科创中国

行业领域

生物与新医药技术

需求背景

在“双碳”目标下，工信部制定了“十四五”工业绿色发展规划，要求鼓励发展高端可降解材料，推动生物降解塑料企业开展技术创新、科技成果转化和产品应用。考虑到快递包装、一次性餐具、购物塑料袋、农膜等领域对于一次性塑料的替代，预计到2025年，我国可降解塑料的需求量有望达到260万吨，市场规模有望超过500亿元。业内人士表示：目前生物降解塑料行业正处于产业爆发的前期，预计未来3-5年内供应和需求都将高速增长。

目前，中国是全球唯一可以生产所有生物可降解塑料产品种类的国家，各个品种的产品研究也处于世界前列，而且近年来产能扩张迅速。相对于普通塑料，生物塑料可降低30%~50%石油资源的消耗，同时在整个生产过程中，消耗二氧化碳和水(植物光合作用将其变成淀粉);生物降解塑料可以和有机废弃物(如厨余垃圾)一起堆肥处理，这样将大大方便垃圾的收集和处理。

从产品结构上来看，除淀粉塑料外，PBS是国内生物可降解塑料规模最大的产品。但是，现阶段中国生物可降解塑料市场还没有打开，需求量相对较少，国内大量生物可降解塑料产量用于出口，内销规模相对较小。

生物降解塑料主要的目标市场是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具。相比传统塑料包装材料，新型降解材料成本稍高。但是随着环保意识的增强，人们愿意为保护环境而使用价格稍高的新型降解材料，环保意识的增强给生物降解新材料行业带来了巨大的发展机遇。

在我国石油资源短缺、能源严重依赖进口、白色污染十分严重的背景下，推动生物降解塑料的应用乃至催生一个新的生态塑料产业，是产业转型的一个重大方向。目前中国现有及在建产能合计约176.7万吨，但中国新限塑政策推行释放的可降解塑料需求将有望达到270万吨，若需求达到预期，供给端缺口仍在93万吨以上。生物基可降解材料PLA等将迎来广阔发展空间。

需解决的主要技术难题

由于大量的废弃塑料制品难于分解，构成了日益严重的“白色污染”，阻碍了社会的进步和经济的可持续发展。制备环境友好的可生物降解塑料来代替传统塑料，研究和开发可降解塑料 成为治理污染的有效实施方法，可降解塑料也由此成为重要的研究方向。

生物降解高分子材料的发展面临着以下四大挑战：

一是终端处理缺乏：需工业堆肥系统3~6个月才降解，但目前中国很少，建议通过区块链的方式，在各地设立小规模高温堆肥设备减量后再集中处理的方式解决；

二是环境降解较慢：货架期长但在自然环境需多余5~10年才降解，建议采用共混加淀粉等加速降解、以共聚加降解段等方式解决；

三是部分性能较差：存在耐温低、阻气差、太脆、强度不足等问题，建议采取各种共混改性共聚复合手段解决；

四是成本高、供应不足：已宣布的400万吨/年PLA项目中大部分都没有中试线运转。

期望实现的主要技术目标

01堆肥降解

堆肥降解技术是有机废物资源化和有机固体废物处理的有效方法。其主要通过细菌、真菌和放线菌作用于生物可降解塑料，并将其转化为腐殖质的生物化学过程。该技术可以直观地反映塑料在自然条件下的降解情况，已逐渐成为评价塑料可生物降解性能的主要方法。

02土壤降解

由于塑料废弃物广泛地分布在土壤环境中，因此，还需要对塑料废弃物在该环境中的变化及影响进行研究。在土壤环境中，含有大量的微生物且其种类具有多样性，使塑料的生物降解比在其他环境中更加可行。有研究表明，土壤环境的pH不同，材料的生物降解效果也不同。Boyandin等研究表明，PHA薄膜在越南及和乐地区的土壤环境中的降解率超过98%，而相同时间内，其在越南大坝白地区的土壤环境中的降解率仅为47%。而这2个地区土壤的pH值分别为6.63、5.48，这表明不同土壤的pH值影响了微生物活性及微生物分泌的降解酶，从而影响了PHA的降解速率。

03水生系统降解

在水生系统中，同样存在塑料废弃物大量堆积情况。塑料废弃物不但会对水生系统造成污染，还会对水生动植物产生不利影响。近年来，国内外相关人员对生物塑料在水生系统中的生物降解情况进行了大量研究。

需求解析

解析单位：“科创中国”医疗器械产业科技服务团（中国生物材料学会） 解析时间：2022-11-03

刘潇钦

中国生物材料学会

项目部主任

综合评价

本需求背景描述清晰，在我国石油资源短缺、能源严重依赖进口、白色污染十分严重的背景下，推动生物降解塑料的应用乃至催生一个新的生态塑料产业，是产业转型的一个重大方向。聚乳酸PLA耐热、强度兼备，性价比最高，将得到广泛引用，除了限塑范围内吸管、刀叉勺，还可以应用到工程塑料，比如汽车动车等相应领域。然而，本需求主要技术目标及技术指标还需进一步具体化。对于PLA的开发，中国生物材料学会专家陈学思通过多年的研发攻关，不仅打破了国外的技术垄断，而且帮助海正生物材料实现了国内首家万吨级聚乳酸稳定生产，累计产值超过10亿元。需求方可进行购买或联系专家合作。

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