生物可降解塑料被認(rèn)為是解決一次性塑料廢棄物污染問題的有效途徑。生物可降解塑料包括PLA(聚乳酸)，PHA( 聚羥基鏈烷酸酯)，PBS聚酯類降解塑料如PBAT(聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯)、PBS(聚丁二酸丁二酯)、PBSA(聚丁二酸-己二酸丁二酯)，PCL(聚己內(nèi)酯)和PGA(聚乙醇酸)等。預(yù)計(jì)到2025年，中國可降解塑料的年需求量將達(dá)到300萬噸/年，但屆時(shí)，中國可降解塑料產(chǎn)能將超過500萬噸/年，其中僅PBAT新增規(guī)劃產(chǎn)能就超過300萬噸。未來，對(duì)于PBAT行業(yè)而言，真正的競(jìng)爭(zhēng)力究竟屬于誰?

　　中國可降解塑料風(fēng)生水起

　　每年全球塑料產(chǎn)量高達(dá)3.5 億噸，中國就接近1 億噸。全球每年一次性塑料制品只有10%被回收利用，另外約12%被焚燒，超過70%被丟棄到土壤、空氣和海洋中。目前大多數(shù)生產(chǎn)的塑料是一次性塑料，約40%的塑料用于包裝，而聚乙烯(PE)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)是包裝中使用最多的塑料，這些石油衍生塑料一旦到達(dá)環(huán)境就會(huì)不可避免地積累，從而產(chǎn)生負(fù)面的環(huán)境后果。

　　基于對(duì)人類共同生存環(huán)境的保護(hù)，各國紛紛頒布限塑令和禁塑令。中國也宣布到2020年底，全國范圍內(nèi)餐飲行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料吸管，地級(jí)以上城市建成區(qū)堂食服務(wù)餐飲行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料吸管;到2025年底，縣城建成區(qū)餐飲堂食服務(wù)禁止使用不可降解一次性塑料餐具，地級(jí)以上城市餐飲外賣領(lǐng)域不可降解一次性消耗強(qiáng)度下降30%。

　　生物可降解塑料被認(rèn)為是解決一次性塑料廢棄物污染問題的有效途徑。生物可降解塑料包括PLA，PHA，PBS聚酯類降解塑料如PBAT、PBS、PBSA，PCL和PGA等。

　　從需求來看，2020年，以中國為代表的東北亞地區(qū)是全球最大的生物可降解塑料市場(chǎng)，超過全球消費(fèi)量的60%，其次是歐洲(25%)和北美(10%)。在北美，生物可降解塑料的消費(fèi)量預(yù)計(jì)將以年均6%的速度增長(zhǎng)。食品包裝、餐具、餐具和袋子行業(yè)是最大的終端消費(fèi)，也是生物可降解塑料消費(fèi)的主要增長(zhǎng)動(dòng)力。受益于全球各國對(duì)塑料購物袋及包裝的限制，未來全球幾年將實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的增長(zhǎng)。

　　從供給來看，2021年北美生物可降解聚合物的產(chǎn)量增至約22萬噸，聚乳酸是最大的生物可降解塑料，產(chǎn)量占85%;西歐產(chǎn)量20萬噸，大部分來源于淀粉與PBAT和少量PLA。而中國近些年可降解塑料增長(zhǎng)迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國可降解塑料行業(yè)規(guī)模超過100萬噸/年，包括PBAT、PLA、PPC、PGA、PBS、PHA和PCL。從產(chǎn)品規(guī)模來看，其中PBAT行業(yè)規(guī)模最大，總計(jì)生產(chǎn)能力接近80萬噸/年，其次是PLA，總計(jì)生產(chǎn)規(guī)模超過了20萬噸/年。2021年中國可降解塑料產(chǎn)量約80萬噸，基本做到供需平衡。

　　中國是PBAT的主戰(zhàn)場(chǎng)

　　預(yù)計(jì)到2025年，中國可降解塑料的需求量將達(dá)到300萬噸，但屆時(shí)，中國可降解塑料產(chǎn)能將超過500萬噸/年，其中僅PBAT新增規(guī)劃產(chǎn)能就超過300萬噸/年，其次來自PLA和PGA的新增產(chǎn)能。

　　PLA是生物基塑料和生物降解產(chǎn)品領(lǐng)域的一個(gè)重要子行業(yè)。作為一種理想的綠色環(huán)保高分子塑料，PLA已成為生物降解塑料中的主要產(chǎn)品。但PLA短期產(chǎn)能難以迅速擴(kuò)大以滿足需求的增長(zhǎng)。困擾中國PLA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要問題是PLA中間產(chǎn)品丙交酯的合成技術(shù)。安徽豐原和浙江海正已逐步打通乳酸-丙交酯-聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈且實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，開發(fā)出較成熟的套工藝生產(chǎn)設(shè)備。目前，外采丙交酯生產(chǎn)PLA的完全成本超過2萬元/噸，而掌握了丙交酯合成技術(shù)的完全成本約1.5萬元/噸。不過中國玉米等農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，隨著全球糧食危機(jī)來襲，從成本經(jīng)濟(jì)性和原料可獲得性角度來看，PLA行業(yè)短期而言難以放大。

　　PGA是一種理想的完全生物降解塑料，具有微生物降解和水降解的特點(diǎn)，根據(jù)其分子量和降解環(huán)境的不同可以在1~6個(gè)月內(nèi)完全降解，無毒無害，最終降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，除了能滿足工業(yè)堆肥要求，還可以達(dá)到家庭堆肥、土壤降解及海洋環(huán)境降解的要求。國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)經(jīng)由煤制乙二醇的重要中間產(chǎn)品草酸二甲酯(DMO)往下生產(chǎn)PGA。雖然在乙二醇市場(chǎng)低迷的情況下，企業(yè)可以從乙二醇轉(zhuǎn)產(chǎn)PGA，PGA的完全成本至少也要在1.2萬/噸以上，這還不包括對(duì)乙二醇裝置停車的損失。從乙二醇轉(zhuǎn)產(chǎn)PGA將會(huì)閑置乙二醇生產(chǎn)裝置，對(duì)應(yīng)的折舊利息成本不算小數(shù)，但如果從煤頭開始新建PGA則裝置投資較大，同時(shí)也會(huì)面臨煤價(jià)走高的風(fēng)險(xiǎn)。而PGA發(fā)展路徑和煤制乙二醇何其相似，從5萬噸產(chǎn)能慢慢放大到20萬噸、100萬噸，但產(chǎn)能放大和滿足需求的高品質(zhì)是需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間來檢驗(yàn)的。

　　PBAT由于顯示出良好的拉伸強(qiáng)度、韌性、延展性和耐熱性，是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最好的降解塑料之一，也是中國未來最大的可降解塑料供應(yīng)來源。中國PBAT消費(fèi)主要用于生產(chǎn)含淀粉的化合物，或與PLA混合。該化合物有助于大大提高成品的撕裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，同時(shí)不影響后期加工。這些化合物可以降低產(chǎn)品本，同時(shí)仍保持其可生物降解和可堆肥的特性，被進(jìn)一步加工成購物袋、卷裝垃圾袋、電子產(chǎn)品包裝袋、食品包裝袋和地膜。

　　近期各大企業(yè)紛紛上馬PBAT，如華魯恒升3萬噸/年P(guān)BAT、東華天業(yè)40萬噸/年P(guān)BAT、東方盛虹18萬噸/年P(guān)BAT、永榮控股50萬噸/年P(guān)BAT、陜煤集團(tuán)12萬噸/年P(guān)BAT、華誼新材料30萬噸/年P(guān)BAT······規(guī)劃的PBAT產(chǎn)能超過300萬噸。

　　PBAT由BDO和PTA以及己二酸AA合成，從原料的可獲得性和成本來看，BDO是最為關(guān)鍵的原料。若原料均以2022年5月20日外采市場(chǎng)價(jià)來算，生產(chǎn)1噸PBAT需要0.54噸的1,4丁二醇BDO(22,250元/噸)，0.4噸的己二酸AA(11,650元/噸)，0.37噸的PTA(6,710元/噸)，PBAT的完全成本超過2.2萬元/噸，而PBAT的市場(chǎng)價(jià)格約2.15萬元/噸，對(duì)于純粹依靠外采的企業(yè)而言是虧損的狀態(tài)。

　　從生產(chǎn)成本來看，BDO在三種原料中成本占比63%，占PBAT收入比為56%。由于己二酸和PTA均屬于大類產(chǎn)品，且行業(yè)產(chǎn)能大、生產(chǎn)利潤(rùn)微薄，可依托外采滿足原料需求，但對(duì)于BDO而言，如果完全依賴外采，生產(chǎn)企業(yè)將無盈利可言。隨著PBAT產(chǎn)能不斷放大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，PBAT價(jià)格出現(xiàn)或下行，但BDO受PBAT和傳統(tǒng)下游氨綸的需求拉動(dòng)，價(jià)格或有進(jìn)一步上行的可能，對(duì)于無BDO配套的PBAT而言，將面臨持續(xù)虧損的困境。

　　得BDO者得天下

　　2021年國內(nèi)BDO產(chǎn)能約230萬噸，消費(fèi)量約170萬噸，下游第一大應(yīng)用為PTMEG-氨綸產(chǎn)業(yè)鏈占比超過50%，其次是PBAT和用于鋰電池材料的γ-丁內(nèi)酯。從需求端來看，氨綸新增產(chǎn)能有限，未來幾年僅帶動(dòng)30萬噸BDO的消費(fèi)。但對(duì)于PBAT而言，1噸PBAT就要消耗0.54噸的BDO，預(yù)計(jì)到2025年，中國對(duì)PBAT的需求量約為350萬噸，在2020年基礎(chǔ)上約新增300萬噸，這意味至少需要增加160萬噸BDO產(chǎn)量來滿足原料需求。雖然近期規(guī)劃的BDO產(chǎn)能甚多，但真正能夠落地產(chǎn)能的預(yù)計(jì)到2025年不足150萬噸，而落到實(shí)際的產(chǎn)量估計(jì)不足100萬噸。

　　業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識(shí)到BDO是最大的競(jìng)爭(zhēng)軟肋，所以大多數(shù)PBAT規(guī)劃產(chǎn)能均往上配備BDO產(chǎn)線以滿足原料需求。但深究下來，仍面臨諸多難以逾越的問題。

　　從工藝來看，生產(chǎn)BDO 的技術(shù)包括炔醛法、順酐法、丁二烯乙酰氧化法、烯丙醇法和二氯丁烯水解法。后三種工藝存在投資大、副產(chǎn)多、生產(chǎn)難度較大的問題。炔醛法是制備BDO最成熟的工藝路線，以乙炔和甲醛為原料;乙炔原料來源又分為電石法制乙炔和天然氣制乙炔路線，均是目前成熟應(yīng)用的工藝方法。而丁烷順酐加氫法的投資大，丁烷作為主要原料存在較大的對(duì)外依賴性。

　　在海外，BDO主要是通過天然氣制乙炔路線來生產(chǎn)。在中國，絕大部分的BDO以電石法為主。而天然氣作為重要的清潔能源，往下發(fā)展天然氣化工存在諸多限制，新增天然氣-乙炔-BDO裝置鳳毛麟角；在雙碳政策下，新增電石法產(chǎn)能審批也并非易事，電石生產(chǎn)過程中耗費(fèi)大量電力能源，電石由煤炭制得，煤化工新增項(xiàng)目審批也會(huì)逐漸收緊。若是外采電石生產(chǎn)BDO，完全成本約1.36萬元/噸，往下一體化生產(chǎn)PBAT的完全成本1.76萬元/噸。但筆者認(rèn)為，未來隨著雙碳政策的持續(xù)推行，將進(jìn)一步提高電石的生產(chǎn)成本，加上電石新批產(chǎn)能非常有限，產(chǎn)能僅從2020年的4000萬噸/年增至2025年的4500/年萬噸，但新增的500萬噸/年假設(shè)開工率在80%的話，新增產(chǎn)量不足400萬噸/年，僅僅滿足新增PVC的需求(新增PVC對(duì)電石需求約350萬噸/年左右)。而如前所述，300萬噸/年的PBAT對(duì)應(yīng)160萬噸/年的BDO生產(chǎn)，折算到電石的需求量為180萬噸/年(生產(chǎn)1噸BDO需要1.13噸電石)，這也意味著BDO還得和PVC爭(zhēng)搶電石資源。

　　而通過正丁烷順酐加氫法來制備BDO(生產(chǎn)1噸BDO需要1.14噸正丁烷)，則需依靠外采丁烷作為原料，對(duì)丙烷脫氫企業(yè)而言，實(shí)則擁有天然的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榘凑招袠I(yè)慣例，PDH企業(yè)在購買丙烷的同時(shí)也不得不采購丁烷來降低整體的物流成本。長(zhǎng)期以來，眾多的PDH工廠一直在為丁烷的深加工而傷透腦筋，而PBAT的旺盛需求正使得前景逐漸明朗。丁烷在目前看雖然價(jià)格在高位，但對(duì)于居高不下的BDO價(jià)格(2.2萬元/噸)而言，通過丁烷順酐加氫制得BDO的完全成本接近1.4萬元/噸，再往下一體化生產(chǎn)PBAT的完全成本約1.78萬元/噸，相比于PBAT市場(chǎng)價(jià)格(2.15萬元/噸)，稅前利潤(rùn)率仍高達(dá)16%。但對(duì)于丁烷而言，原本主要是用于和丙烷摻混作為燃料需求，隨著全球能源危機(jī)加劇，丁烷氣也會(huì)逐漸水漲船高，加上化工需求不斷拉大，如丙丁烷裂解、PBAT的需求仍在不斷加大，未來丁烷價(jià)格亦有逐漸偏離燃料屬性的趨勢(shì)。

　　未來，對(duì)于PBAT行業(yè)而言，真正的競(jìng)爭(zhēng)力屬于擁有低成本的一體化的BDO資源：一是有配套的電石資源;二是基于PDH裝置獲取穩(wěn)定的丁烷資源。只有基于資源優(yōu)勢(shì)往下發(fā)展PBAT，才能獲取足夠強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　作者系《中國石油和化工》雜志編委