废弃秸秆可变身生物树脂，上亿市场亟待替换成环保材料

2022-06-03 10:27:24  信息编号：K217980  浏览次数：57

要想收成好，地膜是个宝。然而，随着地膜使用范围扩大，也给农村地区带来了“白色污染”。如何解决这一问题？在山西生物质新材料研究院里，研发工程师正在把秸秆等农林废弃物进行生物炼制，从而生产出优质、安全并可降解的生物地膜，真正实现变废为宝。

这种生物塑料只需要6-9个月就可以完全降解，有效解决传统石化塑料带来的白色污染，可应用于一次性餐具塑料制品、农用地膜等。

废弃秸秆的华丽变身就是生物新材料的神奇之处，然而，神奇还远不止于此废弃秸秆还有哪些用途呢？

废利用生物炼制方法，从秸秆中提取酶解木质素，经过新材料转化技术，还可以得到生物树脂。这种生物树脂韧性强，可与碳纤维结合形成碳纤维复合材料，这种碳纤维复合材料的硬度是钢铁的4到5倍，重量却只有钢铁的五分之一。解决了目前市面上常用的环氧树脂韧性差的“卡脖子”技术问题。

年产秸秆约1500万吨，其中90%为玉米秸秆，如果全部利用，可供生产约100万吨生物塑料、700万吨生物树脂及碳基新材料，对于消除白色污染、生产生活、产业转型意义重大！

生物基树脂商用领域扩大

随着环保意识的提高，人们的兴趣激增，商业生物基树脂的范围正在不断扩大！

用于复合材料的生物基树脂并不是什么新鲜事。消费者对绿色产品的需求以及与某些原材料相关的一些战略性决策，正在帮助生物基树脂扭转局面，推动生物基聚合物重新成为人们关注的焦点。

生物化学家在生产新树脂方面尤其具有创新性，这些树脂来源于各种油类如蓖麻、大豆、油菜籽和腰果，以及糖和木质素。但是，根据Nova Institute 的研究数据显示，2019年全球化石基塑料材料的年产量为3.73亿吨，其中生物基塑料仅为380万吨，与包装用的生物基材料相比，复合材料用生物基材料仅占非常小的份额。然而，复合材料用生物基树脂增长潜力很大，因为随着生物基树脂产量的增加，石油产品和生物基产品之间的价格差异会进一步缩小，更不用说环保政策的影响了。

市场巨大，不火不行！目前，仅在欧洲市场生物基树脂的产量达200万吨，占有份额达到7000亿欧元，目前还在呈不断增长的态势。

因此，以“绿色、环保、可再生、易降解”著称的生物基材料显得尤为重要，势在必行！

生物基树脂的机遇

生物基树脂主要有生物基环氧树脂、生物基酚醛树脂、生物基不饱和聚酯树脂、生物基呋喃树脂等。

具有增值特性的生物基树脂复合材料在最终用户中越来越受青睐，长期来看，预计将遵循相同的发展路线。公司和消费者正在改变选择，寻求对环境影响最小的产品，以减少二氧化碳排放量。因此，为生物基树脂复合材料创造了巨大的需求增长。用于生产生物基树脂复合材料的天然原料容易获得，这是促进其增长的另一个因素。另外，受经济持续好转，加上美国因寒冷天气导致多类化工装置关闭停工影响，化工市场在供需失衡下，化工原料价格强劲上涨走势有望延续，树脂企业都在寻求新的解决方案，以期减少对石油化工产品的依赖。

根据Technavio的最新市场研究报告，全球生物基树脂市场有望在2020-2024年期间以19％的复合年增长率增长，最终达到1128.98万吨。

环氧树脂是聚合物基复合材料应用最广泛的一种热固性树脂，下游应用领域涉及到复合材料、浇铸料、胶粘剂、化工、电子电器、建筑等多个领域。环氧树脂市场以双酚A型环氧树脂为主，消费占比超八成，但双酚A具有毒性，且有害副产物多，在双碳背景下，环氧树脂产业转型升级需求迫切。

《2022-2027年中国生物基环氧树脂行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，2020年，全球生物基环氧树脂市场规模在1.7亿美元左右，受碳排放意识提高、企业助力、政府支持等因素推动，全球生物基环氧树脂市场正在急剧增长，预计2026年，全球生物基环氧树脂市场规模将达到2.2亿美元。

近年来，随着环保、安全监管日益严格，以及能源转换速度加快，生物经济发展迅速，生物基环氧树脂市场迎来了良好发展时机。2020年，全球生物基环氧树脂行业产量在2.5万吨左右。

生物基树脂的挑战

传统的树脂通常以石油化工产业的产品为原料进行合成，由于化石能源不断被消耗以及石化原料具有潜在生物毒性，开发生物基可再生的替代品成为研究的热点问题。虽然己经有一些生物基树脂的研宄报道和工业产品，例如大豆基和腰果酚基的热固性树脂己经进行了商业化生产，但是始终存在着综合性能差，与传统的石油基树脂还有较大差距的问题。

近年来研究者设计、合成出了多种带有杂环、脂肪环和芳香环的生物基化合物代替石油基双酚A用于制备环氧树脂，但目前已报道的生物基环氧树脂的热稳定性及力学性能仍然难以媲美双酚A型环氧树脂。因此。设计、合成能够满足生物基环氧树脂高性能化和功能化要求的生物基单体仍然是一大挑战，是拓宽生物基高分子材料应用范围并提升其对石油基高分子材料竞争优势的关键问题。

因此生物基树脂能否通过结构优化和创新的技术方案，使其性能到达甚至超越石化树脂，这将是其面临的挑战。