2021年全球及中国丁二酸现状及趋势分析,生物法技术进一步带动应用突破「图」-不锈钢3D打印工厂

2021年全球及中国丁二酸现状及趋势分析,生物法技术进一步带动应用突破「图」-不锈钢3D打印工厂插图

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一、丁二酸产业链

丁二酸又称为琥珀酸,是生物体内三羧酸循环(TCA循环)过程的重要代谢中间产物,同时作为分子结构包含2个羧基的C4化合物,呈无色晶体,味酸,溶于水、乙醇和乙醚,不溶于氯仿、二氯甲烷。

丁二酸可作为BDO、PBS、四氢呋喃、γ-丁内酯、NMP、2-吡咯烷酮等多种重要化合物的前体原料,据相关资料统计,大约250种以苯为原料的化工品都能够通过丁二酸为原料生产,同时丁二酸也可用于生物医药、食品、农业等领域,被美国能源部列为未来12种最有价值的平台化合物之一,丁二酸市场需求潜力每年超过270万吨。

丁二酸产业链

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资料来源:公开资料整理

二、丁二酸生产工艺

从生产技术来看,丁二酸主要通过化学法或生物法技术合成,化学法起始原料主要为正丁烷,并通过合成顺酐后催化加氢或电解还原得到,海外生物法发展较高,目前是主流技术;国内目前以化学法为主,但亦受限于反应条件苛刻、成本和污染等问题,多数为千吨级中试装置。

丁二酸不同生产技术比较

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顺丁烯二酸酐简称顺酐,是一种常用的重要有机化工原料,同时也是正丁烷合成丁二酸前置产物。从行业供需情况来看,2016-2019年中国顺酐行业产量逐年增长,据统计,2019年中国顺酐产量达到90.7万吨,需求量为82.7万吨。

2014-2019年中国顺酐行业产量及需求量情况

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相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国丁二酸行业市场运行现状及投资规划建议报告》

三、丁二酸行业现状分析

从全球丁二酸产能分布来看,据隆众资讯数据,2021年全球丁二酸产能约11.5万吨,其中国内约5.5万吨,受限于工艺技术和成本等问题,目前丁二酸全球市场规模仍较低,我国产能2021年全球占比48%,其次为加拿大26%。其中欧美企业以发酵法为主,亚洲企业以电解法和加氢法为主。

2021年全球丁二酸产能分布情况(单位:%)

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资料来源:隆众资讯,华经产业研究院整理

从全球丁二酸下游需求来看,据Grand View Research数据,2021年全球丁二酸下游应用中,工业领域占比37%居首,其次分别为涂料、农业和食品饮料等,占比分别约18%、13%和12%。

2021年全球丁二酸下游应用领域分布(单位:%)

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资料来源:Grand View Research,华经产业研究院整理

在国内丁二酸下游应用领域中,可生物降解材料PBS(由丁二酸和BDO聚合得到)应用占比较高,据隆众资讯,2021年国内丁二酸约71%用于PBS生产,食品、医药和农药领域占比分别约13%/7%/3%。

2021年中国丁二酸下游应用领域分布(单位:%)

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资料来源:隆众资讯,华经产业研究院整理

四、丁二酸行业竞争格局

从海外企业产能情况来看,国外较早探索生物法丁二酸技术,海外丁二酸企业以生物法为主,目前BioAmber等企业已成功实现万吨级别的生物法丁二酸量产。具体情况如下:

海外丁二酸生产企业产能及技术情况

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资料来源:公开资料整理

从国内企业产能情况来看,国内目前以化学法为主,但亦受限于反应条件苛刻、成本和污染等问题,多数为千吨级中试装置,但山东兰典生物依托中科院天工所的生物法技术,也已实现万吨级别的生物法丁二酸工业化生产。

国内现有及在建/规划丁二酸产能情况

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资料来源:公开资料整理

五、丁二酸行业未来发展趋势

1、丁二酸在食品、医药、表面活性剂、绿色溶剂、生物可降解塑料等领域具有广泛的应用前景,其衍生物的化学产品市场潜力较大。目前最具发展前景的市场是作为生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯的主要原料。目前以丁二酸为原料合成PBS生物可降解塑料的技术在德国巴斯夫公司、日本三菱公司、中国清华大学、中科院理化研究所都已开发成功,并投入批量生产。PBS与其他生物可降解塑料相比,不仅力学性能十分优异,而且价格合理,市场需求量大。

且在碳中和背景下,近年来全球多个国家和地区开始实施“禁塑、限塑”政策,生物可降解材料迎来较好发展机遇,据European bioplastics数据,2021年全球可生物降解材料市场规模约155万吨,预计22-26年将以28%的CAGR增长至约530万吨,其中PBS的规模有望从21年8.7万吨左右增长至122万吨(CAGR达70%)。

2021-2026年全球可生物降解材料市场规模及增速

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资料来源:European bioplastics,华经产业研究院整理

2、但是从价格比较来看,目前PBS与PBAT、PLA两种可降解材料相比价格居高,丁二酸原料供给和价格等因素亦是限制PBS应用的重要因素。若葡萄糖路径的丁二酸实现大规模工业化,按照19年以来的原材料价格水平和原料单耗,测算葡萄糖自产丁二酸后合成PBS的单吨成本已基本接近PBAT和PLA的成本,未来包括华恒生物在内的企业依托生物法丁二酸技术的突破和量产,有望推动丁二酸及其产业链产品(如PBS)等的降本和应用渗透,进而不断突破丁二酸工业化应用的天花板。

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