碳中和专题报告:生物基行业,潜力巨大的新蓝海

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2021-01-06 19:49
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(报告出品方/作者:安信证券,张汪强)

1. 万亿生物基蓝海新赛道,政策引导消费渐成流行趋势

近年来,生物科技领域高速发展,并不断在能源、 化工、材料、农业、医药等方面获得新的应用。生物基替代化石基产品,并转向低碳经济是 全球解决经济增长及环境问题的长期战略。

1.1. 转型低碳经济,生物基产业万亿新蓝海

生物基产品包括燃料、化学品及材料,与人们的衣食住行息息相关。根据欧盟领先市场倡议 (LMI),生物基产品是指源自生物质的非食品产品,范围包括生物燃料、化学品及下游材料。 该概念不包括纸浆和纸张,木制品以及以生物质为能源的传统生物基产品(例如秸秆)。

转向低碳循环经济已成为全球共识,生物基产业是其中重要一环。低碳经济是指在可持续发 展理念指导下,尽可能地减少化石能源消耗,减少温室气体(Greenhouse Gas,GHG,CO2 为主)排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢。通过生物质—生物基产品—循环利用 或燃烧—CO2—生物质可以形成一个完整的闭环而减少温室气体排放,因此发展生物基产业 是低碳经济的重要环节。

生物基产业是一片广阔新蓝海,赛道众多,总市场规模近 8000 亿美元,缺口近 6000 亿美 元。据经合组织(OECD)预计,全球有超过 4 万亿美元的产品由化工过程而来,在未来的 10 年,至少有 20%的石化产品、约 8000 亿美元的石化产品可由生物基产品替代,目前替代 率不到 5%,缺口近 6000 亿美元。

1.2. 碳中和战略下减排重要手段,政府力推产业升级

各国力推生物基产业转型升级并制定远期碳中和战略目标。据美国《生物质技术路线图》规 划,2030 年生物基化学品将替代 25%有机化学品和 20%的石油燃料;据欧盟《工业生物技 术远景规划》规划,2030 年生物基原料替代 6%-12%化工原料、30%-60%精细化学品由生 物基制造;我国规划未来现代生物制造产业产值超 1 万亿元,生物基产品在全部化学品产量 中的比重达到 25%。欧美力推 2050 年实现碳中和,我国紧随其后,随着三大经济体政策上 的推进,全球碳减排进程开始加速。

碳减排等三大优势是世界各国政府力求向生物产业转型升级的主要原因:1)碳减排:《巴黎 协定》全球性公约约束,生物基替代石化产品削减温室气体排放有助于解决全球气候变化问 题,加速碳中和进程;2)可持续:长期来看化石能源开采不可持续,转向生物产业势在必 然;3)促发展:通过新兴产业刺激国家区域经济发展、提高就业率等等。

全球性气候问题及《巴黎协定》公约约束下,低碳生物基产品成为石化产品的最佳替代方案。近三十年来,全球 CO2排放量屡创新高,2019 年达到 342 亿吨,环境问题刻不容缓。在此 背景下, 2016 年全球 178 个国家和地区在纽约签署《巴黎协定》,为 2020 年后全球应对气 候变化行动作出安排。根据巴黎协定,要把全球平均气温较工业化前水平升高控制在 2 oC 之内,实现真正的低碳经济,则意味着未来全球 1/3 的石油储量、1/2 的天然气储量和 80% 以上的煤炭储量应保持未使用状态,未来生物基替代化石基产品将成为大势所趋,且是应对 温室气体排放的最佳手段。生物基产品制造和使用过程中均能大幅削减碳排放,随着生物基 产品占比逐步提高,减排优势将更加显著。

欧美引领的“碳中和旗帜”下,我国能源转型迫在眉睫。据碳交易产业联盟资讯,2020 年 9 月,欧盟承诺到 2030 年减排从 40%提高至 55%,而目前拜登上任后首要任务就是使美国回 归《巴黎协定》。在欧美引领“碳中和”并抢夺“碳定价权”背景下,我国作为全球 CO2 排 放量最大的国家,制定 2030 年前碳达峰,2060 年前碳中和的宏大目标不仅是责任担当,更 是避免掣肘于巴黎协定下的“能源限制”。长期来看,这将对我国煤炭、石化能源及加工等 传统高能耗高排放产业产生深远影响,转型生物基产业已是箭在弦上。

长期来看化石能源开采不可持续,转向生物产业势在必然。据 OPEC 数据, 2018 年世界原 油储量近 14980 亿桶,而世界原油供给量逐年递增,2019 年达到 361 亿桶/年,假设未来供 给增长速度不变且无新增油储量,预计至 2050 年原油资源将枯竭。相比之下,生物质为原 料的生物基产业避免了对化石资源的依赖,具备可持续性。据 Nova institute 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。其中动物饲料部门占最大份额,为 60%,其次是生物能源(16%,主要是木 材)、食品(12%)、材料使用(10%,例如建筑业用木材)和生物燃料(2%)。生物基聚合 物生物质需求量目前仅占 0.034%。表明全球的生物质资源仍有极大的开发潜力。如今许多 国家面临工业化持续发展而化石资源相对匮乏的矛盾,积极发展生物基产业成为了世界各国 的最佳选择。

欧美生物经济战略初尝硕果,为后来者提供道标。据美国农业部(USDA)生物优先计划 (BioPreferred)的跟踪报告,2016 年生物基产业对美国经济的总贡献为 4590 亿美元,占 GDP 的 2.5%,其中包括 1570 亿美元的直接产值和 3020 亿美元的间接产值;该行业雇用 465 万工人,包括直接支持生物基产业的 168 万个直接就业及 298 万个间接就业,生物基产 业的每个工作都负责支持经济其他部门的 1.78 个工作。据 JRC 数据,欧盟 2014 年生物基 工业经济(不含食品、饲料及其他农业部门)产值 6740 亿欧元,就业人数 330 万。由此可 见,生物基产业带来的规模经济效益相当可观,为政府推动产业的转型升级提供了动力。

1.3. 财政扶持与碳价政策双管齐下,为生物基产业发展铺平道路

中美欧出台系列生物基专项计划,加大财政扶持力度。美国和欧盟是生物基产业先行者,各 地区近年来均出台系列专项计划,并通过庞大的财政支持加速生物替代战略落地,美国政府 每年投入 450 亿美元用于专项采购生物基产品,生物基企业则给予最高 2.5 亿美元的担保贷 款和其他补贴;欧盟地平线欧洲专项更是计划在 2021 至 2027 年筹备近 1000 亿欧元以加速 产业发展;我国更是政策采购、补贴、税收优惠、专项基金多管齐下,据“十三五”生物产 业发展规划,力求在 2030 年实现现代生物制造产业产值超 1 万亿元。

碳交易机制和碳税制度为主的碳定价政策是实现 GHG 排放控制目标的另一项重要经济手段, 未来有望成为生物基产业成本优势的基石。

碳交易政策通过市场和法律法规强制提高石化燃料、产品的生产使用成本,从而形成生物基 产品的成本优势,引导产业转型。通过政策法规政府限定石化企业 GHG 排放限额,超出限 额部分企业需从碳交易市场购买排放权,交易所在地区碳价越高,限额缺口越大,生产成本 越高;相比之下生物制造企业耗排双低,产品贡献的 GHG 减排抵消生产排放的同时还可以 兑换碳信用额度并在市场出售,转化为产品的成本优势,产品产能、GHG 减排越高,规模 成本降低,价格优势越大。

征收碳税同样意味着化石基产品生产成本的增加,利好生物基产业。在碳税形式上,各国有 的作为独立税种,有的作为早已存在的能源税或消费税的税目形式出现,有的是取代了之前 的燃料税。碳税通常对化石燃料征收,部分欧盟国家执行力度非常严格,如德国对柴油征收 47.04 欧分/升的消费税,而对于生物柴油税收减免后的税额仅为 18.6 欧分/升。

碳定价政策正在全球范围内大力推广,我国相关政策落地在即。据World Bank Group 数据, 截至 2019 年上半年,全球已推出 57 个已经或计划实施的碳价政策,这些政策措施覆盖了 46 个国家和 28 个地区的 110 亿吨 CO2e 温室气体,约占当前全球排放总量的 20%,世界各 国/地方政府的碳价收入约 440 亿美元。经过多年的发展,碳定价制度渐趋成熟,参与国地 理范围不断扩展,市场结构向多层次深化。据生态环境部官网,我国于 2020 年 11 月公开征 求《全国碳排放权交易管理办法(试行)》意见,全国性碳市场启动在即,未来碳定价政策 将成为生物基产业的强大助力。

1.4. 生态标签政策引导消费成为趋势

生态标签是一种新的政策工具,通过在生物基产品上贴标签与石化产品区分开,鼓励消费者 增加绿色消费。欧盟建立的生态标签制度,从设计、采购、生产、包装、运输、销售、使用 到回收等产品生命全周期考察其环境影响,并采用第三方认证将信息公开,以赢得消费者信 赖。生物基产品的生态标签制度在欧美地区已推行多年。欧盟生态标签(Eco-label,又称欧 洲之花)、德国“蓝天使”(Der Blaue Engel)、北欧生态标签(Nordic Swan Ecolable,又 称北欧白天鹅)是欧洲最负盛名的三种多重认证生态标签。美国农业部也在 2011 年推出 USDA 标签认证,目前已有超过 3000 多种产品获得认证,标签上标有产品生物基部分含量, 便于政府和消费者采购时区分(政府采购标准:生物基含量不低于 25%)。

欧盟生物基产品的生态标签制度实施以来,在消费者意识及市场渗透方面已发挥强力作用。以欧洲社会认可度最高的生态标签“欧洲之花”为例,据欧委会官网数据,截止 2020 年 3 月,认证的产品数量已达到 70692 个,包括生物基清洁产品、服装纺织、个人护理产品、润 滑剂等 11 类产品组,呈现良好发展态势。据 2017 年欧洲晴雨表数据,近三分之一欧盟成员 国受访者见闻过“欧洲之花”,其中卢森堡、法国和丹麦占比最高,分别为 62%、61%、51%。 而见闻过“欧洲之花”的受访者中 30%曾经买过“贴花”产品,其中卢森堡(67%),比利 时(65%)和塞浦路斯(57%)超一半以上受访者购买了贴花产品。

标签产品在欧盟市场享有很高的公信力,被称为开拓欧盟市场的绿色通行证。受访者被问到 他们是否同意“相信带有欧盟生态标签的产品对环境友好”,超过四分之三(78%)的受访 者表示同意。而欧盟生态标签的市场渗透率也随生态标签产品销量持续增长而提高。该制度 实施近 20 年来为欧洲生物基产品市场的培育做出了巨大贡献。申请欧盟各类生态标签的企业也多方面受益,受认证产品不仅可顺利进入欧盟市场,受到消费者青睐,还会吸引政府零 售商及供应商关注,树立企业形象,并可借此改良产品结构,提高自身竞争力。

2. 生物柴油:政策利好需求大幅增长,我国竞争优势显著

目前生物基产品中生产及需求量最大的当属生物燃料,据 REN21 的可再生能源报告,2019 年全球生物燃料的产量同比+5.5%,达到近 1.32 亿吨/年。最主要的生物燃料包括乙醇和生 物柴油,我们从生物柴油角度切入分析该行业的现状和机遇。

2.1. 生物柴油高减排,欧盟强制添加,我国政策鼓励

生物柴油是以植物油(如菜籽油、大豆、棕榈油等)、动物油、废弃油脂(如地沟油等)或 微生物油脂与甲醇或乙醇经酯化(或氢化)而形成的(氢化)脂肪酸甲酯或乙酯。作为交通 运输用清洁可再生液体燃料,生物柴油具有十六烷值高、无毒、低硫、可降解、无芳烃、闪 点高、润滑性能好等特点,可直接替代或与化石柴油调合使用,有效改善低硫柴油润滑性, 有利于降低柴油发动机尾气颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、硫化物等污染物排放。

生物柴油 GHG 减排效果非常出色。欧盟可再生能源指令(RED)2018 比较了不同生物质来 源生物柴油相对化石燃料的 GHG 减排量,生物柴油 GHG 减排量中位数在 50%以上,地沟 油提炼的生物柴油更是高达 84%。按照指令中普通汽/柴油 83.8 gCO2e/MJ 的 GHG 排放当 量、生物燃料 50%-84%的 GHG 减排区间测算,生物燃料单位减排量在 2.3-3.5 tCO2e/t 燃料。

生物燃料在全球范围内加速推广,欧盟强制添加。交通运输领域中各国有不同的掺混指标, 以生物柴油为例,欧盟于 2009 年 4 月实施可再生能源指令(RED)制定了生物燃料的强制 目标:每个成员国到 2020 年运输部门中生物燃料占总燃料的比例不低于 10%。2015 年 12 月欧盟公布了生物柴油高调和燃料的 B20/30 标准(一般将生物柴油的体积比为 X%的生物 柴油混合燃料称为 BX),允许在化石柴油中添加 20%或 30%的生物柴油相比之前的调和标 准掺混比例进一步提高。2018 年 12 月,经修订的 RED 指令生效,新的指令为欧盟制定了 一个新的可再生能源目标,其占比在 2030 年达到至少 32%,未来生物燃料掺混比例仍有上 行空间。

欧洲是生物柴油生产和应用最早的地区,在生物柴油质量标准方面要求较为完善。因为欧盟 受原材料及碳排放标准的限制,近两年来欧盟国家加大了生物柴油的进口以满足本国达到欧 盟的强制目标。随着未来的环保要求越来越严格,欧盟对于生物柴油的进口量将越来越大。 我国也出台了一系列鼓励政策发展生物柴油,近几年国内生物柴油开始出口欧盟市场。

2.2. 海外存在需求缺口,我国需求量潜力大

全球生物柴油产量持续增长。根据 REN21《可再生能源全球现状报告》的历年统计数据, 全球生物柴油产量从 2010 年的 169 万吨增长到 2019 年 4210 万吨,年均复合增长率达到 11%。近年来全球生物柴油供不应求趋势明显,生物柴油出口价格由之前 5500-6500 元/吨 的稳定水平开始逐步走高。

欧洲生物柴油进口量约为 245 万吨。据 REN21《2018 可再生能源全球现状报告》,欧洲生 物柴油 2017 年产量约为 1035 万吨,消费量约为 1280 万吨,供需缺口 245 万吨,因此欧洲 又是全球最大的生物柴油进口区域。

当前欧洲生物柴油添加比例仅 5.45%。根据联合国统计司的数据,2014 年欧盟地区交通领 域的柴油消费量达到 2.20 亿吨,而当前欧盟地区的生物柴油消费量才 1200 多万吨,添加比例仅为 5.45%。

随着生物柴油添加比例政策性提升,据经合组织-粮农组织预计,2025 年全球生物柴油需求 量将达到 4500 万吨的水平,海外发达国家预计将需要 350 万吨生物柴油的进口量。

我国生物柴油需求量有望达到 700 万吨。在我国国内,虽然当前国家尚未强制要求在柴油中 强制添加生物柴油,但是有部分省、市已开始在辖区内的油站进行生物柴油的市场推广,例 如上海市从 2013 年即开始在公交车、环卫车辆上使用 B5 生物柴油,2018 年开始向社会车 辆销售 B5 生物柴油,目前油品供应已覆盖了市区百多个加油站。根据国家统计局的数据, 2019 年我国柴油消费量为 1.4 亿吨,因此若国家从 B5 添加标准(即 5%生物柴油添加比例) 开始推广生物柴油,那么生物柴油的需求量将达到 700 万吨。而未来随着添加标准提升,我 国生物柴油的需求量将水涨船高。

行业空间将呈现倍数式增长。以 5500 元/吨的保守出口单价估计,欧洲生物柴油的行业空间 有望从目前 700 亿元增长至 2025 年的 2500 亿元。若我国实施 B5 标准,以 5000 元/吨的价 格测算,行业空间将达到 350 亿元。

2.3. 我国产能主要出口,以地沟油为原料计算产能空间广阔 从生物柴油地域分布来看,印度尼西亚是最大的生产国,产量占比 20%,第二是美国(16%), 随后是巴西(15%)、德国(9%)和法国(7%),其中欧盟地区产出合计占比 32%,我国产 量占比近 1%。2015 年来受石油价格持续低迷影响,大多数企业被迫减产、转产、停产甚至 关闭,目前仍在生产的企业不足 20 家。

2017 年后,生物柴油出口回暖。欧盟地区某些国家对燃料供应商提出了强制性生物燃料配 比要求,其中德国要求柴油中生物柴油的能量配比要求是 4.4%,以废弃油脂生产的生物柴 油按两倍能量值计算,如果柴油供应商的生物柴油的配比达不到,将被处以 0.6 欧元/升的罚 款。因为我国生物柴油来源于地沟油,因此在欧盟地区很受欢迎,产品质量达到欧盟标准后, 出口数量便大幅增加,2019 年全年出口近 66 万吨,创历史新高。

目前国内规模生产生物质能源的企业有福建龙岩卓越新能源有限公司、浙江东江能源科技有 限公司(公司全资子公司)、唐山金利海生物柴油股份有限公司等。据公告,龙岩卓越具备 24 万吨生物柴油产能,约 90%比例出口。嘉澳 2017 年收购浙江东江能源科技有限公司 100% 股权,目前具备 10 万吨生物柴油及原料油产能,自用 2.6 万吨保证增塑剂的原材料需求, 外卖 7.6 万吨,其中 6.6 万吨实现出口。

根据国家粮油信息中心公布的《中国食用植物油供需平衡表》信息,2018 年我国食用植物 油消费量为 3190 万吨,以废油脂产生量约占食用油总消费量的 30%估算,由食用油产生的 废油脂将达到 900 万吨/年;此外,国内油脂精加工后以及各类肉及肉制品加工后剩余的下 脚料亦可再产生废油脂 100 万吨以上,以此粗略计算我国每年产生废油脂 1000 万吨。

我国生物柴油产能增长空间广阔。据生物柴油公司官网数据,目前国内产能仅约 75 万吨, 按照地沟油 1000 万吨计算,每 1 吨地沟油可以生产 1 吨的生物柴油,我国以地沟油为原料 生产的生物柴油产能增长空间广阔。

2.4. 双倍计减外加成本低廉,我国生物柴油具备性价比优势

全球生物质能源最大消费区域-欧盟的 Dutch Double Counting 认证,相对于以棕榈油、大 豆油、菜籽油等油脂为原料生产的生物质能源,以废弃地沟油为原料生产生物质能源,可双 倍计算二氧化碳排放减排量。以我国出口欧洲的生物柴油为例,根据行业测试数据,1 吨生 物柴油可实现 2.83 吨碳减排,以欧盟市场 2019 年平均 25 美元/tCO2e(二氧化碳当量)计 算,每吨有 71 美元的成本优势,占售价的近 9%。受益于海外碳交易市场的长足发展及欧洲 碳价格的上涨、地沟油制生物柴油贡献双倍计减,我国的生物柴油在海外市场上具有价格优 势。

生物柴油在制备上是利用动植物油脂通过酯化或酯交换反应,从而产出生物柴油。根据原料 的不同,可分为以大豆油、菜籽油、棕榈油、牛油等动植物油为原料和以废油脂为原料的两 类生物柴油生产路径。世界上主要的生物柴油生产国根据各自区域的自然资源,选择了适合 自身发展生物柴油制备技术路线,如欧洲生物柴油的原材料以菜籽油为主,美国、巴西、阿 根廷以大豆油为主,马来西亚和印尼以棕榈油为主。

根据嘉澳公司公告,2019 年国内大豆油采购均价为 5223.55 元/吨(不含税),地沟油采购均 价为 4314.95 元/吨(不含税)。据 Wind,2019 年全球豆油实际市场均价为 645.32 美元/吨 (约 4451.74 元/吨)。2018 年地沟油采购均价 3571.25 元/吨,而全球豆油市场均价 4358.42元/吨。相比而言国内以地沟油为原料成本更为低廉。

废油脂作为生物柴油的上游原材料,因应用领域的关联性,其价格通常受原油及生物柴油等 价格的波动而相应会有一定的波动,同时鉴于废油脂供应地域分散、其他应用领域阶段性需 求增长,以及收购中的原料收集、加工、运输等多个环节工作环境差、人力成本高等特点, 因而影响价格波动的因素也较多。

2.5. 卓越新能:生物柴油龙头企业,盈利处于快速增长期

2001 年公司设立,是国内产销规模最大、持续经营时间最长的生物柴油企业,生物柴油产 能从 2002 年的 1 万吨不断发展到 2018 年 24 万吨。2019 年实现营收 12.95 亿元(同比 +27.2%),净利润 2.16 亿元(同比+61.25%),近三年营收复合增速 40.6%,净利润复合增 速达到 62.9%。公司具备生物柴油完整产业链,2019 年生物柴油、生物酯增塑剂与工业甘 油销量分别为 20.19 万吨、4.41万吨及0.85 万吨,分别同比增长 14.49%、91.06%、19.4% (另有 4.8 万吨生物柴油自用于生物酯增塑剂生产及燃烧)。出口量连续多年排名全国行业第 一,2019 年生物柴油出口 18.78 万吨,同比增长 23.0%,主要出口欧盟。目前公司掌握了 先进的生物柴油技术并成熟产业化运用,废油脂转酯化率超过 98%,高标准生物柴油得率超 过 85%。2019 年生物柴油营收 10.6 亿元,毛利率 18.37%,同比增加 6.13 pct;吨净利计算后约为 862 元/吨,高于行业平均水平。

持续布局新项目,扩充生物柴油产业链:据公告,2019 年公司新建完成新兴产业项目“年 产 2 万吨甘油和年产 3 万吨(水性)醇酸树脂”生物基绿色化学品生产线。募投项目“年产 10 万吨生物柴油(非粮)及年产 5 万吨天然脂肪醇”项目完成前期工作,于 2019 年 9 月 26 日顺利开工建设,项目投资总额 5.61 亿元,建设期 2 年。公司预计在 2020 年底完成年 产 10 万吨生物柴油募投项目建设,同时做好年产 10 万吨烃基生物柴油项目的开工前准备工 作。公司生产规模将持续提升,生物柴油深加工能力进一步拓展。

3. 生物基化学品及材料:潜力巨大新蓝海

3.1. 欧盟市场供不应求,生物基化学品及材料增长空间广阔

生物质原料替代石油基原料、生化法结合或生物法是化学品制造业发展的重点方向。生物基 化学品是指利用可再生的生物质(淀粉、葡萄糖、木质纤维素等)为原料生产的大宗化学品和 精细化学品等产品。据 Nova Institute 研究,从技术角度来看,几乎所有由化石资源制成的 工业材料都可以被生物基替代。近年来,生物精炼技术相关基因组学、蛋白组学、代谢组学 及系统生物学等技术的进步共同构建了化学品及下游材料的生物合成网络。

近年来在各国政策引导下,生物燃料产能增长推动生物精炼部门发展的同时,也加速了农业 部门—生物精炼部门—下游厂商—认证机构—消费部门整条产业链的构建,带动下游生物基 化学品和新材料的高速发展。欧洲生物经济存在先发优势,其中欧盟主导的 RoadToBio 项目 规划了欧洲化学工业走向生物经济的路线图,以期实现多元化的生物基产品组合。RoadToBio 项目对生物基产品进行细分,包括大宗化学品、溶剂、塑料用聚合物、化纤制品、油漆/涂料 /油墨/染料、表面活性剂、化妆品和个人护理产品、胶粘剂、润滑剂、增塑剂等领域。

欧盟作为全球最大的生物基化学品及下游材料消费市场之一,在官方长期政策宣传下,产品 受众很多。欧盟生物基产品类别包括大宗化学品、塑料、溶剂、表面活性剂等 10 大类(不含生物燃料),其中大宗化学品和溶剂均属于基础化学品,表面活性剂、个人护理/化妆品、 胶黏剂、润滑剂及增塑剂均属于精细化学品,油漆/涂料/油墨/染料、塑料及纤维制品属于生 物基聚合物。

2018 年欧盟市场生物基化学品及下游产量近 470 万吨,需求近 550 万吨,产值近 92 亿欧 元,高端消费市场的生物基产品需求旺盛。在系列生物基产品中,表面活性剂、油漆/涂料/ 油墨/燃料、纤维制品及个人护理/化妆用品产量最大,这归功于欧盟市场的消费层次较高及 对生物基油脂类化合物的大量需求。价格方面,受限于区域内生产规模,现阶段生物基基础 化学品价格高于石油基,随着产品品类趋于精细化,越靠近终端消费者,则产品售价越高, 与石油基产品价格差距缩小,随着生物合成技术的长足进步,部分生物基精细化学品(例如 琥珀酸)的售价甚至低于相应的石化产品。

欧盟市场生物基化学品及下游渗透率仅 3%,未来市场增长空间达 4 倍,全球市场规模有望 破千亿。据 JRC 数据,2018 年欧盟相应子行业化学品总产量近 1.6 亿吨/年,生物基占比仅 为 3%,尤其是大宗化学品及塑料行业,总产量占比 77%,生物基替代率仅有 0.7%。我们 按照欧盟《工业生物技术远景规划》大宗化学品、塑料制品 6%,精细化学品 30%替代率最 低目标进行测算,到 2030 年生物基产品产值将达到 370 亿欧元/年,对比 2018 年 92 亿欧 元产值,增长空间达到 4 倍。据 JRC 数据,2018-2025 年在上述子行业新增私人投资额度 有望达到 190 亿欧元,叠加近年来持续加码的欧盟生物经济专项计划投资,未来生物基产品 替代率有很大的上行空间。且除了欧盟市场,美国中国的生物经济战略也正在大力推行,假 设市场体量与欧盟相当,未来全球生物基化学品及下游市场规模有望达到千亿欧元级别。

3.2. 生物基化学品及下游赛道众多,各国加速进入

生物基化学品近年来产量快速增长。据 IEA Bioenergy 估算,2019 年生物基化学品总产量 近 1000 万吨/年(不包含燃料乙醇),2011 年至今年均复合增长率近 10%。

目前全球主要的大宗生物基化学品包括乙烯、乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、乳酸、癸二 酸等等,生物合成技术已经产业化。其中糖基化合物乙烯、乙二醇、丙二醇、乳酸、丁二醇、 琥珀酸、戊二胺等是下游生物基 PE、PLA、PET、PBS、PTT 及 PBAT 等的关键原料,油基化合物甘油、长链脂肪酸及脂肪酸则用于生物基 PHA、PA 及环氧树脂等材料的制备。

生物基化学品大赛道上,传统石化巨头加紧布局。在各国政府政策和计划的鼓励、刺激下, 英国石油公司(BP)、壳牌(Shell)、巴斯夫(BASF)、杜邦(Dupont)、陶氏化学(Dow Chemical)、 赢创(Evonik)、帝斯曼(DSM)等大型跨国石油、化工巨头斥巨资投入生物化工产业,发 展面向生物制造的工业生物技术。

大量新力量的涌入,加速从生物基化学品到新材料产业链一体化构建。Braskem 是世界领先 的生物基烯烃、聚烯烃生产商,公司由可再生资源甘蔗乙醇生产乙烯,并于 2010年向市场 推出绿色环保 PE,现在 Braskem 全球共有 36 个生产基地分布在巴西、美国和德国等地。 Avantium 致力于开发和商业化下一代生物基化学品和塑料,主要业务和技术包括从植物性工 业糖中生产乙二醇 (MEG)、将植物性单糖(果糖)转化为各种化学品和塑料(如 PEF)、 将非食品植物原料转化为工业糖和木质素、通过电化学将 CO2转化为高价值化学品等。乳酸 是生物基化学品中占比较大的一块,主要用于下游可降解环保新材料 PLA 的生产,相关企业 主要有荷兰 Corbion、比利时 Galactic 和美国 NatureWorks,其中 Corbion 生产乳酸和丙交 酯,将之出售给荷兰 Synbra 等企业进一步生产 PLA 泡沫材料;NatureWorks 和 Galactic 是 PLA 的领军企业,后者还进行 PLA 材料的循环利用,将 PLA 产品进一步降解成乳酸。

我国的生物基化学品研究起步较晚,但在“十二五”国家科技支撑计划中,生物基材料和生 物基化学品被列为研究核心,下游材料应用和商业模式的发展获得大力推动。国内氨基酸龙 头梅花生物,生物法二元酸领军企业凯赛生物、乳酸行业领跑者金丹科技等均是各子行业的 佼佼者,做好化学品业务的同时积极布局下游生物基材料领域。

一项新的转化技术在建立商业化工厂之前,通常会经历一条从实验室小试到放大,再到中试 的发展路径,这对于大多数生物基产品(尤其是生物路线)来说更是如此。生物产品达到商 业化所需的年限在很大程度上取决于技术路线和产品本身的经济性、兼容性(与对标的石化 基产品相比,原有石化配套设施是否匹配生物技术路线,生物基产品性能是否匹配下游设备 及需求等)、转化技术类型和伙伴关系(上下游供应链整合)。

技术准备水平(Technology Readiness Level,TRL)是衡量生物基项目技术成熟度的重要指标, 根据欧盟地平线计划,TRL 等级被分为 1-9 级,分别对应小试验证阶段(1-3 级),小试放大 阶段(4-5 级),中试阶段(示范设施,6-7 级)以及商业化阶段(8-9 级)。据 JRC 研究, 在支持性的政策环境下,一般生物基化学品从 TRL5 到 TRL8 可能需要 10 年左右的时间, 因此该阶段亦被称为“死亡之谷”,典型的例子即是 PLA 与上游乳酸产业的发展历程;但当 使用传统的下游工艺时(例如从化学法到生物法过渡),则可跳过某些步骤(例如设备兼容 性测试)来加快这一进程,提高生物基产品商业化成功率。目前大多数小试研发和中试设施 位于欧洲和北美,其中北美居多,而亚洲(主要是中国)主导商业化阶段生物基产品的制造。

3.3. 生物基塑料:新兴市场处于高速增长起点,多元化应用前景可期

生物基塑料是目前生物基化学品下游材料最主要的应用领域。顾名思义,生物基塑料指的是 生产原料全部或部分来源于生物质(玉米、甘蔗或纤维素等)的新型材料。根据能否被微生 物(细菌、霉菌、藻类等)在一定条件下分解成小分子化合物,生物基塑料又分为可生物降 解和不可生物降解塑料两类。据 European Bioplastics 数据,生物基的聚羟基脂肪酸酯(PHA)、 聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)及淀粉 基塑料均为可生物降解塑料,而生物基聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、对苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙(PA)系列和聚乙烯呋喃酸酯(PEF)等均 不可生物降解。生物基塑料产品有两个主要优点:1)优秀的减排能力,生物塑料的 CO2 排 放量只相当于传统塑料的 20%;2)部分塑料具有天然可生物降解性,不可降解的生物基塑 料亦可回收再利用。

据 European Bioplastics 数据,2018 年全球生产塑料近 3.6 亿吨,而生物基塑料 2020 年产 量近 211 万吨,占比不到 1%。近年来随着需求的增长,以及越来越多生物基聚合物、应用 和产品的出现,生物塑料市场在不断增长。据 MarketsandMarkets 预测,全球生物塑料及聚 合物市场规模 2020 年预计为 105 亿美元,受各国政府产业扶持政策的推动,2025 年有望增长至279 亿美元,年均复合增长率将达到 21.7%。

全球前五大生物基塑料是淀粉基塑料(19%)、PLA(19%)、PA(12%)、PE(11%)、及 PTT(9%),占总产量近 70%。区域分布方面,欧洲是整个生物塑料行业的主要枢纽,是生 物塑料发展相对成熟的地区,在生物塑料的研发上占有举足轻重的地位,是全球最大的行业 市场。但欧洲生物塑料的市场增长率较低,2020 年产量占比 26%,低于亚太地区 46%。亚 太地区是新兴市场,作为主要生产中心,全球约 70%的注塑基础设施位于亚洲,因此市场增 长速度最快。南北美洲合计 27%,且近年来产量同比有所增加,市场空间大,是未来生物塑 料推广的亮点区域。

近年来,生物基塑料的应用范围越来越多元化。生物基塑料主要应用于包装(硬包装、软包 装)、纺织品、汽车和运输、消费品、农业和园艺、涂料和胶黏剂、建筑和施工、电子和电 器及其他行业。生物塑料由于具有较好的光泽度、良好的阻隔、抗电和印刷性能,适用于包 装行业。因此,包装行业是生物塑料的最大应用领域,占生物塑料市场总量的约 47%,近 100 万吨;应用于硬包装的生物塑料中生物基 PET 占比最大,例如可口可乐的所有饮料均使 用 PET 瓶包装,而应用于软包装的生物塑料中可生物降解的淀粉混合物的占比最大。用于纺织品的生物塑料约占生物塑料总量的 11%,占比最大的是 PTT。而用于汽车和运输的生物 塑料中占比最大的则是生物基 PA。值得一提的是 PLA 因具有良好的使用性能和加工性能, 在包装和纺织领域也有较多应用。生物基塑料拥有宽泛的应用领域,其市场前景非常可观

3.4. 生物基可降解塑料的曙光:全球范围禁/限塑令出台

无所不在的塑料制品方便了人类的生活,但也由此产生了数量庞大的塑料垃圾,据 IHS 估算, 到 2050 年,全球将累计产生 120 亿吨塑料垃圾。白色污染主要来源于包装领域,占比高达 59%,这与塑料包装本身一次性(一次性塑料袋、餐具等等)、难回收等原因有关。然而目 前,处理塑料垃圾的方式主要是焚烧和填埋,造成了严重的空气、土壤和水体污染;有的甚 至会通过动物最终进入人类的食物链,危害人类的生命健康。面对日益严峻的塑料污染问题, 各国政府和国际组织纷纷向污染“宣战”。

近年来世界多国加速推进禁/限塑令、塑料回收及再利用等相关政策,这对生物基塑料,尤其 是可降解生物基塑料来说是一道曙光。据 IEA 统计,在过去五年中有 60 多个国家实行对一 次性塑料实施禁令或征税。而美国、欧盟和中国在实行多年限塑令后终于升级成禁塑令。以欧盟为例,据欧联通讯社报道,2019 年欧洲议会以压倒性票数通过限塑法案,新法案规定, 从 2021 年开始,欧盟成员国将全面禁止使用吸管、餐具等一次性塑料制品;2020 年 7 月欧委会成员同意对塑料包装废物征收新的欧盟税,该征税将于 2021 年 1 月 1 日开始执行,征 税额将以未回收的塑料包装废料的重量为基准计算,征税标准为每公斤废塑征收 0.80 欧元 税收,使得禁塑令的效果再次升级。

我国国家发展改革委联合生态环境部也于 2020 年 1 月 16 日发布《关于进一步加强塑料污染 治理的意见》,要求到 2025 年,完善塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理 制度,对不可降解塑料逐渐禁止、限制使用。2020 年 2 月开始,海南、广东、广西云南、 浙江各省市均响应号召开始推行严格的塑料污染管理办法。随着我国禁塑令政策的升级,法 规落地后有望对国内生物基可降解塑料行业发展产生巨大推动力。

3.5. 相关公司

3.5.1. 梅花生物

梅花生物是全球领先的氨基酸(谷氨酸、赖氨酸等系列产品)营养健康解决方案提供商,拥 有生物发酵行业中最完整的、最长的产业链和配套设施,专注于打造生物发酵和生物制药的 高端产业平台。现下设有内蒙古通辽、新疆五家渠、吉林白城三大生产基地。产品横跨玉米 深加工、基础化工、饲料养殖、医疗保健、日用消费等领域。2019 年公司总营收 145.5 亿 元(同比+15.1%),归母净利润 10.04 亿元(同比-1.6%)。

3.5.2. 凯赛生物

凯赛生物以合成生物学等学科为基础,利用生物制造技术,从事新型生物基材料的研发、生 产及销售,目前实现商业化的产品主要聚焦聚酰胺产业链,包括 DC12、DC13 等生物法长 链二元酸系列产品和生物基戊二胺,是全球领先的利用生物制造规模化生产新型材料的企业 之一,其生物制造技术使产品可达到聚合级且在生产经济性上具备竞争力,满足杜邦、艾曼 斯、赢创、诺和诺德等国际知名企业的质量要求。2019 年公司生物法长链二元酸产能达到 7.5 万吨/年(包括 DC12 月桂二酸、DC13 巴西酸等),生物基聚酰胺产线产能达到 3000 吨 /年,且在积极布局新产能,公司在建或拟实施多个产能扩建项目,包括乌苏材料年产 10 万 吨生物基聚酰胺项目、金乡凯赛年产 4 万吨生物法癸二酸项目、乌苏技术 3 万吨长链二元酸 和 2 万吨长链聚酰胺项目等募投项目,建成后产能将明显扩张。2019 年公司总营收为 17.79 亿(同比+9.05%),归母净利润为 4.79 亿(同比+2.79%)。

3.5.3. 金丹科技

金丹科技是一家运用现代生物技术大规模工业化生产 L-乳酸及其衍生产品的高新技术企业。 主要产品为 L-乳酸及盐,产能 12.8 万吨,是国内最大(市场占有率 60% ),也是全球主要 的生产企业。公司在主业乳酸生产规模化和高端化的基础上,积极推动业务向产业链上下游 延伸,年产 1 万吨 L-丙交酯项目工程快速推进,1 万吨聚乳酸生物降解新材料项目也整装待 发。2019 年公司实现营收 8.78 亿元(同比+9%),归母净利润 1.15 亿元(同比+38%)。

3.5.4. 金发科技

金发科技是一家聚焦高性能新材料的科研、生产、销售和服务新材料企业。公司产品覆盖了 改性塑料、完全生物降解塑料、高性能碳纤维及复合材料、特种工程塑料和环保高性能再生 塑料等五大类。公司目前拥有生物降解聚酯合成产能 6 万吨,产品涵盖 PBAT、PBS、PLA 树脂及相关改性材料,全面覆盖了当前生物降解塑料的主流应用,3 万吨 PLA 项目亦稳步推 进中。2019 年公司总营收 293 亿元(同比+15.7%),归母净利润 12.45 亿元(同比+99.5%)。

4. 风险提示

行业政策不确定性,海外需求不及预期,我国生物柴油添加政策存在不确定性,欧盟工业生 物技术进展不及预期等。

(报告观点属于原作者,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库官网】。

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