一个绝对亿万级生态大产业,央企巨头10年前就已开始布局

2022-02-09 18:37:22 制造界 微信号 

来源:制造界(ID:baixiuo1)

作者:谭小米

图片来源:图虫创意

1、生物基新材料PLA,万亿级“生态塑料”大产业

21世纪初,“塑料”被世界环境组织评为“20世纪人类最糟糕的发明”。100年前发明的塑料,至少要等300多年才能降解,地球承受着严重的白色污染。2018年全球掀起了一场声势浩大的“禁塑、限塑”热潮。根据联合国环境署2018年发布的报告《一次性塑料:可持续发展路线图》(Single-use Plastics: A roadmap for Sustainability),目前全球有127个国家和地区颁布了针对塑料袋、包装材料、一次性塑料管等塑料制品的限塑令/禁塑令。但是塑料应用非常广泛,涉及飞机、汽车、手机、电脑、食物饮料包装、医疗器械等多领域,2018年全球塑料产量高达3.6亿吨,是一个万亿级材料大产业,全球60%以上的塑料需求增长来自于中国经济的增长。

在全球“禁塑”与塑料需求增长相矛盾的大背景下,生物基材料替代成为世界共识的解决方案。 可降解生物基产品聚乳酸(PLA)被认为是21世纪最有希望撼动石油基塑料传统地位的生物基新材料。 聚乳酸(PLA)聚乳酸属于发酵技术,是一种无毒、无刺激的合成高分子材料,原材料主要来自纯天然淀粉(如玉米、大米、小麦)及含淀粉生物质或秸秆纤维素。聚乳酸(PLA)制成的产品除能生物降解外,由于生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,可实现传统石油基化纤(PET等)、化工塑料(PE、PP、PVC)以及聚苯乙烯(PS)、聚苯醚树脂(PPO)高分子材料的全面替代。聚乳酸(PLA)材料功能强大又生态可降解,当属传统塑料最理想的替代品,

目前我国在生物基新材料PLA核心技术及下游应用方面获得重大突破,现已全面掌握了从玉米到乳酸、到聚乳酸的发酵、再到提取聚合技术及下游聚乳酸纤维和聚乳酸塑料制品的全产业链生产技术,并处于世界领先水平。就地区而言,美国是聚乳酸最大的生产基地,其次是中国,我国上市公司中粮生化(000930)、彩虹精化、海正药业(600267)逐步投入相应资金,做强做大生物基新材料,开辟聚乳酸(PLA核心业务。生物基新材料PLA产业前景可期,我国正向这一万亿级生态塑料产业规模加速迈进。

2、生物燃料乙醇,全球最成功的“能源替代”方案

能源安全维系国家安全。20世纪70年代世界石油危机爆发后,能源安全引起全球高度重视,世界各国积极寻找和研发新型能源,诸如风电、光伏、生物质能。建立多元化能源结构,实现能源自给是一个国家经济安全的重要保障。几十年过去了,唯有生物质能在“能源替代”实践中应用最为成功。

国际能源署(IEA)2018年10月发布了《可再生能源2018—分析和预测至2023》,该报告预测生物燃料乙醇是主要增长点,到2023年达到1190亿升(约9400万吨),占生物燃料产量增长的三分之二,而生物柴油和加氢处理植物油(HVO)占剩余部分。英国石油公司的长期监测数据显示,全球生物燃料产量整体保持持续增长,2017年世界生物燃料产量达到84121千吨油当量,同比增长3.5%。其中全球生物燃料乙醇产量增长贡献超60%。

事实上,在欧美等发达国家的生物质能源已是成熟产业,尤其“生物燃料乙醇”率先发展为一个产业化程度最高的绿色能源行业。生物燃料乙醇的成功发展,很大程度上依赖其原材料可再生,包括甘蔗、玉米、木薯、植物纤维素等。从原材料供应、产品应用到汽车研制,生物燃料乙醇已形成了一个完整的供应链,因此生物燃料乙醇被誉为全球最成功的“绿色液体”新型能源。

巴西是世界上最早推行燃料乙醇应用的国家,早在1903年,巴西第一届国会就提出了将生产汽车乙醇作为乙醇的主要工业用途等相关建议,在1925年,巴西就已经掌握了将乙醇作为汽车燃料的技术。1931年,巴西国会颁布法令,明确规定在全国范围内的所有汽油中添加5%的无水乙醇,政府公务用车添加10%的乙醇。此后巴西燃料乙醇产业发展处在一个相对稳定的时期。直到1973年第一世界石油危机爆发,巴西经济遭受重挫,为缓解石油危机带来的巨大压力,巴西将燃料乙醇行业的发展提升到国家战略的层面,1975年推出了世界上最大的化石能源替代方案——“国家燃料乙醇计划”。

此后,巴西大力发展甘蔗优良品种的种植面积,规模庞大的甘蔗产业林,为规模日益扩张的燃料乙醇产业提供源源不断、充足、廉价的原材料。另外,巴西政府非常重视科研机构、高等院校和企业开展“生物燃料汽车”研发。2003年巴西大众、通用和菲亚特汽车公司通过对汽车发动机的调整改造,正式研制成功了“灵活燃料”汽车,即可以使用乙醇与汽油任何比例调和的混合燃料的汽车。经过40年的努力,巴西成熟地掌握了燃料乙醇的生产和使用技术,所产出的燃料乙醇,90%用于国内替代石油燃料,成功替代 40%-50%的国内汽油需求,巴西为世界提供了最成功的能源替代方案。

美国的燃料乙醇实施略晚于巴西。1979年美国制定了联邦政府的“乙醇发展计划”,正式开启生物质燃料研发生产。在原材料方面,相比巴西广袤的甘蔗林,美国则拥有世界领先的玉米转基因技术,种植面积全球最大。2006年美国玉米乙醇产量首次超过巴西甘蔗乙醇,并一直稳居全球第一。相关统计显示,美国建有200多座生物燃料乙醇工厂,全美国约 40%的玉米用于乙醇生产,玉米乙醇的产能利用率常年稳定在 90%左右,玉米燃料乙醇行业为7万多名工人提供了就业岗位。

2011年,大众、通用、丰田等12家汽车公司研制推出了“灵活燃料”汽车,在动力、加速性能、续航里程等方面已经基本达到同类汽油车水平。今天的美国加油站销售完全可添加10%、15%、30%、50%、70%甚至85%生物燃料乙醇的汽油,且乙醇添加比例越高,价格越便宜,一些车主会因为价格便宜而选择使用掺混高比例乙醇的汽油。在汽车方面,美国2001年以后生产的汽车几乎都能使用乙醇汽油。

我国是贫油国家,又是世界第一石油消费大国,仅2018年中国石油(601857)消费量就到了6.48亿吨,汽油表观消费量约为1.39亿吨。2017年国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。根据方案,在2020年在全国范围内推广车用乙醇汽油,实现车用乙醇汽油全覆盖。若按规划实现 E10 乙醇汽油(90%普通汽油+10%燃料乙醇)的全国范围推广, 预计未来每年对生物燃料乙醇的需求量将 1400万吨左右,截止2019年年我国有生产资质且正式运行的燃料乙醇产业规模达到401万吨,存在1000万吨的巨大市场缺口。

我国的生物燃料乙醇产业始于十五期间,在原材料方面,我国南方盛产木薯,北有政策黄金玉米带。经过十多年发展,我国以玉米、木薯等为原料的1代和1.5代燃料乙醇生产技术工艺达到国际先水平,以秸秆、玉米芯等农林废弃物为原料的2代纤维素燃料乙醇技术也已具备产业化条件。“十三五”期间纤维素燃料乙醇是研发的重点,重点降低生产成本。

按照国家部署,2020年纤维素燃料乙醇5万吨级装置实现示范运行,2025年力争纤维素燃料乙醇实现规模化生产。伴随纤维素乙醇技术的成熟,国内每年可利用的秸秆和林业废弃物超过4亿吨,6吨的秸秆可以转化成1吨的乙醇,30%即可生产生物燃料乙醇2000万吨。

2009年,国投集团开始布局生物燃料乙醇项目,目前产能160万吨。另外,中粮集团、中石化、通讯巨头中兴集团,以及多家民企正在加速布局生物燃料乙醇项目。由此可见,在我国生物燃料乙醇产业将会成为替代或部分替代“两桶油”的大产业。

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(责任编辑:王治强 HF013)
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