世界地球日，“生物基材料”为什么可以加速“碳中和”？

慧正资讯：今年4月22日是第53个世界地球日，今年的主题为“携手为保护地球投资”。如今国际社会日益认识到，地球生态系统是一个不可分割的整体，应对气候变化、生物多样性丧失等挑战，需要国际社会携手同行，共同应对。一个人与自然和谐共生的未来，才是一个繁荣的未来。应对诸多挑战，中国一直在行动。

世界地球日（The World Earth Day） 即每年的4月22日，是一个专为世界环境保护而设立的节日，旨在提高民众对于现有环境问题的意识，并动员民众参与到环保运动中，通过绿色低碳生活，改善地球的整体环境。地球日由盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯于1970年发起。现今，地球日的庆祝活动已发展至全球192个国家，每年有超过10亿人参与其中，使其成为世界上最大的民间环保节日。中国生物多样性保护与绿色发展基金会副理事长兼秘书长周晋峰表示：“这次活动可以说是现代环保活动的开端，它推动了西方国家重视环境污染和破坏问题，具有里程碑式的意义。与此同时，该活动对1972年联合国第一次人类环境会议的召开也起到了积极推动作用，让人类充分认识到‘只有一个地球’的重要内涵。”

目前，我国已明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，实现二氧化碳净零排放。

当前，我国已经明确了“双碳”目标，那就是要用最短时间实现从“碳达峰”到“碳中和”的过渡。同时工信部发布的《“十四五”工业绿色发展规划》中还提到：要着重推广有利于环保事业发展的绿色低碳材料，并将多种生物基材料纳入了原材料重点任务。

经常会看到“生物基”这个名词肯定不少人会产生疑问：什么是“生物基”？对此，中国工程院院士曾公开解答，生物基材料就是包含农作物、其他植物，谷物、豆科、秸秆等可再生的生物质，这些物质再经过生物、化学以及物理等方法可生成新型材料。换个角度来说，“生物基”就是以生物为基础，它们都是可以降解分解的，继而达到低碳的目的。

其实，生物基材料很容易理解，是以谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料，通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料，可以称得上是真正环保的新材料。

相较于传统石化产品，生物基产品的优点很多，比如能够有效降低对环境的影响，并对经济、环境及社会效益产生良好的促进作用。

生物基材料分类：生物基材料品类及细分材料众多

按产品属性分类，生物基材料可分为生物基聚 合物、生物基塑料、生物基化学纤维、生物基 橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基 复合材料及各类生物基材料制得的制品等。其 中 ， 生物基可降解材料具有传统石油基塑料等 高分子材料不具备的绿色、环境友好、原料可 再生以及可生物降解的特性 ； 生物基纤维已广 泛应用于时装、家居、户外及工业领域，正逐 步走向工业规模化实际应用和产业化阶 段 ； 生 物基塑料产品在包装材料、一次性餐具及购物 袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织材料等领域获 得较好地应用，并被市场普遍认可与接受。

按常见产品形式，生物基材料主要可分为五大 类：生物基平台化合物、生物基塑料、多糖类 生物基材料、氨基酸类生物基材料、木塑复合 材料。其中，生物基平台化合物即聚合成原材 料高分子的化学单体，如乳酸，1,3-丙二醇等； 生物基塑料是目前应用最广泛、研究较深入的 生物基材料，代表产品有聚乳酸、聚羟基脂肪 酸酯等。

生物基材料产业链结构

生物基材料来源范围广、获得手段灵活、性能丰富、应用场景多样化，目前正处于从实验室研发迈向工业化生产及规模应用阶段，未来有望逐步替代部分化石基材料。

生物基塑料：应用领域主要为包装和消费品、纺织品等

聚合物是由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的分子量很高的化合物，塑料是聚合物的一种。根据来源不同，聚合物可分为生物基聚合物、化 石基聚合物等。生物基聚合物种类繁多，多数化石基聚合物都有其对应或类似的生物基产品。由于以生物质作为来源的生物基塑料相比石油基塑料更 具减碳和可再生优势，生物基塑料的需求正在不断扩张。目前，生物基高分子材料已经得到一定程度的发展；但是，相比于传统的高分子材料，生物 基来源的产品产量还较小、品种还较单一，且在部分使用性能上还暂时不能完全替代石油基产品。

生物基塑料的应用遍及工业与生活的各领域，目前包装和消费品、纺织品是其最主要的应用领域。按照是否可被生物降解，可将生物基塑料划分为可 降解生物基塑料和不可降解生物基塑料。根据European Bioplastics（欧洲生物塑料协会）数据，全球生物基塑料约占每年生产的塑料中的1%。2020 年，全球生物基塑料产能达211.1万吨，其中可生物降解塑料的产能为122.7万吨，不可生物降解产能为88.4万吨。截止2021年末，亚洲共计拥有全 球49.9%的生物基塑料产能。

生物基聚合物分类：可分为生物可降解与生物不可降解生物基材料

按照可生物降解与否，可将生物基塑料划分为可降解生物基 塑料和不可降解生物基塑料。2020年，全球生物基塑料产 能达211.1万吨，其中可生物降解塑料的产能为122.7万吨， 主要是PLA和淀粉基塑料，各占比32%；不可生物降解产能 为88.4万吨，其中PA（聚酰胺）和PE（聚乙烯）占比最大， 分别为28%和25%。随着各国环保要求趋严和环保产业的发 展，生物基塑料产能中可降解塑料的比例将进一步提升。

生物基材料概念：区别生物可降解材料、生物材料概念

生物基材料（Bio-based Materials）和生物降解材料（Biodegradable Materials）是完全不同的概念。通常来讲，生物降解高分子材料是指在微生物作 用下或在堆肥条件下可降解的高分子聚合物。生物基材料强调的是其生物来源的可再生来源性，它既可以是生物可降解的高分子如聚乳酸（PLA），也可 以是生物不可降解的高分子如生物基聚乙烯；而生物降解材料强调的是生物可降解性，它既可以是生物可降解的高分子如聚乳酸（PLA），也可以是石油 基高分子材料（Petroleum-based Polymers）PBS和PBAT。生物可降解塑料如果使用生物原料，且在受控堆肥条件下生物降解，则可以通过关闭生物循 环（Biological Cycle）的理念融入循环经济。 （报告来源：未来智库）

生物基材料（Bio-based Materials）和生物材料（Biomaterials）是完全不同的概念。生物材料是指用于人体或动物内组合和器官的诊断、修复或功能 增进的一类材料，可以包括有机材料、无机材料、金属材料等。

那当前有没有采用该材料的产品呢？有，而且已经有不少。比如曾经在洛杉矶车展亮相的梅赛德斯-奔驰Biome概念车应用了不少生物基材料；特步表示将计划于2022年二季度上市的针织卫衣，聚乳酸成分将进一步提升到67%，同年三季度，将有100%纯聚乳酸风衣上市（注：聚乳酸是近些年出现的一种环保绿色的新型生物基可降解材料，在纺织、塑料、包装、农用地膜、现代医药、3D打印等新兴应用领域具有广阔的应用前景）。不仅如此，生物基产品及绿色能源已经成为世界科技领域发展的前沿课题。

那大家了解生物基在“碳中和”中的地位吗？来看一组数据：地球每年生产1500-1750亿吨生物质，而2018年全球生物质总需求量仅为123亿吨，不到年生产量的十分之一，生物基聚合物生物质需求量目前仅占 0.034%。由此可见，全球生物质资源的开发潜力巨大。

可以预见，在未来，生物基材料的影响将渗透至人类生活的方方面面，可极大改善现阶段全球石化资源日益匮乏、气候问题严峻等难题。生物基材料、生物基产品的创造与应用，也将成为全世界关注的发展热点。

减配一个充电器，减少一个胶带，就真的可以环保了吗？诚然，这是让环境持续改善的一小步，但是要跨出一大步，恐怕还是要从材料入手。

能够有效助力“碳中和”战略的新材料——生物基材料。

新材料意味着技术新颖，很多人应该都会在意它的实际产量，能否满足市场所需呢？据悉，现在生物基材料已经有不俗的产量，当下生物基化学品和高分子材料产量在5000万吨左右。更值得一提的是，“中国制造2025”中，生物基材料和纳米材料等被一同纳入新材料前沿研究领域。

生物基材料，为什么说是真正环保的材料呢？只是因为它所使用的原料与尼龙不同吗？答案当然不是，生物基材料作为一种前沿技术产物，相较于传统材料，生物基材料有效减少了生产过程中的碳排放。例如，生产1kg尼龙-56碳排放量相比生产1kg尼龙-66减少了4.31kg，碳排放能够有效量化减少。

最关键的是降解的难题，大部分尼龙材料很难降解，需要长达几十年的降解，并且降解后产生的有害物质也非常多。而生物基材料废弃时，可经由燃烧或堆肥等生物降解法，转变为水和二氧化碳等无毒小分子，重新进入自然循环中，维护整个生态平衡，无需担心造成环境污染。

长期来看，生物基材料与生物基产业会是发展趋势，这个项目如果推开的话，应该是对碳中和最大的贡献。要知道，生物基材料不仅对对碳中和目标实现具有重要意义，对使用玉米等粮食原料的经济效率也更高，自然充分被市场所认可和接受。

总而言之，生物基材料的绿色生产、环境友好、资源节约等特点，已经快速成长的新兴产业。相较于传统材料，生物基材料有效减少了生产过程中的碳排放，会是一个更好的材料新路径。