2.1 聚乳酸（PLA）

制備工藝：以玉米淀粉為原料，經發酵生成乳酸，再通過丙交酯開環聚合制得。國內金丹科技、海正生材掌握丙交酯合成技術，2024 年豐原集團 30 萬噸 / 年項目推動原料成本降至 1.4 萬元 / 噸以下（金丹科技，2025）。

性能優勢：可堆肥降解，密度1.24 g/cm3，拉伸強度 50-70 MPa，透光率＞90%，廣泛用于食品包裝、紡織纖維及醫療縫合線。

產業化現狀：2024 年中國 PLA 產能達 28.5 萬噸，進口依賴度仍較高（1-11 月進口 4.46 萬噸，同比增 53.2%），但出口增速顯著（1-11 月出口 1.65 萬噸，同比增 79.5%）（聚如如資訊，2024）。

2.2 聚羥基脂肪酸酯（PHA）

技術突破：通過基因編輯優化菌種，深圳碧友生物將PHA 生產成本降至 2 萬元 / 噸，較行業平均降低 43%。其發泡材料密度 0.08-0.15 g/cm3，可在海洋環境中 6 個月內完全降解（深圳碧友生物，2024）。

應用領域：精密儀器包裝、醫療植入物及農業地膜，與華為、美團合作開發電子產品緩沖包裝和可降解餐盒（中國化工報，2023）。

2.3 聚己二酸 / 對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）

性能特點：斷裂伸長率＞500%，耐低溫性優異（-30℃），常與 PLA 共混改善脆性。2024 年中國 PBAT 產能 150 萬噸，占全球總量的 60%。

回收挑戰：化學回收技術尚未成熟，中科院海洋所首次發現海洋微生物酶可高效降解PBAT，為循環利用提供新路徑（中科院海洋所，2024）。

3. 生物基材料制備技術進展

3.1 原料創新

非糧生物質利用：秸稈纖維素、地溝油等低成本原料逐步替代玉米淀粉。例如，浙江海正采用毛棕櫚油生產PHA，原料成本降至 4000 元 / 噸（浙江海正，2024）。

CO?資源化：蘇州中科申龍利用工業 CO?合成生物基 TPU，實現 “碳捕集 - 材料化” 閉環，碳排放減少 50% 以上（蘇州中科申龍，2024）。

3.2 工藝優化

超臨界發泡技術：美國NatureWorks 通過超臨界 CO?工藝將 PLA 發泡倍率提升至 30 倍以上，耐熱性達 120℃，應用于咖啡杯及 3D 打印建筑模塊（NatureWorks，2024）。

復合改性技術：深圳辰夢源通過納米纖維素增強PLA，解決其脆性問題，開發出耐溫 100℃的一次性餐具（深圳辰夢源，2024）。

3.3 認證與合規

國際標準：歐盟OK Compost、美國 BPI 認證推動出口，首次申請費用分別約數千歐元和 1500 美元以上（歐盟認證機構，2024）。

政策支持：中國“雙碳” 政策提供稅收減免，歐盟碳邊境稅（CBAM）預計增加傳統塑料成本 7200-10800 元 / 噸，間接提升生物基材料競爭力。

4. 生物基材料的應用領域

4.1 包裝領域

可降解餐盒：PLA/PBAT 共混材料替代 EPS，美團試點推廣的 PHA 餐盒在深圳投放。

冷鏈包裝：深圳辰夢源生物基冷鏈包裝箱通過順豐中試驗證，計劃2024 年量產。

4.2 汽車與交通

輕量化材料：凱賽生物生物基聚酰胺用于動力電池殼體，減重30%，成本降低 20%（凱賽生物，2024）。

內飾隔音棉：深圳辰夢源為比亞迪提供生物基隔音棉樣品，生物基含量達70%。

4.3 醫療健康

手術縫合線：PLA/PHA 復合材料具有生物相容性，降解周期可控（6-12 個月）（中國化工報，2023）。

抗菌材料：中科院青島能源所開發殼聚糖基抗菌膜，用于傷口敷料（中科院青島能源所，2024）。

4.4 紡織與農業

環保纖維：福建宏坤化纖生物基復合再生料用于內衣、漁網生產（福建宏坤化纖，2024）。

農用地膜：淀粉基材料在土壤中3 個月內降解，減少“白色污染”。

5. 產業競爭格局與頭部企業

5.1 國際企業

• 巴斯夫：推出生物質平衡聚醚砜（PESU），50% 化石原料被生物循環原料替代（巴斯夫年報，2023）。

• NatureWorks：全球最大 PLA 生產商，Ingeo?系列發泡材料占據食品包裝市場 30% 份額。與阿迪達斯合作開發可堆肥運動鞋中底泡沫（NatureWorks，2024）。

• 塞拉尼斯：開發生物基 Hytrel? TPC RS40F2，用于運動鞋中底，生物基含量 20% 以上（塞拉尼斯，2024）。

5.2 國內企業

• 金發科技：公司主營業務為改性塑料、完全生物降解塑料、特種工程塑料、碳纖維及復合材料、輕烴及氫能源和醫療健康高分子材料產品的研發、生產和銷售。具備 12 萬噸 PBAT 產能，3 萬噸 PLA 即將投產，2024 年前三季度降解塑料銷量 12.67 萬噸（金發科技，2024）。

• 深圳碧友：PHA 發泡材料成本行業領先，通過基因編輯優化菌種，將PHA生產效率提升3倍，成本降至2萬元/噸（行業平均3.5萬元/噸）。與華為合作開發電子產品生物基緩沖包裝，2023年通過跌落測試，計劃2025年導入供應鏈。聯合美團試點推廣可降解餐盒，已在深圳部分區域投放（深圳碧友生物，2024）。

6. 挑戰與未來展望

6.1 主要挑戰

成本壓力：PLA、PHA 原料成本分別為 1.4 萬元 / 噸和 2 萬元 / 噸，遠超傳統塑料（0.5-0.8 萬元 / 噸）（金丹科技，2025）。

回收體系不完善：生物基材料回收網點覆蓋率不足 30%，化學回收技術尚未規模化。

性能局限：PLA 耐熱性差（＜60℃），PHA 機械強度較低，需通過共聚改性提升（中科院理化研究所，2024）。

6.2 未來方向

技術創新：開發非糧生物質發酵、CO?固定等新技術，推動 PHA 成本降至 1 萬元 / 噸以下（中國化工報，2023）。

應用拓展：探索航空航天（生物基碳纖維）、電子器件（生物基電路板）等高附加值領域。

政策協同：完善碳交易市場，建立生物基材料回收補貼機制，加速產業化進程。

7. 結論

生物基材料作為綠色經濟的重要載體，在包裝、汽車、醫療等領域展現廣闊前景。盡管面臨成本與性能挑戰，隨著技術突破和政策支持，其市場份額有望持續擴大。未來需加強產學研合作，構建“原料 - 制備 - 應用 - 回收” 全產業鏈，推動生物基材料成為實現 “雙碳” 目標的核心支撐。

參考文獻

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田方偉, 黃瀚毅, 趙丹 & 翟文濤. (2024). 可生物降解聚合物物理發泡研究進展. 材料研究與應用, 18 (03), 369-386.

聚如如資訊. 2024 年中國生物基材料市場分析報告. 2024.

郭鵬, 徐瑋良, 呂明福, 徐耀輝, 張宗胤 & 高達利. (2025). 全生物降解發泡材料的研究進展. 石油化工, 54 (02), 278-287.

中國化工報。生物基塑料行業動態. 2023.

深圳碧友生物. PHA 技術白皮書. 2024.

市場監管總局。對十三屆全國人大四次會議第 8371 號建議的答復. 2024.

NatureWorks. Annual Report 2023. 2024.

凱賽生物年報. 2023.

金發科技年報. 2024.