生物基表面活性劑產業 | 將成為下一片新藍海
10月初，Nova研究所發布了一份2008-2018年歐洲生物經濟報告。報告顯示，生物產業持續增長，總貢獻為7800億歐元，較2017年大幅增加300億歐元（+4%）。這比2008年增加了20%。
生物基化學原料的概念早已被提出并應用多年，但直到雙碳戰略的概念被提出后才迎來更為全面的發展契機。可以預見，生物基化學原料將在品類、產量、產業鏈等多個維度得到爆發式的增長，其發展程度和速度最終依然取決于技術、資金與人才在該行業的分布。
生物基材料指來源于自然生物質的材料，包括利用生物質為原料或（和）經由生物制造得到的材料。生物基材料來源于可再生資源，具有減碳、可持續等多種優點。生物質原料替代石油基原料、生化法結合或生物法是化學品制造業發展的重點方向。生物基化學品是指利用可再生的生物質(淀粉、葡萄糖、木質纖維素等)為原料生產的大宗化學品和精細化學品等產品。
據美國《生物質技術路線圖》規劃，2030 年生物基化學品將替代 25%有機化學品和 20%的石油燃料；據歐盟《工業生物技術遠景規劃》規劃，2030 年生物基原料替代 6%-12%化工原料、30%-60%精細化學品由生物基制造。歐美力推 2050 年實現碳中和，我國緊隨其后，我國規劃未來現代生物制造產業產值超1萬億元，生物基產品在全部化學品產量中的比重達到25%。隨著三大經濟體政策上的推進，全球碳減排進程開始加速。環保與可持續發展，是當下及未來數十年少有的全球統一訴求。在化石資源日益枯竭、CO2過度排放等造成的全球氣候、環境危機背景下，轉向低碳循環經濟已成為全球共識，而生物基產業是其中重要一環。以塑料為例，通過工程微生物改造可應用于生產PHA、PHB等多種材料。據OECD預測，未來十年至少有20%的石化產品、約8000億美元的石化產品可由生物基產品替代，目前替代率不到5%，缺口近6000億美元。生物基化學品及材料代表著千億規模新藍海。據 Nova Institute 研究，從技術角度來看，幾乎所有由化石資源制成的工業材料都可以被生物基替代。近年來，生物精煉技術相關基因組學、蛋白組學、代謝組學及系統生物學等技術的進步共同構建了化學品及下游材料的生物合成網絡。
生物質合成原料譜系圖（由nova研究所繪制）
歐洲生物經濟存在先發優勢，其中歐盟主導的RoadToBio項目規劃了歐洲化學工業走向生物經濟的路線圖，以期實現多元化的生物基產品組合。
RoadToBio 項目對生物基產品進行了細分，形成了包括大宗化學品、溶劑、塑料用聚合物、化纖制品、油漆/涂料 /油墨/染料、表面活性劑、化妝品和個人護理產品、膠粘劑、潤滑劑、增塑劑等多個下游細分領域。根據當前的細分標準，歐盟生物基產品類別包括大宗化學品、塑料、溶劑、表面活性劑等 10 大類，其中大宗化學品和溶劑歸屬于基礎化學品，表面活性劑、個人護理/化妝品、 膠黏劑、潤滑劑及增塑劑則歸屬于精細化學品，油漆/涂料/油墨/染料、塑料及纖維制品歸屬于生物基聚合物。2018 年歐盟市場生物基化學品及下游產量近 470 萬噸，需求近 550 萬噸，產值近 92 億歐元，尤其是高端消費市場，其對生物基產品的需求非常旺盛。在系列生物基產品中，表面活性劑、油漆/涂料/ 油墨/燃料、纖維制品及個人護理/化妝用品產量最大，這歸功于歐盟市場的消費層次較高及對生物基油脂類化合物的大量需求。由于區域內生產規模、以及生產技術方面的限制，現階段生物基化學品的整體價格水平高于石油基，但隨著產品品類趨于精細化，以及相關技術和生產工藝的普及與推廣，其與石油基產品價格差距也將不斷縮小。隨著生物合成技術的不斷進步，部分生物基精細化學品（例如琥珀酸，PA56）的售價甚至已經開始低于對應的石化產品。從當前的發展水平來看，歐洲市場的生物基化學品及下游滲透率僅達到 3%，但未來市場增長空間達 4 倍，全球市場規模有望破千億。根據JRC 提供的數據，2018 年歐盟相應子行業化學品總產量近 1.6 億噸/年，生物基占比僅 為 3%，尤其是大宗化學品及塑料行業，總產量占比 77%，但生物基替代率僅有 0.7%。從歐盟《工業生物技術的遠景規劃》中的內容來看，根據大宗化學品、塑料制品替代率達到 6%、以及精細化學品 替代率達到30%的最低目標來測算，到 2030 年生物基產品的產值可能將達到 370 億歐元/年，相較于2018 年的92 億歐元增長達到 4 倍之多。另外，在2018-2025期間，在上述子行業的新增私人投資額度也有望達到 190 億歐元，疊加近年來持續加碼的歐盟生物經濟專項計劃投資，未來生物基產品替代率有很大的上行空間。除了歐盟市場，美國和中國的生物經濟戰略也正在大力推行，假設市場體量與歐盟相當，未來全球生物基化學品及下游市場規模有望達到千億歐元級別。
20世紀60年代，一種新型表面活性劑面世，不同于傳統的化工產品，這種表面活性劑以生物質為原料制備，因此屬于可再生品，且產品用過后降解快，污染小。因此一經面世就成為了研究的熱門。這就是生物基表面活性劑。在生物基表活面世后的幾十年內，國外化工巨頭如巴斯夫、科萊恩、贏創、斯泰潘、味之素等，紛紛斥巨資投入生物化工產業，不斷開發出新型生物基表面活性劑，并將產品應用于日化、涂料、農業、工業清洗、金屬加工等多個領域。而國內，表面活性劑本就起步較晚，1957年才開始自主研發表活，因此直到21世紀，生物基表面產品并不多，但近年來已有很多大學與企業進行跟進。國內量產的生物基表活主要集中在甲基乙基磺酸鹽（MES）、氨基酸類表活、烷基糖苷等產品上，槐糖脂和鼠李糖脂等新型生物基表面活性劑正在從實驗室走向應用。目前，晨化股份、天賜新材、發凱化工、廣州花語、長沙普濟、萬淇生物、江蘇奧潔、張家港格瑞特等國內表活企業正在快速擴張生物基表活的版圖，不斷堅持研發新品、擴大產能。生物基表面活性劑，是由生物質為原材料合成的表面活性劑。其疏水部分主要來自植物油（蓖麻油、棕櫚油、椰子油，當然還包括使用過的食用油等），動物脂肪（包括一些細菌生產的油脂），磷脂等，而親水部分的生物源包括多糖、氨基酸（來源于蛋白質）、甘油（生物柴油生產時的廉價和未充分利用的產物）和檸檬酸等。當然，有些生物天然產物就具有很好的表面活性，這種稱為“生物表面活性劑”。
生物基表面活性劑在日化、農業、工業、食品、醫療等行業具有較大的應用優勢。2、分子結構類型多樣，部分類型具有許多特殊的官能團，表面性能優異;3、生物毒性極低、對環境友好，100%可生物降解。
1、我國綠色表活品種較為缺乏，缺少以生物質資源為原料開發的效率高、環境友好型的表面活性劑新品種。
2、我國表面活性劑產品工藝雖在近幾年有較大進步，但仍與國外先進水平有差距。
3、生物基表面活性劑相對于傳統表活而言，生產周期長、成本較高。如何降低生產成本、提高生產效率的問題仍待解決。
