PBS、PBST及PCL因原材料限制及技術成熟度等原因產能較少。煤基PBS及PBST項目目前已有河南能化鶴壁煤化工、美瑞新材料等企業在規劃布局。4.5 綜合比較受2021年以來暴增的市場需求量刺激

63、，我國煤基PBAT增長勢頭迅猛。在目前已有報道的擬建煤基生物可降解塑料項目中，煤基PBAT的項目數量及規模均領先于其他幾種煤基生物可降解塑料，產能釋放潛力最大（見圖26）。加上以石油、天然氣為原料生產的項目，目前已建、在建及擬建項目產能如完全釋放后，未來我國化石基生物可降解塑料總產能或可接近2000萬噸/年。其中PBAT產業將是絕對的主力，其產能占比預計達到88.5%（見圖27）。圖26 我國煤基生物可降解塑料擬建項目產能（萬噸）26煤基生物可降解塑料產業白皮書國內已建成及在建的煤基生物可降解塑料項目遍布內蒙古、四川、新疆等10個地區（見圖28），產能較為分散且生產規模普遍偏小，大部分項目產能

64、小于10萬噸/年。圖27 未來我國化石基生物可降解塑料產能分布預測圖28 我國已建成及在建的煤基生物可降解塑料產能區域分布（萬噸27煤基生物可降解塑料產業白皮書5.煤基生物可降解塑料生產成本分析5.1 BDO單體生產成本BDO是生產PBAT、PBS、PBST等生物可降解塑料的重要單體，其主要合成路線（煤基路線及石油基路線）的生產成本如表8所示。成本因素甲醇一 主要原輔材料單價數量412500單價單位炔 醛 法順 酐 法元/噸消耗量（噸/Nm3/kWh）0.89成本（元）消耗量（噸/Nm3/kWh）成本（元）22250.055137.5電石4170元/噸0.913794.7-順酐13000元/噸

65、-1.1414820氫氣11000元/噸0.066600.151650催化劑-606-498人員及其他-72-54噸產品生產成本小計7285.717105.5小計2118.841354.439476.5418513.93新鮮水二 主要公用工程三 其他成本6元/噸1911411.569循環水0.16元/噸715114.437059.2電0.65元/kWh550357.5356231.4蒸汽180元/噸8.515305.5990氮氣0.2元/Nm32.20.4412.42.48儀表空氣0.1元/Nm3252.523.52.35表8 煤基及石油基路線噸BDO生產成本比較40 40 丁二醇工業化生產技

66、術方案對比分析研究D,楊亮，西北大學碩士學位論文41 RCES大連化物所能源戰略研究中心技術平臺數據28煤基生物可降解塑料產業白皮書42 生產一噸PPC（聚碳酸亞丙酯）能賺多少錢https:/ 2021年中國生物降解塑料產業全景圖譜，前瞻產業研究院，https:/ 生產一噸聚乳酸（PLA）能賺多少錢？https:/ 一文帶你了解可降解塑料PAL和PBAT行業發展異同，https:/ 生產一噸PHA（聚羥基脂肪酸酯）能賺多少錢？https:/ 煤基生物可降解塑料生產成本鑒于煤基與石油基路線制BDO的明顯成本差異，采用煤基路線生產PBAT、PBS、PBST等生物可降解塑料比石油基路線更具有成本優勢

67、。以PBAT為例，按照生產1噸PBAT需要0.54噸煤基BDO、0.4噸AA和0.37噸PTA計，煤基路線生產PBAT的成本約為1.2萬元/噸左右，石油基路線生產PBAT的成本則高達1.7萬元/噸左右。生產PGA的主要原料是草酸二甲酯（DMO），得益于國內煤制乙二醇聯產DMO技術及產能的優勢，DMO供應充足且價格相對平穩，再加上催化劑、氫氣等成本，PGA的生產成本約為1.1萬元/噸左右。生產1噸PPC需要0.2-0.4噸二氧化碳，0.6-0.7噸環氧丙烷和0.1-0.2噸引發劑聚醚，其成本也在1.1萬元/噸左右42。我國PCL主要依賴進口，工業化應用及相關技術經濟性數據較少，但隨著我國生物可降

68、解塑料合成技術和關鍵催化劑的不斷突破，PCL等更多品類的產業化步伐必將加快。未來，隨著我國煤制芳烴技術的不斷成熟，大批量低成本煤基芳烴的產出也必將為煤基PCL帶來發展機遇。我國現有、在建及擬建產能均以化石基可降解塑料為主，其次是生物基可降解塑料。2020年我國已有化石基及生物基可降解塑料產能占比分別為80%和20%，在建及擬建產能中，二者占比分別為65%和35%43（見圖29）。作為可降解塑料的重要組成部分，生物基可降解塑料也面臨較高的成本壓力。例如生物基可降解塑料中產能最高的聚乳酸（PLA），其生產成本在1.5-1.6萬元之間44,45，聚羥基脂肪酸酯（PHA）的生產成本更是高達2萬元以上4

69、6，均高于煤基PBAT等煤基可降解塑料的生產成本。雖然煤基生物可降解塑料相較石油基和生物基可降解塑料，更具成本優勢，但整體上其生產成本還是高于傳統塑料聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等的生產成本（見圖30）。29煤基生物可降解塑料產業白皮書圖29 2020年中國生物可降解塑料產能結構（%）圖30 生物可降解塑料與傳統塑料生產成本比較（萬元）30煤基生物可降解塑料產業白皮書6.煤基生物可降解塑料產業發展存在的問題6.1 成本較高生物可降解塑料產業屬于新興產業，目前大部分企業的裝置規模普遍較小，原材料單耗較高，再加上前期政策執行效果不及預期，致使產能利用率較低。另外，隨著國家對塑料污染治理工作的不斷

70、推進，使生物可降解塑料的原材料需求翻倍增長，價格不斷攀升。因此，雖然我國煤基生物可降解塑料相較于石油基和生物基品類更具有成本優勢，但還是面臨整個生物可降解塑料產業的共性問題：生產成本高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等傳統塑料，阻礙了其對傳統塑料的市場化替代。6.2 現有回收處理體系不配套目前除PGA外，多數生物可降解塑料的降解條件仍較為苛刻，只有通過家庭堆肥或工業堆肥獲得持續的高溫和高濕度等，才能實現相對快速的降解。而在垃圾填埋場或自然界中，它們仍需要很長的時間才能降解，因此需將它們與常規塑料或其他垃圾區別回收，在特定條件下處理，而我國現有的垃圾回收處理體系與之不配套。我國目前回收處理仍以填埋和焚

71、燒為主，堆肥廠等后端處理設施未普及。根據中國統計年鑒2021，2020年我國城市垃圾清運和處理主要采取填埋、焚燒、其他三種方式，采取其他方式進行無害化處理的廠數為180座(14.0%)，其他方式處理量占比約4.6%，可見我國堆肥處理能力低于總量的4.6%。6.3 產品性能需進一步提升目前多數生物可降解塑料品類均不同程度地存在包括力學強度低、耐水性差、質地軟、易于變形、存放穩定性及熱穩定性差、溶劑耐受度低、加工難度大等缺陷，無法像傳統塑料一樣滿足各種消費需求。此外，降解速度也亟需提升。除了在常規自然環境中降解緩慢之外，多數生物可降解塑料一旦進入海洋，由于缺少適于降解的環境條件（溫度、濕度、含氧量

72、、pH值等），在海水中的年降解率不到2%，要達到完全降解需要幾十年甚至上百年的時間，無法從根本上解決海洋塑料垃圾污染的問題。6.4 生產過程的綠色化問題作為煤化工產業鏈的延伸，煤制可降解塑料產業正向著上下游原材料一體化方向發展，31煤基生物可降解塑料產業白皮書6.1 成本較高生物可降解塑料產業屬于新興產業，目前大部分企業的裝置規模普遍較小，原材料單耗較高，再加上前期政策執行效果不及預期，致使產能利用率較低。另外，隨著國家對塑料污染治理工作的不斷推進，使生物可降解塑料的原材料需求翻倍增長，價格不斷攀升。因此，雖然我國煤基生物可降解塑料相較于石油基和生物基品類更具有成本優勢，但還是面臨整個生物可降

73、解塑料產業的共性問題：生產成本高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等傳統塑料，阻礙了其對傳統塑料的市場化替代。6.2 現有回收處理體系不配套目前除PGA外，多數生物可降解塑料的降解條件仍較為苛刻，只有通過家庭堆肥或工業堆肥獲得持續的高溫和高濕度等，才能實現相對快速的降解。而在垃圾填埋場或自然界中，它們仍需要很長的時間才能降解，因此需將它們與常規塑料或其他垃圾區別回收，在特定條件下處理，而我國現有的垃圾回收處理體系與之不配套。我國目前回收處理仍以填埋和焚燒為主，堆肥廠等后端處理設施未普及。根據中國統計年鑒2021，2020年我國城市垃圾清運和處理主要采取填埋、焚燒、其他三種方式，采取其他方式進行無害化處

74、理的廠數為180座(14.0%)，其他方式處理量占比約4.6%，可見我國堆肥處理能力低于總量的4.6%。6.3 產品性能需進一步提升目前多數生物可降解塑料品類均不同程度地存在包括力學強度低、耐水性差、質地軟、易于變形、存放穩定性及熱穩定性差、溶劑耐受度低、加工難度大等缺陷，無法像傳統塑料一樣滿足各種消費需求。此外，降解速度也亟需提升。除了在常規自然環境中降解緩慢之外，多數生物可降解塑料一旦進入海洋，由于缺少適于降解的環境條件（溫度、濕度、含氧量、pH值等），在海水中的年降解率不到2%，要達到完全降解需要幾十年甚至上百年的時間，無法從根本上解決海洋塑料垃圾污染的問題。6.4 生產過程的綠色化問題

75、作為煤化工產業鏈的延伸，煤制可降解塑料產業正向著上下游原材料一體化方向發展，個別品類的生產過程也涉及到高污染、高能耗等問題，不僅導致資源能源過度消耗，還會對生態環境質量造成巨大壓力。如炔醛法制煤基PBAT、PBS及PBST使用的原料乙炔大多是采用煤-電石-乙炔路線獲得，然而電石是單位生產能耗極高的化工產品之一。高能耗也意味著高碳排放，如何節能減排，推動煤制可降解塑料行業向綠色化、清潔化方向發展，是當前面臨的重要問題，也是推動技術革新進步、企業轉型升級的關鍵契機。6.5 產能布局分散，結構性矛盾突出目前煤基生物可降解塑料布局多數集中在煤基PBAT，但我國PBAT規劃產能已經遠高于市場需求，如繼續

76、盲目投資建設，將導致過剩產能份額日益增大，致使行業惡性競爭，最終尾部公司或將淘汰出局。與之相對的是PGA等應用于醫療器械、組織工程、特種工程塑料領域的高端產品，以及煤基PBST等與煤基PBAT性能互補的差異化產品，發展相對較慢，企業規模小且分散，市場集中度低，無法實現規模效應。32煤基生物可降解塑料產業白皮書7.發展建議7.1 多措并舉實現降本增效（1）企業間應加強上下游產業鏈戰略合作，保證原材料的穩定供應，或利用地區資源優勢，產能匹配一體化運作，提高原材料自給自足能力。（2）通過革新設備、工藝或采用更為高效的催化劑等方法來增加產能。（3）通過合理安排生產計劃，提高資源、能源利用率，提高人員效

77、率等方法來降低損耗。（4）積極貫徹落實國家限塑政策，加快生物可降解塑料替代進程，增加企業營收，激勵企業持續加大技術改造投入。通過多種方式降低生產成本，拉動消費增長，推進產業升級，實現整個行業的良性循環和健康發展。7.2 建立完善相應回收處理體系加快完善垃圾分類制度，指導公眾正確進行塑料垃圾分類；建立健全分類回收體系，明確生物可降解塑料的分類回收方法；補充完善分類處理鏈條，推進配套的末端處置基礎設施建設，以妥善進行統一規范的回收及堆肥處理。7.3 加大創新力度，提升產品性能苛刻的降解條件使煤基生物可降解塑料的實際應用效果遭到質疑。PGA雖可在常規環境及海水中較快降解，但可加工性不強，尚不能完美替

78、代傳統塑料。針對煤基生物可降解塑料降解特性和使用性能亟待提升的問題，一是應加大創新力度，鼓勵方法創新，根據不同品類各自的特點采取個性化加工方案，如在煤基PBAT中摻入PGA使用，所得復合材料既可以有效提升氣體阻隔性能和降解速度，又可以改善其機械加工性能，并可通過改變兩種材料的添加比例來調控其韌性、拉伸強度等以適應不同應用場景。二是可對原有品類進行改性，可采取的方法包括填充改性、合金化改性、共聚改性等，既可以彌補其性能缺陷，又可以減少高成本原料用量，降低單耗成本。三是強化原始創新，開發出更具潛力的單體，以此為原料合成的煤基生物可降解塑料新品類旨在實現以下功能：能夠平衡降解速度和儲存穩定性兩個對立

79、因素；降解條件更為溫和；同樣適于海洋微生物環境降解。同時開展關鍵技術創新，相應研發出具有針對性的高效催化劑、單體縮合技術和配套工藝。33煤基生物可降解塑料產業白皮書7.4 注重技術迭代和多能融合，堅持綠色發展煤制可降解塑料生產過程的節能減排將伴隨著先進技術的不斷涌現和落后技術的逐漸淘汰。煤制電石已經成為制約煤制PBAT、PBS及PBST產業發展的關鍵一環。對這一環節可采取的節能減排措施包括工藝和設備升級、過程清潔化技術、電石爐氣和電石爐灰的回收利用、余熱余壓利用、使用精料降低電耗、減少輔助材料消耗、改進保溫材料降低熱損失等。即便如此，對這一極高能耗生產過程，國家政策是嚴格管控新增產能，并限制存

80、量產能開工。隨著新建煤基PBAT產能的不斷投放，未來將面臨電石原料供應支持不了煤基PBAT新增產能的局面。作為替代路線，應加快煤制油、煤制烯烴副產C4制BDO技術的研發與應用，拓寬煤基PBAT的原料來源。綠色氫能的注入，為PGA的生產提供了一條更加低碳環保的新路：利用CO2和綠氫生產PGA。首先利用可再生能源（綠電）生產綠氫，再以CO2和綠氫為原料生產甲醇，甲醇經甲醛生產乙交酯，最后乙交酯開環聚合制備PGA（見圖31）。該路線可在節約煤炭資源、消納可再生能源的同時，對煤炭燃燒、煤化工等能源利用方式排放的CO2進行資源化利用，兼具經濟效益和減排效益。隨著各重點環節技術的不斷進步，未來有望成為具有

81、競爭力的生產途徑。圖31 CO2和綠氫制PGA路線34煤基生物可降解塑料產業白皮書7.5 加強宏觀調控，形成全局性、系統化發展布局煤制可降解塑料是立足煤炭主體地位、推進煤炭消費轉型升級的重要途徑。為提升該行業的核心競爭力，需加強統籌布局。針對PBAT類項目建設勢頭迅猛、供大于求矛盾凸顯的問題，對于已投產企業，一方面應根據市場需求合理規劃開工率和產量，以避免產能過剩造成市場供需失調，進而引發惡性競爭。另一方面，開辟新途徑增加市場對PBAT的消納能力?？刹扇〉拇胧┌ǎ海?）加強研發創新，提高PBAT產品應用性能，避免被競爭產品取代；（2）探索PBAT新用途，開拓新市場和新領域；（3）目光瞄向國際

82、市場。國際上生產PBAT的企業只有巴斯夫和意大利Novoment等，目前多國紛紛出臺“限塑”“禁塑”政策，對PBAT等產品的需求不斷增加，行業應抓住機遇著力打開國際市場。對于計劃投資的企業，建議謹慎投資PBAT類項目，應合理引導轉向PGA、PBS、PBST等其他高端化、多元化產品，對PCL等國內技術尚不成熟的品類加大技術研發投入和政策扶持力度，著力攻克技術壁壘，加快掌握自主核心技術，加快產業化和市場化進程，體現差異化競爭優勢。在規劃建設中，應注重上下游原料供應一體化發展、整合中小企業產能、整合可以利用的煤化工生產裝置、副產品和余熱余氣資源，提高能源資源利用率，形成區域規模經濟，實現可持續發展。

83、35煤基生物可降解塑料產業白皮書關于我們中國科學院大連化學物理研究所低碳戰略研究中心中心主要圍繞國家能源領域重大需求，開展以技術為基礎的具有中國科學院特色的能源戰略研究工作。中心通過構建以技術為基礎，以數據、分析、模型為手段的能源戰略體系，通過推進科學技術與國家需求、產業發展及各級規劃的有效銜接，促進科技成果轉化與戰略成果產出，服務研究所重大決策，服務中國科學院能源戰略制定，服務區域及國家的能源規劃制定，助力于清潔低碳、安全高效的現代能源體系構建和“碳達峰”、“碳中和”目標的實現。中心也是中國科學院潔凈能源創新研究院的低碳戰略研究中心，獲批遼寧科技創新發展智庫首批研究基地、大連市首批重點新興智

84、庫，擁有一批國內外頂尖的院士專家咨詢團隊。先后承擔了多項國家規劃的編制工作和中國科學院、中國工程院能源戰略研究課題；代表中國工程院與法國國家技術研究院共同開展中法氫能戰略研究項目，參與了國際工程院聯盟全球能源終端用戶脫碳研究等；牽頭負責開展榆林國家級能源革命創新示范區、寧東煤化工基地及山東、山西、河南、海南、遼寧等區域能源產業戰略規劃項目。此外，中心與中國科學院武漢文獻情報中心、中國科學院高等研究院、中國建材聯合會、商湯科技、中材節能、恒力石化、華新水泥、鞍鋼等研究機構、行業協會、頭部企業也保持了密切的合作?？圃串a業基金科源產業基金，由中國科學院大連化物所、豫資控股等多方發起設立，秉承“科技創新，產業升級”理念，致力于科技成果轉移轉化。在“雙碳”戰略大背景下，持續關注能源革命、智能革命領域，攜手諸多產業龍頭，布局投資產業鏈優質項目，以科技創新引領產業升級，以產業場景促進科技落地，持續推動科技、產業雙向賦能，構建多元化、多層次、多渠道的科技金融產業復合創新生態體系。