2023年生物基材料投资分析报告

创业邦研究中心创业邦研究中心2023年生物基材料投资分析报告注：配图可与报告相关，来源于摄图网可商用注：配图可与报告相关，来源于摄图网可商用包括以生物质为原料或（和）经由生物包括以生物质为原料或（和）经由生物合成、生物加工、生物炼制过程制备得到的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品和糖工程产品。报告中不涉及纸浆、纸张和木制品等传统生物研究背景及数据说明研究背景1亿美元的蓝海空间，生物基材料有望成为全球工业合分析生物基材料全球概况、产业链重点环节和热行业趋势和机遇，为相关行业从业者、投资机构、政策监管及服务机构提供参考。数据说明l本报告所使用的数据及信息，来源于创业邦睿兽分析、行业内企业和投资机构的调研信的数据、图表、模型等均已在文中标注。技术的发展，研究企业的范围也将变化，再加上统计分析领域中的任何数据来源和技术方法均存在局限性，创业邦力求但不保证所提供数据信息的完全准确性，依据上述方法所估算、分析得出的结论仅供参考。11DevelopmentOverview2SegmentAnalysis34CaseStudies5Summary344.生物基不可降解材料1.生物基可降解材料4.生物基不可降解材料1.生物基可降解材料生物基材料（Bio-basedMaterials）是指利用可再生生物质或（和）经由生物制造得到的原料，通包括以生物质为原料或（和）经由生物合成、生物加工、生物炼制过程制备得到的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品和糖工程产品。生物基材料的两种来源生物基材料的两种来源•以谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质通过生物转化获得生物高分子材料或单体，进一步聚合形成高分子材料，如燃料乙醇、生物柴油和生物塑料等。•还可经由生物制造、生物合成方法等设计或改造的生物系统产生和获得。常见的生物基材料全周期资料来源：中国高新材料科技学术网生物基材料≠生物降解材料生物基材料≠生物降解材料生物基材料侧重点是制造塑料的原料来自生物质等可再生资源。而生物可降解塑料是从环境污染治理角度出发，考虑的是能否能完全降解，且降解后对环境可生物降解不可生物降解可生物降解2.化石基可降解材料3.传统不可降解塑料2.化石基可降解材料基于化石燃料5酶催化分解生物质酶催化分解生物质天然高分子材料加工或改性•按产品属性分类，生物基材料可分为生物基聚合物、生物基塑料、生物基化学纤维、生物基橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基复合材料及各类生物基•生物基纤维已广泛应用于时装、家居、户外及工业领域，正逐步走向工业规模化实际应用和产业化阶段；生物基塑料产品在包装材料、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织材料等领域获得较好地应用，并被市场普遍认可与接受。平台型化合物：乙平台型化合物：乙生物质微生物细胞工厂生物质•生物基植物橡胶•生物基合成橡胶•淀粉基塑料材料及制品•海洋生物基纤维•生物基可再生纤维•生物基合成纤维•生物基改性沥青卷材•生物基高分子防水卷材•生物基防水涂料•生物基表面活性剂聚丁二酸丁二醇酯PBS•不可生物降解（聚氨酯6第三波生物材料变革开启，生物基材料和生物制造进入黄金发展期生物材料一直是人类生活中的重要组成部分，在碳中和目标下，化石基材料或在局部面临颠覆性冲击，随着生物基材料成本下降、化石基材料成本上升（碳排放税费增加）、以及“非粮”原料的生物基材料的突破，生物基材料有望成为全球工业新的底层材料。石油时代之前的数千年•生物基材料的提取和初级加工•动植物的生物基材料被开发利用，如木材、纸张、皮革等，用于粘合剂、肥皂、颜料、纺醇、柠檬酸、油脂化学品、动物饲料是重要产物；•随着化石基化学原料（石油、天然气）规模化开发和生物材料为重点的清洁技术，如燃料乙醇和生物•低碳、可持续性的需求正在改变化学品和材料的竞争基础，在消费者、监管机构、投资者以及企业自身的推动下，生物基材料和生物制造进入黄金根据麦肯锡统计，生物制造可以覆盖约60%的化学品，同时天然生物中有300万种分子或新材料尚待开发，生物基材料和生物制造在能源、化工等领域具有改变世界工业格局的潜力。节能环保、减碳节能环保、减碳析表明，生物技术的应用可以降碳中和机遇下，生物基材料为低碳循坏经济的主要途径全球气候、环境危机背景下，转向低碳循环经济已成为全球共识，而生物基产业是其中重要一环。国外生物基材料相关政策梳理（部分）欧洲生物经济战略解决可再生生物资源的生产及其转化为重要产品和生物能源的问题循环经济行动计划创造一个长期可持续的循环生物经济，并减少欧盟的环境足迹欧盟废弃包装条例、《循环经济中的塑料欧洲战略》支持在包装生产中使用生物基材料，为创新和可持续的循环塑料经济的发展提供了关键的推动力欧盟《战略创新与研究议程（SIRA英国《工业生物技术报告：标准和法规的战略路线图》确定生物燃料、精细和特种化学品、塑料和纺织品等领域发展路线图美国：《生物质技术路线图》规划，2030年生物基《生物质研发法案》为生物能源研发提供统一基准，要求采用财政和金融等手段鼓励生物能源研发。《能源政策法》提出鼓励生物能源发展的政策措施“国家生物经济蓝图”将发展生物基产品作为发展生物经济的主要内容之一。《国家生物技术和生物制造计划》斥资1.78亿美元用于生物能源研究，以推进可持续技术突破和改善碳储存《美国生物技术和生物制造的明确目涵盖有21大主题49个目标，计划于5年内生产超过2品；20年内大规模取代当今90%以上的塑料和其他商业聚合物；通过生物制造生物社区的形成》展望“到2030年建成世界最先进的生物经济社会”《生物技术驱动的第五次工业革命报生物产业为支持各种行业并引领下一代经济的支柱，将在医疗保健、环境与能源、材料等领域发挥重要作用资料来源：各国规划文件、创业邦研究中心整理7十四五生物产业发展目标到2025年我国未来现代生物制造产业十四五生物产业发展目标到2025年我国未来现代生物制造产业到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右，单位国内生产总值二氧化到2060年，非化石能源消费比重达到国内生物基材料相关政策梳理（部分）政策名称增强生物基材料产业原始创新能力，创制生物基新材料和化学推动生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物尼龙、生物橡胶、微生物多糖等主要目标:“十四五”期间，产业结构和能源结构调整优化职得明显进展，绿色低推广应用取得新进展，绿色生产生活方式得到普遍推行，有利于绿色生活用品，发展聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸、聚有机酸提出”十四五”期间生物基材料替代传统化学原料、生物工艺替代传统点围绕生物基材料、新型发酵产品、生物质能等方向，资料来源：政府官网和规划文件、创业邦研究中心整理9生物质是全球最大的可再生资源，生物质是全球最大的可再生资源，可利用规模大•生物质资源是全球最大的可再生资源，占可再生资源的55%，占全球供应的6%以上。美国规划到2030年生物质能源占运输燃料的30％，瑞典、芬兰等国规划到2040年前后生物质燃料完全替代石油基车用燃料。长，到2030年50%的生物质资源的供应来自不需要士地使用的废物和残留物。生物质资源产生量呈不断上升趋势，到2030年中国生物质总资源量将达到37.95亿吨，如果结合碳捕获和储存技术，生物质能各类途径的利用将为全社会减碳全球生物质资源供应（百分比）能源作物废物和残留物林业种植传统用途我国生物质资源总量增长预测（亿吨） 秸秆总量畜禽粪便总量业剩余物总量数据来源：国际能源署(IEA)、《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》、创业邦研究中心整理全球生物基产品正处于快速增长阶段，亚洲为主要生产中心维等传统石化基高聚物单体的生物合成技术不断创新。发展潜力大的聚合物发展潜力大的聚合物全球地区分布全球地区分布和聚丙烯（PP）。北美占19%，聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）产能较大。南美占13%，主要是PE。2022年全球各地区生物基聚合物的生产能力•生物基产业是一片广阔新蓝海，赛道众多。据全球经济合作与发展组织年生物制造在生物经济中的贡献率将达到39%，将有25%有机化学品和20%的化石燃料（约8000亿美元）由生物基化产品取代，然而目前替代全球生物基材料产品的市场空间•麦肯锡报告数据显示，全球经济中60%的产品可以通过生物方式生产，其中1/3是生可应用于约400多个应用场景，预计可能对全球每年产生未来生物制造潜在直接经济影响（万亿美元）•根据施密特未来基金会（SchmidtFutures）发布的《美国生物经济：为弹性和竞争性的未来制定路线》指出，生物经济将解决全美45%的碳排放问题，同使用由玉米秸秆制得的生物基PDI，添加剂如米糠蜡也均来自非食物链玉米、篦麻等可再生资源。使用由玉米秸秆制得的生物基PDI，添加剂如米糠蜡也均来自非食物链玉米、篦麻等可再生资源。全球生物基材料企业格局以细分领域龙头为主导，巴斯夫、陶氏、杜邦等跨国公司长期致力于生物基材料的研发，推动了全球生物基材料的商业化进程，大量新力量的涌入，加速从生物基化学品到新材料产业链一体化构建。2015年，巴斯夫宣布供应生物基聚四氢呋喃10002015年，巴斯夫宣布供应生物基聚四氢呋喃1000（PolyTHF1000），该产品与石化基产品的质量完全相同。主要用于生产弹性氨纶纤维，可用来制造各种各样的纺织品，包括内衣、外套、运动服和泳装等，还可应用于生产浇铸弹性体，制造滑板和直排轮滑鞋的轮子等。含有来自可再生来源的原料，应用领域包括鞋含有来自可再生来源的原料，应用领域包括鞋赢创在2009年首推生物基聚酰胺赢创在2009年首推生物基聚酰胺VESTAMID®Terra，6万吨/年的PA12一体化生产装置于2021年底投产，可用于日常生活用品、洗碗机篮筐、汽车部件等金属涂层。2022年推出全新生物基液体聚丁二烯系列产品POLYVEST®eCO，用作粘合剂与密封胶原料，应用于汽车、电子产品、建筑等行业，还可在轮胎生产中作为橡胶助剂。料通过ISCC+认证，拥有出色的高温力学性能，为汽车、电子电气和消费行业高温应用的理想选择，如USB连接器、工业执行器齿轮、轴承保持架和食品接触传送带等。相比传统的PA66玻璃纤维填充材料，翘曲度更能有效解决成品零件的吸水（吸湿）问题。生物基产品代表企业（部分）代表企业Sulzer、日本帝人Teijin、荷兰CorbionPurac、嘉吉Cargill、PyramidPlastics、Galactic、Toray、金丹科技、丰原集团等丁二酸及其衍生物Genomatica、Danimer、华恒生物、兰典生物等Biomer、Kaneka、微构工场、蓝晶微生物等生物质纤维素生物基尼龙巴斯夫、三菱化学、阿克玛Akima、凯赛生物生物基PBS等生物基PE陶氏、杜邦热塑性聚氨酯科思创Covestro、Solvay、意大利API、万华化学•通过微生物发酵，中国制造了世界上•通过微生物发酵，中国制造了世界上酸、柠檬酸、结晶葡萄糖、酵母等大宗产品为主体，小品种氨基酸、功能糖醇、微生物多糖等高附加值产品为补充生物发酵产业形成规模优势部分重大化工产品生物制造新兴技术加速布局更多的国有企业将加•中国生物基材料正处于科研开发走向产业化规模应用关键时期。近年来，我国生物基材料市场规模持续扩张，由2014年的96.9亿元增长至2021年的总产值的2.3%，并在塑料制品、纺织纤维、医药器械、涂料、农业物资、表面活性剂等方面得到广泛应用。0在众多有利因素的加持下，在众多有利因素的加持下，生物基材料行业将更加活跃•加快在天然产物微生物重组合成、二氧化碳生物转化利用等前沿方向的战略布局和技术开发。•在新的工业原料路线方面，科学家从头设计构建了非自然的人工固碳与淀粉合成途径，为以二氧化碳为原料合成复杂分子开辟了素类药物、羟脯氨酸、肌醇等近20种原料药、中间体、精细化学品的生物制造路线，部分产品率基过渡，更多的国有企业将加入生物经济。早期信号可以通过中化收购先正达一事仑资本领投微构工场的数据来源：工信部、共研网、《我国工业生物技术和产业的现状、差距与任务》等资料对二甲苯对二甲苯上游:生物质原料木质素纤维素天然高分子提取/加工植物油生物基单体生物基高分子材料木质素纤维素聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）葡萄糖蔗糖聚丙烯（PP)生物炼制/合成生物技术赖氨酸糖醛果糖植物油戊内酯环氧氯丙烷长链二元酸/二胺合成气氨基酸木质素衍生物纤维素衍生物/纳米纤维素上游:生物质原料木质素纤维素天然高分子提取/加工植物油生物基单体生物基高分子材料木质素纤维素聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）葡萄糖蔗糖聚丙烯（PP)生物炼制/合成生物技术赖氨酸糖醛果糖植物油戊内酯环氧氯丙烷长链二元酸/二胺合成气氨基酸木质素衍生物纤维素衍生物/纳米纤维素•从产业链角度有来看，生物基材料上游原料主要包括谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质。目前主要是粮食原料，正往非粮生物质期。目前产业链的关键控制环节为生物质向化工品转化的环节，特别是生物质的利用效率和非粮生物质原料收集方式等对产品的生产成本域，主要包括塑料、农业食品、服装、绿色包装、医用材料等产业。一般均有成熟的化工产品为竞争对手，亟待生物基产品性能提升和成本下降，才能实现部分产品替代。生物基材料产业图谱中游:生物基化学品中游:生物基化学品淀粉基材料天然油脂天然蛋白质天然橡胶及其他高分子聚对苯二甲酸乙二醇(PET)聚对苯二甲酸丁二醇（PBT）聚碳酸酯（PC）超吸水树脂不饱和聚酯聚丁二酸丁二醇酯(PBS)聚酰胺系列(PA)聚乳酸(PLA)聚氧化乙烯（PV）环氧树脂(EPO)聚羟基烷酸酯(PHA)下游:产品及应用领域下游:产品及应用领域生物基产品生物基产品生物基复合材料生物基橡胶生物基涂料生物基化学纤维生物基材料助剂塑料（聚合物）应用领域应用领域食品饮料食品添加剂化肥农药/饲料绿色包装个护/化妆品生物柴油服装纺织建筑交通资料来源：创业邦研究中心自绘，图谱仅展示主要赛道，部分生物基化合物未呈现技术突破成本优化技术突破成本优化生物基产品商业化周期长生物基产品商业化周期长在支持性的政策环境下，对于大多数生物基产品（生物炼制路线）来说，从小试放大阶段到商业化阶段可能需要10年的时间。目前仅有少数产品实现商业化。ü技术路线和产品本身的经济性、兼容性（与对标的石化基产品相比，原有石化配套设施是否匹配生物技术路线，生物基产品性能是否匹配下游设备及需求ü转化技术类型和伙伴关系（上下游供应链整合）与石油基产品比较，与石油基产品比较，成本高，性能有待突破生物基产品正处于技术攻坚和商业化应用开拓的关键阶段，存在2大问题：低浓度产物高效提纯分离、生物基聚合物合成等技术尚未低浓度产物高效提纯分离、生物基聚合物合成等技术尚未当前生物基材料成本普遍高出同类石油基产品1倍以上，存在市场替代优势弱、推广应用难的问题（市场能接受的“绿色溢价”是有限的），成本降至与石油基材料持平（1万-2万元/吨），市场占有率才会有大幅提升。拆解生物基产品的成本结构，主要的潜在降本途径包括采用新型碳源、缩短生产工艺、提高转化率、降低产线设备投入。其中碳源是生物基产业最直接且高效的降本途径。潜在降本空间技术突破难度所需时间周期采用新型碳源碳源是生物基产品的最大成本构成，降本空间大已有初步验证的技术方案，技术壁垒高碳源替代直接高效，可实现短期内快速降本缩短工艺流程通过提高生产效率、减少人工成本、设备投入等达到降本目的，降本空间较大技术突破难度大，需要拥有深厚的研发和工业化经验积累距离商业化仍需要经历工艺、设备、产品质量的多重验证，降本周期长提高转化率转化率存在理论瓶颈，降本空间有限技术突破难度大，依赖于菌株优化、催化剂选择的研发积索需要较长的研发周期，以及规模化生产阶段的打磨调整降低产线设备在规模化生产阶段没有持卖大幅降本的空间技术突破难度大，主要来自全新生产工艺的出现新建/重建产线设备并完成产能爬坡需要较长时间周期资料来源：中国高新材料科技学术网、光源资本、创业邦研究中心整理生物基高分上游：生物基高分上游：生物质原料目前生物基产品的原料90%来自于玉米等粮食作物，已形成了生物基乙醇、生物基乳酸等成熟度较高的产品链，与民争粮、与畜争饲问题突出。随着生物基产品正向大宗产品渗透，发展“不与民争粮”的生物质碳源平台，是实现中国农业和生物制造业可持续发展的重要前提。粮食原料价格偏高、不可持续粮食原料价格偏高、不可持续中国是全球生物发酵第一大国，生物发酵原料消耗粮食近5000万吨。粮食的价格体系无法支撑生物基产品的大规模低成本生产。数据来源：全国粮油价格监控系统、“生意生物炼制路线环节长，碳源成本高生物炼制路线环节长，碳源成本高寻求低价的原料替代方案将是生物基产品最为直接的降本方式微生物发酵化学/生物合成平台化合物淀粉为原料葡萄糖等•生物炼制路线需要消耗大量粮食和能源，往往需要先将原料转化为糖平台，再进一步转化为其他高附加值产品；•碳源的成本占比高，是影响产品价格的核心因素。生物发酵中培养生产中，糖的成本占比近40%。•以酿酒酵母生产燃料乙醇为例，乙醇成本约7000-基本不盈利甚至亏损的状态。从投入产出的经济角度看，仅有维生以非粮生物质为原料木薯等非粮能源作物秸秆、灌木林等木质纤维素废弃油脂、生活垃圾等以非粮生物质为原料木薯等非粮能源作物秸秆、灌木林等木质纤维素废弃油脂、生活垃圾等•数据显示，截至2020年，全球正在运行的碳捕获大型示范项目有26个，每年可捕集封存二氧化碳•微藻生长周期短，理论光合效率更高，将碳转化为藻细胞中的蛋白和糖类脂质等，在固碳的同时以粮食作物、淀粉为原料以无机碳源为原料碳捕捉利用2等合成气微藻类光合作用图片来源：公开资料、创业邦研究中心整理上游：生物质原料•全球范围内都在寻求可规模化应用于生物基产业的新型碳源，包括生物废弃物（如农作物秸秆、甘蔗渣、城市有机垃圾）、工业废弃物（如工业尾气、废塑料、废弃木头）、非粮作物（如木薯、海滨锦葵、麻风树等）等。•从应用成熟度来看，大部分新型碳源仍在实验室或小试阶段，当前较为成熟的、已有商业化验证的技术路线主要是秸秆纤维素和合成气。存在问题和利用方向存在问题和利用方向•木薯等非粮作物：木薯价格比玉米淀粉高，正在开发降低成本的技术；其他油料和能源•废弃油脂：在水中溶解度低，会降低产品纯度，更多用于制备生物柴油、生物乙醇；•生活垃圾：需要去掉气味，特种菌种开发。存在问题和利用方向存在问题和利用方向•合成气：特种菌种开发、光合机制理解待深入，处于可研阶段，效率和经济性不高；•微藻固碳：存在效率低、能耗高、污染问题，需筛选合适的藻株、调控代谢通路、优化培养条件及反应器、优化下游处理(如采收、提取及纯化)等有望降低成本。上游：生物质原料上游：生物质原料纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上，木材、麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。以秸秆纤维等农业废弃物为主要原料，避免了“与民争粮”等问题。但由于秸秆、木浆纤维等利用难度较大，目前处于工业化初级阶段。天然纤维素——地球上最丰富的天然高分子、减碳负碳√√储量十分丰富据测算，世界现存的纤维素量高达万亿吨，每年新生成的纤维素集利用，即7亿吨可规模化生√√与粮食作物含糖量相当秸秆：含糖约65%，纤维素（30-40%，多糖）、半纤维素（15-20%，多糖）和木质素（30-√√原料价格低廉元/吨，远低于玉米价格√生物相容性好、环保减碳纤维素具有生物降解性和生物相容性，是开发可降解生物医学或食品包装材料的理想前驱体；在利用过程中可√国家政策支持秸秆高值化利用和资源化利用是我国2030年碳达峰行业利用难点纤维素结构极强的氢键网络结构纤维素结构不溶、不熔、难加工传统粘胶工艺：高能耗、高污染•上游原料：秸秆收储运规模化困难，宜逐产地建厂、标准化采收保存；•纤维素直接利用：纤维提取纯化、加工和改性，开发难度大；•秸秆糖化发酵利用：纤维提取、水解糖化（高效酶工程和工业菌种开发，除去糠醛等抑制物，下游糖利用适配度）以及其他副产物处理（木质素等利用），适配的工艺流程开发；需要较强的提取分离或再加工技术，有效降低成本并实现各种成分一体化利用！受分离技术、加工工艺、制备成本等方面的制约，离规模工业应用还有一定距离。上游：上游：生物质原料纤维素产品扩展性强，应用场景丰富天然纤维素制备的生物油、有机酸、糖类、多元醇等可用于食品、药资料来源：格林微纳产品介绍和公开信息、创业邦研究中心整理众多企业积极探索，推进秸秆等纤维素规模化量产过程纤维素生产和改性应用•格林微纳：微纳米纤维素，在环保包装、生物医药、新能源电池等应用；•宁波糖聚：纳米纤维素，用于化妆品、食品、医务材料、可降解材料等。秸秆综合利用或糖化•圣泉集团：在大庆的100万吨生物质精炼一体化项目（一期）正在调试中，规划每年在当地收购生物质秸秆50万吨；•丰原集团：1.5万吨/年秸秆制糖联产黄腐酸有机肥示范生产线全线贯通；•凯赛生物：在推进1万吨秸秆制乳酸项•聚维元创：实现优于粮食碳源的秸秆基生物合成，丁二酸实现规模量产；•循原科技：利用秸秆等非粮生物质为原料，生产工业可发酵糖和可催化糖，非粮生物质和废弃碳源利用•蔚蓝生物：针对规模养殖场固体废弃物，搭配稻壳、木屑、秸秆粉、猪粪等有机原料，接种专用的微生态接种剂，发酵后成为发酵床垫料；•禾能时代：利用纤维素乙醇的剩余物木质素生产生物胶黏剂的产业化公司。•睿嘉康：改造工业微生物，利用非粮生物质高效生产C2-C5大宗醇与有机酸；•微构工场：通过相应的底盘细胞，对秸秆水解液、餐厨废料以及废弃甘油等废弃碳源进行利用，生产相应的生物材料。潜在的工业应用价值自然界中存在的化能自养型细菌，主要为梭菌属、醋酸杆菌属和穆尔氏菌属，在吸收、利用合成气的同时能够生成少量潜在的工业应用价值自然界中存在的化能自养型细菌，主要为梭菌属、醋酸杆菌属和穆尔氏菌属，在吸收、利用合成气的同时能够生成少量气的生物转化具有潜在的工业上游：生物质原料以二氧化碳等为碳源，通过生物转化实现材料、能源和其他化工的生产，目前主要处于可研阶段，效率和经济性不高，还未见工业化的相关报道。合成气资源的优势有成本、减排双重优势有成本、减排双重优势成本优势：碳转化率可以达到88%，能量转化率达到58%，不仅节约大量粮食，还可以实现连续发酵生产；节能减排：生产1吨燃料乙醇，可减1.存在问题：气体在液体的溶解度低，微生物生长不足，产量少；2.品类不足：局限于乙醇、乙酸、微生物蛋白等少数产品，乙醇燃料在市场上接受度一般，微生物蛋白生产密度很难提高；3.技术路线：微生物底盘设计（底盘细胞的稳定性、元件开发设计）、生产工艺（气体净化设备和工艺参数、产品提取成本高）等存在不足，在过程中减少能耗，提高产品得率，兼顾效率和经济性。少数企业正在探索，开始小规模生产利用LanzaTech工业尾气制备乙醇的技术，在河北、宁夏建钢铁/铁合金尾气生物发酵工业化装置；酸亚丙酯）生产线；和双去甲氧基姜黄素等高值产物；利用清洁电源将CO2还原成生物转化可利用的中间体），利用负碳智造平台开发负碳新材料（如CO2“一步法”合成的可降解塑料）、聚合物单体及多种高价值化合物；工业排放的CO2转化为合成燃气、合成油、可降解塑料等零碳燃料和绿色化学品；利用捕获工业排放的CO2并应用于生产混凝土的养护环节纤维素木质素橡胶主要应用领域代表企业纤维素木质素橡胶主要应用领域代表企业天然产物数量巨大、结构类型繁多，仅植物中的天然产物就多达上百万种。经过多年发展，目前进入工业提取的植物品种在300种以上，已形成在医药、饲料、食品、化妆品、日用品等领域的长足发展，全球市场年需求在万吨级。产品开发进展：纤维素、木质素基产品前景巨大•木质素基材料：应用前景广阔，其中木质素磺酸镁、木质素酚醛树脂、木质素脲醛等已实现工业化生产。•淀粉基材料：已实现商业化，但原料主要来源粮食作物，非粮原料正在初步探索阶段。•生物基橡胶：杜仲胶已实现量产，衣康酸酯橡胶正在示范生产阶段，其余品种大多在研发和试生产阶段。代表企业胡萝卜素紫杉醇传统植物天然化合物开发应用的问题合成生物学/生物制造提供新的开发路径合成生物学/生物制造提供新的开发路径•在发酵罐中构建制造天然产物的微生物新菌株，已打通了人参皂苷、番茄红素、胡萝卜的生物制造路线，生产效率大幅提升。燃料乙醇琥珀酸应用场景:从“小而散”到“大而全”燃料乙醇琥珀酸应用场景:从“小而散”到“大而全”……长链二元竞争格局:从几乎没有竞对到与传统化工企业竞争产品种类不断扩大，逐渐下沉到需求巨大的大宗产品市场近10年，中国工业生物技术专利申请数量全球第一。技术进步使得生物制造产品，从高价值向某些大宗产品拓展。如，1,6-二磷酸果酸、黄原胶、L-苹果酸、长链二元酸等达到国际先进水平，少数产品已实现商业化生产。•批量化生产：乙醇、丙二醇、乳酸、丁二酸、长链二元酸、氨基酸、乙二醇、丁二醇、5-羟甲基糠醛等；•中试阶段：乙烯、丙酸、异戊二烯、丁二烯等；•小试阶段：烷烃、丙酮、丙二酸、乙二酸、己二酸、对苯二甲酸、环氧丙烷、己内酰胺等；生物基产品横跨十万吨级到千万吨级的全球年需求量规模潜力市场需求:从十万吨级到千万吨级频氨酸频氨酸天然产物天然产物目前生物基乙醇、丙二醇、乳酸、丁二酸、长链二元酸、氨基酸较为成熟，是下游生物基PE、PLA、PET、PBS、PTT及PBAT等的关键原料，其中乙二醇、丁二醇、5-羟甲基糠醛等正在商业化阶段，生产规模较小。大多数生产工艺以葡萄糖转化为主，正在积极探索秸秆等非粮生物质的利用。已（正在）商业化的生物基产品单体/平台化合物（部分）所资料来源：中国化工信息周刊、卓创资讯等公开资料、创业邦研究中心整理24FDCA由5-羟甲基糠醛（HMF）氧化衍生，是唯一环状结构平台化合物，被美国能源部确定为建立未来“绿色”化学工业的12种最具潜力的生物基平台化合物之一。产业界重视，已取得了显著的进展，有望率先实现工业化生产，由葡萄糖等单糖合成的果糖成为HMF二酸、双酚A、己二酸等应用于聚酯、聚酰胺、环氧树脂等生物基聚•据公开数据显示，高气体阻隔聚酯PEF塑料市瓶用PEF树脂PEF纤维PEF薄膜瓶用PEF树脂PEF纤维PEF薄膜味喃聚酰胺聚酰胺 味喃聚酰胺聚酰胺 聚氨酯热固性增塑剂 聚氨酯热固性增塑剂 TPU 聚酯树脂 脂类 美国可口可乐、杜邦、巴斯夫、日本三菱、荷兰Avantium等公司进产品布局产能（在建）产利夫生物PEF等糖能科技杭州凯方达高特赛瑞克由于成本高当前市场没有大规模应用，需要在以下几点突破：催化生物质（果糖和木质素），不能满足工业的要求进行分离；•呋喃聚酯（PEF）结构和性能改善，改善其变色的副反应、在紫外•商业化的产品：聚乳酸(PLA)、淀粉基材料、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯•商业化的产品：聚乳酸(PLA)、淀粉基材料、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PEF)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二酯（PET•小试中试阶段：聚丙烯（PP)/聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚氨酯•概念阶段：聚碳酸酯（PC有初步产品；纳米纤维素部分生物基高分子材料的价格、产能与应用场景市场价格产能（万吨)代表企业（部分）主要应用方向聚乳酸包装材料、服装、非织造物、医用组织骨架材料、医药载体、家用塑料、工业塑料淀粉基材料>16武汉华丽、深圳虹彩、苏州汉丰聚酰胺凯赛生物、金发科技、伊品生物、新日恒力纺织领域、光学领域聚羟基烷酸酯蓝晶微生物、微构粮生化、宁波天安化工产品、医用植入材料、药物缓释载体、燃聚丁二(PBS)扬子石化、兰典生膜、发泡材料、卫生医疗用品聚己内酯(PCL)聚仁化工生物降解膜、可控释药物载体、组织修复和包装等酯(PEF)1糖能科技、利夫生物、利科新材、中羧碳一工业高阻隔性包装材、高性能纤维和工程塑料等数据来源:IDTechEx、DeepTech、华安证券、中国石油和化工大数据等公开资料、创业邦研究中心整理•上游主要为玉米、甘蔗等农作物，将提取的淀粉糖、蔗•PLA生产工艺包括丙交酯开环聚合法和直接缩聚法两种，工业上采用的主要是开环聚合法，产业链技术难点在于丙交酯的合成和纯化。聚乳酸拥有良好的透明性和一定的韧性、生物相容性及耐热等性能，因此被广泛应用到食品包装、农用地膜、纺织品、医用材料、工程塑注：数据依据文献、学术报告等进行概算或预估/1/36/33/25/1//1//3/•非粮原料的开发：目前正在探索秸秆、废弃生物质替代粮食作物；•PLA回收和再利用：自然条件分解速率缓慢，低碳减排作用并不显著，亟待将废聚酯用作碳源，并将其转化为增值化学品或其他关键单体。•完全的生物可降解性：无需堆肥即可在自然环境下降解，且降解时间可控；•优异的生物相容性：纯PHA产品对海洋和陆地动物无害，甚至可以被动物食用；•PHA结构多元化，带来的性能多样化使其在应用中具有明显的优势，在可生物降解的包装材料、组织工程材料、缓释材料、电学材料以及医疗材料方面11目前国内PHA生产线进入3万吨级生产级别，尚未产业化，小批量应用于纺织和生物医学材料等领域的高值产品。•最大问题是制造成本高，是石油基聚乙烯和聚丙烯的3-10倍，主要是原料成本较高、设备运行成本较高以及产物纯化成本较高。目前蓝晶微生物选取耐油细菌、微构工场使用嗜盐菌以降低发酵产品成本。•此外，生产过程中存在加工温度不好控制、结晶速度慢的问题，合成产品中存在热机械性能差、产品质量不稳定等缺陷。数据来源：普华永道《PHA生物可降解塑料产业白皮书》等公开资料、创业邦研究中心整理28合增长率为5.92%。将达到12亿美元，到2027年将达到18亿美元，年复合增长率为下游：产品及应用领域生物基塑料、生物柴油及其衍生物、生物基橡胶等为发展热点。随着产业链的延伸，越靠近终端消费者的产品，与石油基产品的价格差距也越小。随着生物制造技术逐渐成熟，生物基能源、塑料、纤维、橡胶、涂料、复合材料、助剂等能源和材料领域都将有极大发展，未来产业容量可达到千万吨级。长主要归功于中国、印度和印尼等亚太地区。年的115亿美元增长到2027年的182亿美元，年复合增长率为9.5%，亚太地区是生物基涂料的最大消费市场。Smithers预测，2021年生物基油墨全球价值将到58.6亿美BISResearch预测，到2030年全球生物基化妆品市场规模材料类型）高分子聚合物类型变化•材料类型）高分子聚合物类型变化•目前全球前五大生物基塑料是淀粉基塑料、聚乳酸（PLA）、聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）及聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT占总产量近70%，预计未来丙烯（PP）的生产能力持续提升；•不可降解塑料：生产能力在未来五年将增加到270万吨以上，增长的主要驱动力是聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）和聚乙烯（PE）。下游：产品及应用领域生物基塑料的种类繁多，其应用覆盖工业到生活的各个方面，常见包装、消费品、纺织品等是最大的应用领域。从我国技术研究及产业化进度来看，主要以生物降解全球概况全球概况2022年全球生物基塑料产万吨，不可生物降解塑料相应用领域应用领域•包装仍然是生物塑料的最大应用领域，到2022年占整个•未来几年，汽车交通、农业园艺以及电气电子等市场相下游：下游：产品及应用领域•得益于欧盟对生物柴油的旺盛需求、国内餐饮废弃物回收监管的不断完善以及政策支持等因素，中国生物柴油（以FAME为主）市场增长迅速，规•据披露，我国生产的生物柴油的90%销往欧盟，2021年占到欧盟生物柴油质性地进入成品油领域。而欧盟通过补贴支付了这部分“绿色溢价”。存在问题和潜在发展方向存在问题和潜在发展方向•2022年我国整体产能利用率仅为50%，处于较低水平。国内废弃油脂供给有限，原料以废油脂为主，原料以废油脂为主，整体生产成本高于化石柴油•生物柴油直接材料成本占比近90%，原材料主要有废油脂、甲醇、催化剂等，其中废油脂成本占85%左右，主要来自餐馆、酒店、食品和植物油加工企业等。•目前，各家厂商的研发投入均主要为改进工艺流程（核心环节为酯化、酯交换反应），提升化学反应效率以降低生产成本。ü根据美国农业部(USDA)统计，目前我国生物柴油厂商共46家，其中上市企业包括卓越新能、海新能科、嘉澳环保和丰倍生物等，前10大生物柴油企业的合计产能占比超过50%。我国生物柴油行业主要生产商及产能统计（部分）49665数据来源:BCG、丰倍生物公司招股书等、创业邦研究中心整理下游：下游：产品及应用领域•2021年我国化纤产量6524万吨，整体呈上升趋势。其中，石油基化•根据我国“十四五”生物基化学纤维及原料发展规划研究，到2025年生物基化学纤维总产能将达到300万吨。其中高品质生物基化学纤维产量200万t，包括生物基新型纤维素纤维产能190万t、产量130万t；生物基合成纤维产能80万t、产量50万t；海洋生物基纤维产能6万t、产量4万t；生物基蛋白复合纤维产能24万t、产量16万t。•我国在莱赛尔纤维(Lyocell)、竹浆纤维、麻浆纤维、蛋白复合壳聚糖纤维、海藻酸盐纤维等品种已经实现产业化生产。•生物基化纤已广泛应用于内衣、衬衫、袜类、休闲运动等服装和床上用品、窗帘等家用纺织品，应用领域不断扩大。数据来源:王永生、李泽洲等《生物基化学纤维产业分析》等文献资料、创业邦研究中心整理生物基化学纤维品种分类及主要品种产能（部分）124存在问题和潜在发展方向存在问题和潜在发展方向•多数品种的产能规模偏小，实现万吨级规模化以上生产的品种占比27.7%，多数品种产能规模偏小，其主要在于技术壁垒、单体原料、价格竞争等因素制约其规模化生产。•生物基材料行业早期在食品、医疗、日化用品领域较多，从2017统化工、食品、医药企业也在积极布局生物基产品，如三棵树、新乡化纤、中粮科技、溢多利、安琪酵母、华鲁恒升。初创企业初创企业传统企业传统企业天然高分子提取/加工为辅•发展路径：以高值产品为主，择机发展大宗产品••行业领域：化工、食品、医药等传统企业•技术路径：天然高分子提取/加工，化学合成•发展路径：现有化工品关联品种扩展，以大宗产品为主企业集中在PLA、医药健康、食品饮料、塑料（聚合物企业集中在PLA、医药健康、食品饮料、塑料（聚合物•据睿兽分析不完全统计，以702家生物基材料企业为样本（上游原料企业尚未统计全），企业集中在中下游阶段。中游主要集中在聚乳酸(PLA)、聚酰胺（PA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)、2，5呋喃康、食品饮料、塑料（聚合物）、生物基化学纤维、生物基材料助剂、生物柴油领域。中国生物基材料企业中游主要赛道分布中国生物基材料企业下游主要赛道分布数据来源：睿兽分析中国生物基材料企业主要地区分布中国生物基材料企业主要城市分布天津广西辽宁数据来源：睿兽分析•近3年热点赛道、热点城市、投资机构1.826.782.86融资最频繁的轮次；成长期融资事件28个（占14%），披露融资金额75.09亿元；后期融资事件2个（占1%）。目前大部分生物基材料企业还在行业发展的早期，处于技术积累和商业模式探索阶段。2018-2023H1中国生物基材料一级市场融资趋势2020-2023H1中国生物基材料一级市场数据来源：睿兽分析，一级市场融资事件不包括IPO、非IPO上市、二次上市、收并购、股权转让、上市公司定增等，融资时间统计截至2023.06.30。 64220项目细分赛道上市时间最新市值（亿人民币）爱美客个护/化妆品聚酰胺,长链二元酸联泓新材料枣庄聚乳酸(PLA)个护/化妆品川宁生物伊犁圣泉集团木质素华恒生物氨基酸诺泰生物连云港键凯科技2,5呋喃二甲酸食品添加剂备注：市值以2023.07.11最新市值为准数据来源：睿兽分析），•赛道集中在医药健康（3家）、食品添加剂（3家）、聚乳酸（3家市值集中在100亿元以下，爱美客、凯赛生物、联泓新材料位列前3名。5%5%深圳证券交易所北京证券交易所上海证券交易所深圳证券交易所北京证券交易所4343•2023年发生5次收并购事件。赛道集中在聚乳酸（3家）。3数据来源：睿兽分析项目细分赛道融资时间融资金额（亿人投资方奥园美谷个护/化妆品神舟生物功能食品华润双鹤药业科院生物聚乳酸(PLA)联泓新材料聚乳酸(PLA)第八元素鼎泰木业木塑材料睢县中和置业科院生物聚乳酸(PLA)联泓新材料南京三聚生物生物柴油红兴隆农垦北方跃龙化肥农药/饲料星瑞香沉香泰格生物科技食品添加剂未披露丰原药业华高生物食品饮料未披露莱茵生物新远见木塑材料未披露博达智创瑞赛环保未披露清研环境•2020-2023H1国内一级市场融资集中在中下游阶段，其中中游发生40个融资事件，已披露金额为43.48亿元；下游发生149个融资事件，已披露金额为170.93亿元。5-羟甲基糠醛（5个）融资事件位列前3名；已披露融资金额，聚羟基烷酸酯（26.39亿元）、聚丁二酸丁二醇酯（9.03亿元）较高。聚丁二酸丁二醇酯赛道因态创生物获得过亿美元融资，因而披露总额较高。（19个）融资事件位列前3名；已披露融资金额，个护/化妆品（83.88亿元）、生物柴油（36.54亿元）、医药健康（22.22亿元）、食品饮料（18.28亿元）较高。个护/化妆品赛道因巨子生物在Pre-IPO轮获得73.3亿元融资，生物柴油赛道因EcoCeres怡斯莱2次获得共5.08亿美元融资，因而披露总额较高。0数据来源：睿兽分析，聚乳酸(PLA)、聚酰胺（PA)、聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)、乙烯、丙二醇、生物基复合材料、生物基橡胶赛道的融资事件未披露金额 45.744•已披露融资金额上，西安、北京、香港最多。西安因巨子生物完成Pre-IPO轮融资，香港因EcoCeres怡斯莱获得大额融资，因而披露融资总额较高。•区位上看，南方相较北方重点城市数量总体更多，长三角城市群表现出明显的区域集聚。0数据来源：睿兽分析，扬州的融资事件未披露金额活跃机构：高瓴资本、经纬创投、红杉中国•高瓴资本、经纬创投、红杉中国、险峰K2VC位列活跃机构榜四甲，投资企业数量为4家及以上。机构机构类型投资案例1高瓴创投/高瓴资本9巨子生物，蓝晶微生物，青昀新材，周子未来，贝普奥生物，摩珈生物，中杰瑞康，引航生物，昌进生物2经纬创投53红杉中国544CellX，微元合成，清捕零碳，贻如生物5毅达资本3生合万物，盈嘉合生，轩凯生物6深科先进投资3中科翎碳，壹零零壹，柏垠生物73摩珈生物，赛瑞克，青昀新材83中科欣扬，青昀新材，贝普奥生物9食芯资本BitsxBites3柯泰亚生物，摩珈生物，昌进生物碧桂园创投3蓝晶微生物，中科国生，昌进生物清华控股3微构工厂，清大智兴，合成纪元真格基金3CellX，态创生物，未名时光数据来源：睿兽分析•2020-2023H1完成196个一级市场融资事件，其中84个事件未披露金额（占42.9%0.5亿元以下融资事件有65个（占33.16%亿元以上融资事件有29个•其中巨子生物、EcoCeres怡斯莱、蓝晶微生物、态创生物、摩珈生物、引航生物、微构工场等获得超亿元融资，集中在医药健康、个护/化妆品、PHA赛道。项目名称细分赛道融资轮次融资时间融资金额投资机构个护/化妆品CPE源峰,谦寻（杭州）控股有限责任公司,金镒资本,高瓴资本生物柴油4亿美元贝恩资本蓝晶微生物聚羟基烷酸酯(PHA)8.7亿人民币三一创新,中州蓝海,中平资本,元生资本等过4亿人民币中平资本,黄海金控4.30亿人民币OptimasCapital,七匹狼创投,三一创新,光速中国等近2亿人民币七匹狼创投,三一创新,光速中国,前海母基金等态创生物聚丁二酸丁二醇酯(PBS)过亿美元摩珈生物食品饮料SentoInvestment,淡马锡，绿动资本，醴泽资本，食芯资本过4亿人民币礼来亚洲基金,广发乾和数亿人民币广发乾和,高瓴资本,夏尔巴投资微构工场聚羟基烷酸酯(PHA)3.59亿人民币上海自贸区股权基金,中农基金,临港蓝湾基金,众海投资等2.5亿人民币中国国有企业混改基金,临空兴融,众海投资,国中创投等金坤生物数亿人民币予君生物2,5呋喃二甲醇数亿人民币华点投资,零度资本创健医疗力中投资,华方资本,华立医药集团有限公司,博裕资本,鼎晖百孚萱嘉生物个护/化妆品东方富海,中小担创投,力合科创,同创伟业,四海新材基金等个护/化妆品中金资本,新沃资本,爱尔眼科利夫生物呋喃基聚酯(PEF)近2亿人民币中蓝创投,关子创投,华盖资本,泽晖股权投资数据来源：睿兽分析425