北京理工大學 綠色產業發展研究中心

摘要：隨著農作物秸稈為原料生產秸稈混合糖技術的產業化突破，標志著中國已經具備了秸稈替代糧食生產聚乳酸的能力。發展非糧生物基新材料聚乳酸產業，實現非糧可再生資源的利用與轉化，可以變石油煤炭的“黑金經濟”為生物質加工的“綠金經濟”，以工業的方式推動農業發展，替代石油和煤炭化石資源，改善大氣環境，保障國家能源和糧食安全，實現可持續發展。同時，原材料的非糧化也使其有望成為推動中國生物經濟產業實現“換道超車”的下一個戰略性新興產業。

化石資源的大量使用產生了溫室效應、微塑料顆粒、釋放有毒氣體、土壤污染、江河湖海污染等問題，對生態和人類的影響已凸顯，因此使用生物質可再生資源替代化石資源，發展綠色低碳產業成為必然。為實現綠色、可持續發展，全球范圍內掀起了一場用生物可再生資源替代化石資源的大變革，生物基材料替代石油基材料、生物能源替代化石能源是后石油時代變革的必然，生物產業將是這場變革的重要引領者。

“綠水青山既是自然財富、生態財富，又是社會財富、經濟財富。”聚乳酸具有低碳、環保、無毒、可降解的特性，兼具經濟效益和生態效益，被認為是未來最有希望撼動石油基塑料和石油基化纖傳統地位的生物新材料?，F有聚乳酸生產多以玉米等糧食為原料，如何在確保糧食安全的基礎上實現聚乳酸生產成為產業變革的又一關鍵。隨著安徽豐原集團農作物秸稈為原料生產秸稈混合糖聯產黃腐酸高效有機肥技術的突破性進展，以該技術為核心的非糧生物基新材料聚乳酸產業開始起步，并將引領后石油時代的產業變革。

非糧生物基新材料聚乳酸產業強勁起步

秸稈歸“塑”代替石油，助力綠色低碳發展。以安徽豐原集團技術為核心的非糧生物基新材料聚乳酸產業使用秸稈、蘆葦和枝丫柴等農林廢棄物作為原材料，首先經過酶解產出混合糖以及副產品黃腐酸。其中黃腐酸是高效有機肥之一，可用于改善農田；混合糖既可繼續加工成乳酸，進而生產丙交酯，而后聚合為聚乳酸，產業下游對聚乳酸改性后可生產食品包裝、纖維織物、工程塑料等，幾乎涵蓋所有石油基塑料制品，最終達成秸稈歸“塑”；混合糖也可加工為生物乙醇，進而用于生物航煤等領域，在一定程度上代替石油能源。非糧生物基新材料聚乳酸產業一方面實現了秸稈完全無害化零碳處理，另一方面也實現了農林廢棄物的高價值利用，解決了秸稈回收難、利用價值低等問題。

圖 1非糧生物基新材料聚乳酸產業鏈示意圖

技術領先產業起步，推動循環經濟發展。目前，絕大部分聚乳酸企業均采用“乳酸—丙交酯—聚乳酸”的“兩步法”工藝進行聚乳酸的工業化生產。在該工藝路徑下，我國于2020年完全打通“乳酸—丙交酯—聚乳酸”技術，成為世界上掌握核心技術的三個國家之一。安徽豐原集團攻克了糖生產聚乳酸的“卡脖子”技術，不僅從根本上解決了聚乳酸從菌種到生產工藝、成本及性能問題，并且已經實現聚乳酸生產設備國產化替代，打破了國外30年來對核心裝備的技術壟斷。同時，在非糧生物基新材料聚乳酸生產過程中，安徽豐原集團掌握全世界唯一的秸稈生產混合糖核心技術，擁有完全自主知識產權。農業農村部科技發展中心組織專家對安徽豐原集團有限公司完成的“農作物秸稈高效制糖聯產黃腐酸關鍵技術與裝備”成果進行評價，認為該成果整體達到國際先進水平，其中木質纖維素復合酶生產技術、兩步法綜纖維素酶解糖化技術達到國際領先水平。目前，豐原年處理1.5萬噸級秸稈制糖聯產有機肥項目已在安徽省固鎮縣全線貫通并正式投產，據測算項目整體年產值將突破7000萬元。

政策支持需求旺盛，全球市場前景廣闊。非糧生物基新材料聚乳酸與石化合成塑料的基本物性類似，能廣泛地用來制造各種應用產品，具備廣闊的市場前景。目前全球塑料和化纖產量5億多噸/年，中國消耗量約2億多噸/年，預計2030年全球塑料和化纖產量將達到6億噸左右，中國消耗量將達到約2.2億噸。為實現綠色、可持續發展，全球范圍內掀起了一場用生物可再生資源替代化石資源的大變革。2020年，國家發改委、生態環境部發布《關于進一步加強塑料污染治理的意見》，禁止、限制部分塑料制品的銷售和使用，隨即國內各省、直轄市相繼出臺限塑、禁塑令，為可降解材料作為可替代產品提供了巨大市場容量。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；歐盟《工業生物技術遠景規劃》規劃，2030年生物基原料將替代6%-12%化工原料、30%-60%精細化學品；世界經合組織(OECD)預測，未來十年至少有30%的石化產品可由生物基產品替代，而目前替代率不到5%，存在巨大的市場缺口。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%。生物基材料替代石油基材料、生物能源替代化石能源是后石油時代變革的必然，生物產業將是這場變革的重要引領者。

非糧生物基新材料聚乳酸產業具有重大意義

從推動高質量發展來看，發展非糧生物基新材料聚乳酸產業能夠推動產業轉型升級。非糧生物基新材料聚乳酸產業發展作為推動制造業高端化、智能化、綠色化發展的典范，通過高標準農田、農林廢棄物收儲運體系等的建設和完善，一方面構建優質高效的服務業新體系，推動現代服務業同先進制造業、現代農業深度融合；另一方面可優化基礎設施布局、結構、功能和系統集成，構建現代化基礎設施體系。另外，產業發展可加快發展物聯網，建設高效順暢的流通體系，降低物流成本，打造具有國際競爭力的數字產業集群。

從實現鄉村振興戰略來看，發展非糧生物基新材料聚乳酸產業有利于全面推進鄉村振興。利用農林廢棄物生產聚乳酸可變廢為寶，在降低產業生產成本的同時帶動農民增收致富，并減少秸稈不恰當處置帶來的環境污染。聯產的植物源黃腐酸高效有機肥可用于改善土壤，保護土壤微生物并減少化肥使用，變黃土地為黑土地，同時有效提升農產品品質，助力實現既要“吃得飽”又要“吃得好”。每2.5噸農作物秸稈作為原料，可以生產1噸混合糖（聚乳酸發酵原料），同時聯產1.5噸黃腐酸高效有機肥，若以每噸600元從農民手中收購秸稈，與玉米生產聚乳酸相比秸稈生產聚乳酸還可節約成本約3000元/噸。同時，產業發展需要在鄉村建立分布式糖廠，可以有效拉動高標準農田建設工作，并帶動相關產業發展和促進就業，通過推動一二三產業融合發展以及基礎設施建設完善，共同助力鄉村產業振興。

從推動綠色低碳發展來看，發展非糧生物基新材料聚乳酸產業可以推動能源結構轉型和加快國內低碳發展，并改善生態環境。第一，石油等不可再生能源難以被替代的因素之一就是缺乏低成本、高產能的可再生替代品，隨著聚乳酸尤其是非糧生物基制聚乳酸技術的不斷發展，可以在低成本下實現燃料乙醇和聚乳酸的規模產能，在能源和材料兩方面可以滿足替代石油基材料的部分需求，推動能源結構轉型。第二，以農林廢棄物為原料的生產過程可以大量減少二氧化碳排放；同時，聚乳酸企業發展能夠發揮碳固定碳消納優勢，協同推進產業鏈碳減排，培育壯大生物化工，構建全生命周期綠色制造體系，從源頭促進廢物“減量化”。第三，聚乳酸產品本身的環保、無毒、可降解的特性，且對人體有高度安全性并可被組織吸收，能夠有效避免化工塑料、化纖制品在使用過程中導致的微塑料顆粒污染、垃圾填埋釋放有毒氣體等環境危害，有助于改善生態環境。

從國家安全來看，發展非糧生物基新材料聚乳酸產業能夠助力確保能源安全和糧食安全。一方面，目前中國每年消耗石油約7億噸，約有5億噸需要進口，其中大部分是通過馬六甲海峽進口，一旦外部環境發生變化，能源供應會受到威脅；同時，若用秸稈等生物可再生資源代替石油材料，可降低我國對石油進口的依賴，助力能源安全。另一方面，非糧生物基新材料聚乳酸產業使用秸稈等農林廢棄物為原材料，有效減少了糧食消耗；同時，我國有20億畝邊際性土地，不宜種植糧食作物。如果用于種植蘆竹、甜高梁、苜蓿草等農作物，可在農業生產過程中對土壤進行生態修復，同時為聚乳酸材料產業提供原材料，減少對玉米和薯類等淀粉質原料的消耗，緩解我國糧食安全問題。

非糧生物基新材料聚乳酸產業未來可期

在未來，非糧生物基新材料聚乳酸產業通過打造產業集群、人才高地和生態系統，以工業的方式推動農業發展，替代石油和煤炭化石資源，有望成為推動中國生物經濟產業實現“換道超車”的下一個戰略性新興產業。

打造產業集群，以產業化實現綠色低碳新模式。未來隨著下游應用領域技術不斷開發和產業化示范，在農作物秸稈資源豐富地區逐步形成塑料加工、紡織、工業及家用裝飾材料、生物化學品、生物燃料和生物肥料六大產業集群。預計產業2025年覆蓋全國高標準農田七個區域，包括山東、河南、黑龍江等省份，農田整合規模不低于1000萬畝，六大產業集群均可形成萬億產值，形成自主創新能力強、產品體系不斷豐富、綠色循環低碳的創新發展模式，并推動高質量、可持續的供給和消費體系建立，以產業化助力中國式現代化。

打造人才高地，以人才優勢確保核心技術持續領先。未來隨著非糧生物基制聚乳酸產業的不斷發展，對于人才尤其是高端人才的需求會越來越大，只有抓住了人才這個“牛鼻子”，產業才能更好的實現高質量發展。因此未來該產業將深入實施人才優先發展戰略，以深化產學研合作為抓手，全面提升產業與人才融合效能，全面深化創新鏈和人才鏈深度耦合。預計2030年打造出北上廣為核心的研發人才高地和以合肥為核心的產業化人才高地，加速“高精尖”人才聚集，以人才的高精尖發展推動我國聚乳酸產業技術持續領先。

打造生態系統，以市場化形成產業全球競爭力。充分發揮資本在產業集聚中的紐帶作用，鼓勵社會資本與政府、金融機構開展合作，發揮社會資本市場化、專業化優勢，加快投融資模式創新應用，探索典型模式，通過資本緊密聯結上下游企業，形成產業鏈利益共同體。同時推動與其他產業的交叉融合，推動共性技術攻關與技術交叉融合，有效促進產業鏈整合和協同，打造產業生態系統，預計2035年在全球范圍內形成較強的市場競爭力。