生物基化学品商业化进程加速
蔡国熙 编译
通过生物技术生产化学品已不再是新鲜事，从目前的实际应用来看，用生物技术生产化学品要比生产燃料的利
润更为丰厚。从产品开发的角度来看，生物基化学品更多的是集中在生产生物燃料，如生物柴油和燃料乙醇，但如
今许多企业已意识到仅仅依靠生产生物燃料来赚钱是非常困难的，他们更希望通过开发更多的应用渠道，提升企业
的利润空间。来自SRI Consulting的报告显示，近年来生物基化学品的生产正在以每年两位数的增长率迅猛发展。
可以预见，随着生物技术的不断完善，在日益提高的油价下，生物基化学品将会有更广阔的生存空间，其商业化进
程也将如火箭升空，不断加速。
该报告对目前国际上产量最大的六种生物基化学品进行了详细的工业和市场分析，这六种产品分别是柠檬酸、
谷氨酸、乳酸、赖氨酸、聚羟基脂肪酸酯(PHA）和苏氨酸，它们都是由微生物作用而合成，而并非通过传统的化工
合成路线，且目前已经具有了一定程度的市场规模，其2009年产量比例如图一。据统计，全球2009年这六大生物
基化学品的产量约为600万吨，产值120亿美元，预计2014年将很有可能超过140亿美元；此外，随着生物聚合物
的需求量不断上升，PHA和赖氨酸的发展潜质巨大，未来几年增长率将不容小视，见表1。
表1 六大生物基化学品生产状况
生物基化学品 2009年全球 预计2009～2014年
产量（万吨） 增长率（%）
柠檬酸 150～200 4.7
谷氨酸 250～300 3.9
乳酸 35～40 7.2
赖氨酸 100～150 3.9
PHA 0.1～0.2 >25
苏氨酸 15～20 5.1
尽管目前生产这些生物基化学品的成本还是高于通过石油路线的同类产品，但是可再生和可生物降解的特性已
经让越来越多的用户觉得物有所值。但更值得注意的是，在一些领域，生物基化学品已经具备针对性应用（Drop-in
application）能力，其带来的商业效益将在未来与石油路线的同类产品竞争中取决定性作用。
乳酸与聚乳酸
2009年，全球通过生物技术生产的乳酸和乳酸盐以及乳酸酯的产量共计37.6万吨，产值约为8.23亿美元，主
要的生产商有诸如普拉克（PURAC）和美国NatureWorks公司这样的大公司和分布在亚洲各地的小型生物技术企业，
预计到今后五年，生物基乳酸的产量年增长率将会超过7%。
生物基乳酸的消费领域分布相对较广，其中最大的应用在于生产聚乳酸塑料，但如果技术研发能很好地解决其
抗冲击能力不高的问题并且降低成本的话，生物聚乳酸塑料在诸如包装等领域的发展前景将不可估量。不过，普拉
克和瑞士Sulzer Chemtech公司共同开发的一项聚乳酸合成技术将能对生物聚乳酸塑料的物理性能进一步地优化。
PHA
PHA的发展相对其他五种生物基产品来说，还处于初级阶段。2009年，全球统计PHA产量为1000～2000吨，产
值不到8亿美元，但随着其消费量的不断攀升，各大厂商也纷纷扩大PHA生产规模。最著名的要数由由美国ADM公
司（Archer Daniels Midland）联手英国Metabolix公司共同建设的PHA装置，并已于2010年投产，产能5万t/a,
目前为全球最大。在中国，PHA的发展也受到重视，比较著名的企业有天津国韵生物材料有限公司、深圳意可曼生
物科技有限公司和宁波天安生材料有限公司。
PHA是多种羟基烷酸酯的聚合物，目前市场上比较具有商业规模的有羟基丁酸/羟基戊酸共聚物(PHBV)、聚3-
羟基丁酸酯（PHB）和3－羟基丁酸和3－羟基乙酸的共聚聚酯（PHBH）三种。生物基PHA大多用于生产注塑级产品，
主要应用于浴室配套装置和铅笔，但是随着薄膜型和可接触食品的生物PHA的商业化以及新合成方法的问世，这种
新型的生物塑料在未来将会有更广阔的应用。
对于应用在许多价格敏感性高领域的生物PHA来说，价格因素一直是其发展的绊脚石；目前，生物PHA的价格
还是比传统的热塑性塑料和其他生物塑料要高。但是，众多生产商正在通过寻找新的应用和开发新的技术来获取更
高的利润，同时，将生物基PHA与低价的聚合物混合也将是降低其成本的好方法。
关键问题：减少成本
生物基化学品给为人类的环境和生活带来的好处是长期的，同时，它的发展也为全球依靠生物技术生存的化工
企业提供了经济上的收益。但是，不得不承认的是，生物基化学品在还是与传统的石化路线合成的同类产品在成本
上有一定的差距。不过，解决的办法和问题的产生同样简单，即只要能减少在原料使用和生产工艺上进行改进，将
能在很大程度上减少削减成本，生物基化学品将继续拥有和石化产品分庭抗礼的资本。因此，全球各大生物基化学
品生产商纷纷将目光投向技术创新，并且在已经取得了不少好成绩。
美国OPX生物技术（OPXBIO）公司于2010年3月12日宣布，在中型规模操作仅6个月之后，就已使其生产生
物基丙烯酸成本达到降低目标85%。该公司釆用糖类如葡萄糖或者蔗糖作为原料，并利用来自化学物流和生物质气
化的氢气和二氧化碳来制取生物基丙烯酸。OPXBIO公司同时公布，其以葡萄糖和蔗糖为原料制取的生物基丙烯酸成
本分别为70美分/磅和55美分/磅，而目前通过石化路线生产丙烯酸的成本约为75美分/磅。OPXBIO首席执行官Chas
Eggert表示，公司设定了使其丙烯酸生产成本的商业化目标为50美分/磅，低于常规石油基丙烯酸。初步的生命循
环分析也表明，OPXBIO公司的葡萄糖基丙烯酸的碳足迹要低85%。近几年，全球石油基丙烯酸市场约为80亿磅/年
（363万吨/年），价值80亿美元，历来年增长率为4%。