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(报告出品人/作者：国信证券、杨林、张航、薛聪、刘子栋) ) ) ) ) ) )。
1生物材料概述生物材料定义生物材料：利用可再生生物质和/或通过生物制备的材料生物材料( Bio-based Materials )是利用可再生生物质和/或通过生物制备的原料，通过生物、化学、物理等手段制备的生物质材料区别于以煤炭、石油等不可再生石化资源为原料生产的传统化工材料产品，具有原料可再生性、降低碳排放、节约能源等特性，部分类别具有良好的生物降解性，是国际新材料产业发展的重要方向。 展望未来，生物材料有望在部分应用领域逐步取代传统石油类材料，成为科技创新和引领经济发展的新型产业，成为绿色低碳发展的主渠道和低碳经济增长的亮点。 目前常见的生物质材料是将谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质通过生物转化得到生物高分子材料或单体，再聚合形成的环境友好型化工产品和绿色能源等高分子材料，如甲烷、燃料乙醇此外，生物材料还可以通过生物制造、生物合成方法等设计或改造后的生物系统产生和获取。 生物基材料分类：生物基材料种类和细分材料按诸多产品属性分类，生物基材料分为生物基聚合物、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种生物基材料制成的产品等。 其中，生物可降解材料具有传统石油类塑料等高分子材料所没有的绿色、环境友好、原料可再生和可生物降解的特性； 生物基纤维广泛应用于时尚、家庭、户外及工业领域，正迈向工业规模化实用化和产业化阶段的生物塑料制品广泛应用于包装材料、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿布、农田薄膜、纺织材料等领域，市场在典型产品形式下，生物材料主要分为五类：生物平台化合物、生物塑料、多糖生物材料、氨基酸生物材料和木塑复合材料。 其中，生物类平台化合物，即聚合成乳酸、1，3 -丙二醇等原材料高分子化学单体； 生物塑料是目前应用最广泛、研究最深入的生物材料，代表性产品有聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等。 生物质材料产业链结构生物质材料来源范围广、获取手段灵活、性能丰富、应用场景多样化，目前正处于从实验室研发走向工业化生产和规模应用的阶段，未来有望逐步替代部分化石生物质材料。
2生物塑料和聚合物行业生物塑料：应用领域主要是包装和消费品、纺织品等聚合物是一种或几种结构单元通过共价键连接的高分子量化合物，塑料是一种聚合物。 根据来源的不同，聚合物可以分为生物系聚合物、化石系聚合物等。 生物类聚合物种类繁多，许多化石类聚合物都有相应或相似的生物类产品。 来源于生物质的生物塑料比石油类塑料具有更好的碳减排和可再生性，因此生物塑料的需求正在不断扩大。 目前，生物基高分子材料已经有了一定的发展，但与传统高分子材料相比，基于生物的产品产量还很小，品种还很单一，在部分使用性能上还不能完全替代基于石油的产品。 生物塑料的应用涉及工业和生活的各个领域，目前包装和消费品、纺织品是其最主要的应用领域。 根据是否可生物降解，可将生物降解塑料分为可降解生物降解塑料和可降解生物降解塑料。 根据欧洲生物塑料协会( European Bioplastics )的数据，全球生物塑料约占每年生产塑料的1%。 2020年，全球生物塑料生产能力达到211.1万吨，其中生物降解塑料生产能力122.7万吨，不可生物降解生产能力88.4万吨。 到2021年底，亚洲拥有全球生物塑料生产能力的49.9%。 生物聚合物分类：可分为生物降解性和生物降解性的生物基材料，根据是否具有生物降解性，可以将生物基塑料分为可降解生物基塑料和可降解生物基塑料。 2020年，世界生物塑料产量达到211.1万吨，其中生物降解塑料生产能力122.7万吨，主要为PLA和淀粉类塑料，各占有率32%； 不可生物降解产能88.4万吨，其中PA (聚酰胺)和PE (聚乙烯)最大，分别为28%和25%。 随着各国环保要求的提高和环保产业的发展，可降解塑料在生物塑料生产能力中的比重将进一步提高。 生物材料概念：生物可降解材料，区分生物材料概念生物材料( Bio-based Materials )和生物可降解材料( Biodegradable Materials )是完全不同的概念。 通常，生物可降解高分子材料是指在微生物作用下或堆肥条件下可降解的高分子聚合物。 生物质材料强调了来自生物质的可再生性，可以是聚乳酸( PLA )等生物降解性高分子，也可以是生物基聚乙烯等生物降解性高分子； 生物降解性材料强调生物降解性，可以是聚乳酸( PLA )之类的生物降解性高分子，也可以是石油类高分子材料( Petroleum-based Polymers ) PBS和PBAT。 生物降解塑料只要使用生物原料，在堆肥控制的条件下进行生物降解，就可以按照关闭生物循环的理念进入循环经济。 【报告来源】未来智库(生物材料( Bio-based Materials )和生物材料)是完全不同的概念。 生物材料是指用于人体或动物内组合和器官诊断、修复或功能增强的材料，可包括有机材料、无机材料、金属材料等。
3生物柴油行业生物柴油是低碳环保的绿色能源生物燃料( Biofuel )，主要包括燃料乙醇、生物柴油、航空生物燃料等，年均复合增长率为4.1%。 生物柴油按结构分为脂肪酸甲酯( F A M E )、氢化油( HVO/HEFA )，狭义上生物柴油指脂肪酸甲酯/乙酯，根据原料来源分为豆油甲酯( SME )、棕榈油甲酯( polyme ) 废弃食用油甲酯)、微生物脂肪酸类生物柴油的主要产地为美国、欧盟、巴西、阿根廷、印度尼西亚等。 广义生物柴油分为脂肪酸甲酯( FAME )和氢化植物油( HVO )，按生产工艺流程分类，以脂肪酸甲酯为主要成分的第一代生物柴油( FAME )和氢化、异构化处理的第二代生物柴油第一代生物柴油技术成熟，成本低，目前占85%以上。 根据反应特点可分为酸或碱催化法、生物酶法和超临界法等，其中酸或碱催化法目前普遍使用。 国外用菜籽油、大豆油等植物油生产生物柴油。 游离脂肪酸含量低，主要用一步碱催化酯化反应。 国内废油脂主要成分为脂肪酸与甘油脂的混合物，脂肪酸含量为5%—80%，必须脱除脂肪酸或采用酸性催化剂预酯化，再采用碱性催化剂酯交换制备生物柴油。 第二代生物柴油的主要成分结构与普通柴油基本相同，具有与柴油相似的粘度和发热值，密度低、十六烷值高、含硫量低、稳定性好，符合清洁燃料的发展方向。 但成本和价格高于第一代生物柴油。 全球生物柴油需求2020年全球生物柴油产量增加4290万吨比上年增长2.8%。 从产地来看，欧盟是世界上最大的生物柴油产区，产量约为30%，印度尼西亚是世界上最大的生产国，产量约占19%。 从原料结构来看，棕榈油是生物柴油最大的原料来源，约占39%，大豆油、菜籽油分别占25%、15%，废弃油脂制生物柴油仅占10%。
4生物化纤行业生物化纤简介生物化纤是利用农、林、海洋废弃物、副产物加工而成，是一种来源于可再生生物质的纤维。 生化纤维具有绿色、环境友好、原料可再生、生物降解等优良特性，有助于解决当今世界经济社会发展面临的资源和能源短缺、环境污染等问题。 生物系化纤发展的重点是突破生物系化纤产业化的关键装备制造，克服生物系化纤和原料产业化技术瓶颈，实现生物系化纤规模化生产，同时进一步扩大在服装、家纺和产业纺织品领域的应用。 从2015年到2020年，我国化纤工业总产量从4872万吨增加到6025万吨，总体呈上升趋势。 从我国化纤产量的主要品种构成来看，聚酯是占有率最高的化纤。 2019年聚酯产量占全国化纤工业总产量的比例为81.53%； 其次是粘胶纤维，产量为7.08%。 2015年，我国生物基化纤生产能力约为19.55万吨，2019年其生产能力增加到57.98万吨。 生化纤维多为生化纤维分类品种：从生物学属性上可分为动物质纤维、植物质纤维和微生物质纤维产业分类，可分为农副产品纤维和海副产物纤维。 根据生产过程，生物基纤维可分为三类：1)生物基原生纤维，经物理方法加工处理直接使用的动植物纤维； 2 )生物基再生纤维，即以天然动植物为原料，经物理或化学方法制成纺丝溶液，然后通过适当纺丝工艺制备的纤维； 3 )生物基合成纤维是以生物质为原料，通过化学方法制备高纯度单体，然后经过聚合反应得到高分子量的聚合物，再经过适当的纺丝工艺加工而成的纤维。
5生物基橡胶行业生物基橡胶是指低碳环保型绿色材料生物基橡胶，是指由生物基材料合成制备的橡胶，以及采用除三桧木外的其他植物制备的乳胶制备的橡胶。 生物橡胶包括生物类传统橡胶和使用生物材料制造异丁醇等传统单体，进行化学合成得到传统橡胶的两种材料，根据原料的不同，可以使用生物类异戊二烯橡胶、生物乙丙橡胶、生物基第二类为三叶橡胶以外的第二种天然橡胶，如银菊橡胶、蒲公英橡胶、杜仲橡胶。 生物橡胶的主要产地是美国、欧盟、巴西、日本等。 生物三元乙丙橡胶( EPDM )-EPDM (乙丙橡胶)是乙烯、丙烯和非共轭二烯的三元共聚物。 普通的EPDM来源于化石原料，由石油裂解生产的乙烯丙烯二烯聚合而得。 亚伦新科生产的生物基EPDM的原材料来自甘蔗，甘蔗生产蔗糖，糖生产乙醇，乙醇生产乙烯，聚合成EPDM。 基于生物的EPDM的性能与普通EPDM完全相同。 来源于甘蔗，降低碳足迹和对石油的依赖性，可循环再生，绿色环保。 EPDM主链饱和，其分子非常稳定灵活，具有优良的耐老化性，耐热、氧、臭氧、紫外线、室外老化等性能，且弹性好。 可应用于鞋、轮胎、汽车零部件、电线电缆、塑料卡车等各个领域。 2018年世界杯官方比赛用球阿迪达斯Telstar是使用的阿兰纽科基于生物的EPDM材料。
6生物涂料行业生物涂料行业与传统石油类材料相比，主要来源于植物，减少了二氧化碳的排放和对石油的依赖，同时其生产过程更加绿色，符合人们对环境保护和可持续发展的追求。 到2024年生物聚合物涂料的市场规模将超过13亿美元。 据《中国涂料行业“十三五”规划》，到2023年，我国涂料行业生产总值预计将增加到6900亿元左右。 得益于嘉宝莉生物基涂料的研发，预计将有更多涂料企业加大环保涂料研发力度，为环保提供更多解决方案，推动经济社会绿色发展。 植物油涂料等的开发是未来的发展趋势科学家和学者认为植物油脂是可再生资源，植物油涂料的开发是今后的发展方向。 扩大涂料用非食用油的来源，在国内有很大的潜力，加上政策支持，生物系涂料的发展潜力很大。 并根据油脂和醇酸树脂的分子结构特点，采用苯酚、氨基、环氧、丙烯酸、聚氨酯、有机硅、氟树脂、烃树脂、天然树脂等多种方法进行改性，提高涂料的物化特性，广泛用于不同行业和不同领域生物质重防腐涂料(腰果壳油环氧树脂基)水性生物纳米防水涂料、水性生物质防锈涂料、生物质防污涂料(用天然防污剂从多种海洋及陆地动植物中提取防止海洋生物污损的物质制备防污涂料)等相继问世。
7生物助剂行业生物助剂行业定义助剂又称添加剂是高分子材料工业中不可缺少的重要组成部分。 生物助剂是指以生物质或用生物制造的材料为原料制成的助剂。 生物基助剂具有绿色、环保、低毒或无毒、来源可再生等特性，可替代化石基助剂，有效缓解资源短缺，是可持续发展的重要途径之一。 参考标准GB/T 39514-2020 《生物基材料定义、术语和标识》，生物材料助剂可分为生物基增塑剂、生物基阻燃剂、生物基粘合剂、生物基润滑剂、生物基洗涤剂、生物基表面活性剂和生物基其他助剂。 生物体系增塑剂是添加到高分子聚合物中以提高可塑性，优化其加工性能，赋予产品柔软性的有机物。 以邻苯二甲酸酯为代表的传统增塑剂一般容易挥发，在聚合物中渗透或迁移会使产品失去柔软性，影响产品质量。 邻苯二甲酸酯类增塑剂一般具有毒性，危害生殖系统，有致癌风险。 生物阻燃剂的作用机理：抑制材料燃烧时一个或多个因素的产生，达到阻止或减缓燃烧的目的。 卤素阻燃剂在高温下会产生卤化氢、二恶英等有毒物质，对人体有害。 从2006年开始，欧美国家开始严格限制卤素阻燃剂的应用。 生物基材料可以替代卤素阻燃剂的原因是生物基材料碳含量高，具有多羟基结构，具有优异的成碳性能。 生物质通常单独作为阻燃剂使用，对PLA的阻燃效果不佳，需要对其进行改性或与其他阻燃剂复配。 但是，添加量超过10%时，提高PLA的阻燃性时，会导致力学性能降低，影响其使用性能。
8生物基复合材料行业8.1淀粉基塑料材料与产品：传统塑料污染的破题术淀粉基生物降解塑料：一般为改性淀粉与生物降解聚酯(如PLA/PBAT/PBS/PHA/PPC等)共混，完全生以淀粉为基础的生物塑料：一般为改性淀粉与聚烯烃(如PP/PE/PS等)的混合物。 其环境保护的意义在于减少化石资源的使用，减少二氧化碳的排放，废弃物适合焚烧处理。 变性淀粉具有三个特点：1.疏水性。 淀粉经化学改性后完全疏水化，水分含量<； 1%，与其他合成高分子材料具有良好的相容性。 2 .耐温性。 改性淀粉在热塑加工中能耐受230的高温，不变黄、不分解。 3 .热塑性。 改性淀粉可以用塑料加工设备进行热塑加工。 随着消费者对塑料制品偏好的转变，可再生环保材料受到市场的追捧。 受其影响，生物塑料市场的需求力变大了。 随着各国政府对生物塑料的重视。 RnR Market Research表示，近年来，各国相继出台限塑令，加强对传统塑料使用的监管，有利于进一步提升生物基特别是淀粉类塑料的需求动向。 目前国内淀粉类材料和产品的主要生产企业及现状如下：武汉华丽6万吨/年； 深圳彩虹色2.5万吨/年； 苏州汉丰1万吨/年； 浙江天禾3.5万吨/年； 浙江华发1万吨/年； 山东省年产1万吨/年的其他生产企业还包括南京比澳格、常州龙骏等。 8.2木塑材料：取代木材、塑料、金属的新型环保材料木塑复合材料( Wood-Plastic Composites，WPC )以木纤维和植物纤维为主要原料(锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生木塑复合材料作为理想的代木成型新材料，具有防腐防蛀、防水防潮、耐磨阻燃、节能环保、可回收利用、力学性能高等诸多优点，其前景在国内外都很有前景。 目前，我国木塑复合材料及制品的制造水平、产量、出口量均跃居世界前列，但从木塑复合材料行业的竞争格局来看，美国在木塑复合材料的生产开发和应用方面仍然处于世界领先地位。 与美国木塑复合材料结构相比，差距体现在目前国内木塑复合材料生产企业规模普遍偏小，对行业集中度较低，真正有品牌影响力的企业较少，产品应用领域和创新能力有待提高。 8.3竹成型材料：具有多种用途的新型复合材料竹成型复合材料( Bamboo Plastic Composite，简称BPC )以预处理改性的竹锯末、竹屑和竹屑等纤维为主要原料，利用高分子化学界面融合原理，将熔融热塑性树脂(主要是PE、PP、 PVC等)和一定比例混合的竹成型复合材料的成分构成中，基体材料为树脂，竹纤维作为增强材料可以提高塑料的物理性能，回收利用废塑料，改善生态环境。 (报告来源：未来智库)产品主要用途：竹塑复合板材应用范围较广，许多类型产品具有较大的选择性。 目前主要应用于木箱、户外铺装、室内地板、室外装饰扶手等领域。 产品性能：竹塑复合板材可锯、刨、钉，加工性能好，克服了天然木材耐久性差、易燃、潮湿、易腐烂等缺点； 另外，它除了避免了单纯塑料材料的不足外，还是一种适应性强的竹塑复合板材。
与木材相比，各向同性好，耐候性和尺寸稳定性也好，产品不怕虫蛀，不产生真菌，耐强酸强碱，不吸收水分，不易变形，机械性能好，产品耐久性比简单木质材料高数倍，且硬、韧、耐用与塑料相比，适用于各种木材加工方式，表面易于装饰，可印刷、油漆、喷涂、覆膜，且产品可回收利用，环保性能好，可生产各色木纹整体产品和单色产品。
报告摘录：(本文仅供参考，不代表我们的投资建议。 关于使用方法，请参照原文的报告。 (精选报告来源)【未来智库】。 智囊团-官方网站
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