生物降解塑料-聚乳酸:前景虽好,但路艰道远

【2019年12月 嘉肯行业研究部】

<2019年中国聚乳酸行业市场竞争分析报告> | 撰写:凌德

1 聚乳酸,用于替代传统石油基材料

聚乳酸(PLA)是由植物性多糖发酵得到的乳酸,经聚合形成的化合物,它是一种新型的生物基可降解高分子材料。

在全球绿色环保节能的大趋势下,越来越多的国家开始立法禁止使用一次性不可降解塑料,禁塑和限塑的范围越来越广泛,聚乳酸具有生体相容性、生物降解,回收循环的特性,因此被市场寄予厚望,以期未来能实现部分对传统石油基材料的替代。

目前生物降解塑料的种类很多,如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、改性脂肪族芳香族共聚酯材料(PBS)、二氧化碳共聚物和聚羟基烷酸酯(PHA)等。这些材料之间相互替代性并不强,其未来要替代的是传统石油基材料应用市场。但在所有的可分解性塑料中,聚乳酸生产技术最为成熟,约占40%的市场份额。

目前,聚乳酸材料主要应用在包装材料、纤维和非织造物以及医疗卫生领域。如用于生产一次性餐具、塑料袋、纺织纤维、3D耗材等。

 

2 国内聚乳酸产业还处于起步培育阶段

2002年美国嘉吉公司与DOW聚合物公司合资建成全球第一条聚乳酸树脂生产线,产能达14万吨,商品名为“Nature Works”。德国、意大利、荷兰和日本等发达国家也先后开发了聚乳酸产业化生产技术。

中国是在2000年前后开始研发聚乳酸生产工艺,代表性的研究机构是中科院长春化学应用研究所,2004年国内企业开始涉足聚乳酸商业化生产,截至2018年底,国内涉足聚乳酸树脂生产的企业约有10家。

这些聚乳酸生产企业,产能规模最大的为5万吨。多数企业生产线产能在1万吨左右。2018年中国聚乳酸树脂有效产能合计为14.2万吨,过去五年年均增速为36.7%。行业产能处于快速扩张的水平。

从产量来看,按50%的有效产能利用率,2018年国内聚乳酸树脂产量为7.2万吨。这是一个很小的数字。因为,同期国内合成树脂产量为8587万吨,聚乳酸占合成树脂总量的0.08%。

虽然国内聚乳酸行业发展速度很快,但从行业发展进程、产业总体规模、单条生产线平均产能、市场份额和技术成熟度来看,国内聚乳酸行业还处于起步阶段。

 

3 影响聚乳酸产业发展的关键因素

影响其发展的关键因素主要有两个,一是产品性能约束其应用范围;二是生产成本较高,市场竞争力不足。

3.1 性能因素

业内人士认为,目前聚乳酸树脂机械性能不如PE和PP等传统塑料。

聚乳酸产品可以是非结晶、部分结晶和全结晶状态,这些状态会影响产品的热变形温度及强度,许多聚乳酸产品使用普通的非结晶型聚乳酸(aPLA),由于aPLA热变形温度在55℃左右,这就会限制其在电子器件、热餐容器或汽车部件等高温环境中应用。

此外,聚乳酸树脂机械性能一般,如聚乳酸撕裂强度低、弹性差,拉伸强度为45MPa。在使用购物袋、垃圾袋和农膜等产品时,消费者更愿意选择PE或PP材料。

在实际应用中,多数需要进行改性。近年来,行业领先的聚乳酸生产企业浙江海正生物材料公司,其主要研发方向是对聚乳酸树脂改性以提升性能来扩大产品应用范围,如改性耐热、增韧和高流动性。

3.2 成本因素

产品价格最下游客户最为关心的因素。但目前聚乳酸的生产成本并不具备竞争力。业内人士介绍:按乳酸市场价格计算,加上其它成本,生产吨聚乳酸的成本要远高于石油基的塑料产品。一般来说,聚乳酸价格比传统塑料要高50%~200%,相同撕裂和承重性能的聚乳酸塑料袋比PE塑料袋要贵一倍以上。

其他种类环境友好型生物材料,如聚己内酯、PBS、PHA的成本更为昂贵。生物降解材料要实现大规模产业化生产和应用,并有效替代石油基高分子材料产品,很大程度上依赖于其生产成本的降低。

2015年国内企业生产1吨聚乳酸大约消耗1.6吨的乳酸,近年来国内工艺技术不断进步,据嘉肯咨询调查了解,浙江海正生物、安徽丰原福泰来和山东同邦新材料公司,其生产工艺,1吨消耗乳酸量处于1.25-1.40吨水平,行业平均成本下降约17%。

但依然没有进入市场替代传统塑料的临界点。

当下的解决方案是:开发更高端的市场应用,市场淡化其成本因素,为绿色环保付费。另一方面持续技术攻关,提升产品性价比,实现在个别应用领域的市场化替代。

 

4 聚乳酸企业经营效益一般,还没有实现规模化

以深圳光华伟业公司为例,其生物降解材料生产基地为孝感易生新材料有限公司,2008年公司涉足聚乳酸生产,早期聚乳酸产能仅为0.26万吨,处于行业中上游水平。直到2017年聚乳酸产能才扩充至1.26万吨。

在2013-2015年间,公司聚乳酸2600吨产能,实际利用率不足30%。而且产品以出口为主,平均年销售量不足300吨。公司2018 年生物降解材料业务销售收入为6,254万元。在2013-2018年间,生物降解塑料业务年均增速为9.5%。产品毛利率维持在30-35%之间。

直到近年来受国际环境和环保政策因素的影响,公司聚乳酸生产量才得以提升,公司介绍2018 年聚乳酸系列产品收入增幅达136%。聚乳酸产量虽然还处于较低水平,但行业需求在微观层面已出现了积极的变化。

 

5 未来聚乳酸行业需求年均增速超20%

聚乳酸生产企业需求扩张的变化应该是市场对可降解塑料有更迫切的需求所引发的。客观需求已经存在,未来需求爆发的触发点将是生产技术的进一步改进优化,产品价格降低而引发。

日本企业和美国企业在该领域有深厚的技术积累。预计,未来五年全球聚乳酸需求量年均增速将会超过20%。

目前,国内有众多企业看好聚乳酸产业,特别是上游原料企业。在过去三年中,有7家企业拟投建聚乳酸生产装置,规划产能约30万吨,其中有可能实现产能投放的企业有榆林中粮生化公司、安徽丰原福泰来聚乳酸公司和浙江海诺尔生物材料公司。这三家公司在工艺技术、上游原料和资本要素方面准备充分。

新建产能合计14万吨,预计在2021年投产,这将极大改变国内的聚乳酸产业竞争格局。
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