声明：本文为火石创造原创文章。
01什么是生物可降解塑料？
生物可降解塑料是指在特定条件下，通过微生物作用，可以完全分解为二氧化碳、水和其他无害小分子物质的高分子材料。目前全球已有20余种不同的生物可降解塑料，按照其原材料，又可细分为生物基生物可降解塑料（包括PLA和PHA等）和石油基生物可降解塑料（包括PBAT、PCL和PBS等）。
图1：生物塑料分类
来源：European Bioplastics
02几种主流可降解塑料的对比
表1：各材料性能对比
来源：谢鸿洲等人《几种可生物降解塑料的性能与应用比较研究》
如上表所示，不同类型的塑料在性能上各有千秋，所以市面上常见的生物可降解塑料产品为满足下游不同的需求，大多采用多种材料复合的形式。例如，现在广泛使用的可降解吸管和可降解塑料袋通常是PLA和PBAT的复合品。 成本是制约生物可降解塑料商业化进程的关键因素。由于原料获取难度大、价格高、生物反应时间长、设备运行成本高等因素，各类型的可降解塑料价格普遍是传统塑料价格的2～5倍，即使是产业化程度较高的PLA和PBAT，其价格也明显高于不可降解塑料。
图2：几种生物可降解塑料的性价比来源：陆海旭《生物可降解塑料的发展现状与趋势》
03全球生物可降解塑料市场概览
1．供给端2019年全球生物塑料产能合计211．5万吨，其中56％属于生物可降解塑料，预计2024年全球生物塑料产能将超过240万吨。按地区来看，亚洲已成为全球最大的生物塑料生产中心；欧洲作为该领域起步最早的地区，目前贡献了近全球1／4的产能。除淀粉基塑料之外，PLA和PBAT是目前产业化程度最高的两种生物可降解塑料，两者产能合计占全球总产能的49％。
图3： 2019年全球生物塑料产能分布（按地区，％）来源：European Bioplastics
图4： 2019年全球生物可降解塑料产能结构来源：European Bioplastics
PLA方面，目前全球年产能约30万吨，美国的NatureWorks和荷兰的科比恩两大巨头形成寡头垄断的竞争格局。前者是全球唯一PLA单线产能达到15万吨级的企业，且具备PLA完整产业链，自产乳酸（PLA原料）不对外销售。而科比恩自2019年其泰国工厂投产7．5万吨PLA生产线之后，丙交酯（两步法合成PLA的中间体）就开始自用而不对外提供。丙交酯工艺复杂、技术难度大，且NatureWorks和科比恩申请了相关的大量专利，建立起了高技术和知识产权壁垒，丙交酯的供应已成为我国PLA产业的卡脖子难题。我国企业正加速布局PLA行业，但整体规模仍较小。截至2021年2月，浙江海正现有1．5万吨的PLA合成能力，另有6万吨产能在建。金丹科技作为我国乳酸行业龙头，正在发力打通“乳酸－丙交酯”以及PLA合成产线，有望成为第一家具有PLA完整产业链的中国企业。
图5：聚乳酸（PLA）合成工艺来源：金丹科技招股说明书
PBAT方面，全球已有产能约28．4万吨，全球在建产能超69万吨。意大利Novamont和德国巴斯夫是第一梯队厂商，其单线产能分别达10万吨和7．4万吨。PBAT是我国生物可降解塑料的相对优势领域，已有一定技术积累，产能占全球的45％左右，主要原因是：1）国内原料成本较低、产能充足；2）产品性能接近传统石油基塑料，更易于市场推广。主要生产企业有金发科技、新疆蓝山屯河、金晖兆隆等。 2．需求端包装业和农业是生物可降解塑料最主要的两个下游市场，2019年两者合计占下游应用的近3／4。西欧作为最大的可降解塑料消费市场，其消费量占到全球的55％，其次是北美、亚太地区（除中国外）和中国。
图6：2019年全球生物可降解塑料下游应用分布来源：European Bioplastics
图7：2019年全球生物可降解塑料消费量分布来源：European Bioplastics
不同地区之间，可降解塑料的需求结构存在较大差异。例如，西欧依然是共混类／淀粉基塑料消费量最大的地区，主要原因是该地区可降解塑料发展较早，起初淀粉基塑料技术门槛低且价格实惠，得到人们的青睐。随着淀粉基塑料的各种弊端逐渐被人们所了解（例如降解残留、不可完全分子化等问题），紧随其后大力发展生物可降解塑料的美国和亚太国家已不再将淀粉基作为第一选择，现阶段需求以PLA、PBAT和PBSA等为主。
图8：2019年各地区生物可降解塑料消费结构 来源：European Bioplastics
04 我国生物可降解塑料发展机遇
1．可降解塑料渗透率低，未来有很大提升空间据IHS Markit测算，2018年中国可降解塑料渗透率仅0．62％，不及全球平均值0．65％，未来替代空间巨大。欧洲地区可降解塑料渗透率最高，达到2．37％，美国为1．68％。有研究指出，考虑到性能差距，生物可降解塑料对普通塑料的最大替代率为31％。按照此数据测算，限塑令下仅农用地膜、一次性塑料餐具、一次性塑料袋和包装塑料薄膜这4个重点关注领域就可为生物可降解塑料释放超过1000万吨的市场新需求。而2019年全年国内的生物可降解塑料消费量仅50余万吨，未来综合渗透水平有望加速提高。
2．限塑到禁塑，将重塑全国塑料行业生态2020年发改委和生态环境部印发的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》和《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》，明确禁止或限制一次性塑料袋、一次性塑料餐具、酒店塑料用品和快递塑料包装的使用，还包括禁止超薄农膜生产和销售。新版“禁塑令”涉及多个消费场景，有助于传统石油基塑料向可降解塑料的消费“升级”，刺激市场需求进一步释放，加速产业资本流入。
05 我国生物可降解塑料发展面临的挑战
1．我国生物可降解塑料行业尚处于前期导入阶段，整体产能较分散，高值应用产品比例较低。可降解塑料在我国起步较晚，技术水平与国外差距显著。
2．可降解塑料在我国属于强政策驱动型行业，未来市场需求释放将在很大程度上取决于禁塑令等政策的实际落地情况和执行力度。我们认为，短期内要降低生物可降解塑料的成本仍依赖政府补贴，长期来看掌握先进工艺才是治本之道，但目前较难把控或预测取得实质性技术突破的时间点。
3．可降解是有条件的降解。生物可降解塑料的降解需满足特定堆肥条件且短时间内很难完成彻底的分解。例如，PBAT在58～65℃和50％～55％湿度的环境下，160天内可以降解90％。如果可降解塑料杯随意丢弃，没有被单独分类回收进入工业堆肥，有可能造成额外的环境危害。这对当前各地垃圾分类落实程度不一、全民环保意识与欧美日国家仍存在较大差距的我国来说，都是极其严峻的挑战。甚至有国外研究表明，无论在淡水还是海水中，PLA与传统塑料的自然降解能力基本无差，缺少特定降解条件的PLA同样会变成海洋塑料垃圾。
其他参考资料：
1． 华创证券 《可降解塑料行业深度报告（一）：政策从限塑行至禁塑，黄金赛道雏形已现》
2． 国海证券《国内乳酸龙头，布局 PLA 打开成长空间》
3． 谢鸿洲等人《几种可生物降解塑料的性能与应用比较研究》
4． “Biodegradable Plastics ＆ Marine Litter： Misconceptions， concerns and impacts on marine environments” by UNEP
作者 ｜ 火石创造 沈黎明
