바이오 기반 재료의 전망은 무엇입니까?

바이오 기반 재료는 바이오 매스를 원료로 사용하거나 생물학적 제조를 통해 얻은 재료를 포함하여 천연 바이오 매스에서 파생 된 재료를 말합니다. 바이오 기반 재료는 재생 가능한 자원에서 파생되며 탄소 감소 및 지속 가능성과 같은 많은 이점을 가지고 있습니다.

탄소 중립성 개념의 도입으로 바이오 기반 재료 및 바이오 기반 분해 성 재료조차도 우수한 환경 보호 특성으로 인해 널리 주목을 받았습니다. 바이오 기반 재료의 현재 공급 및 수요 상태는 무엇입니까? 다운 스트림 분포는 무엇입니까? 아래를 살펴 보겠습니다.

EU 시장의 수요는 수요를 초과하고 바이오 기반 재료는 성장의 여지가 넓습니다.

석유 기반 원료 대신 바이오 매스 원료, 생화학 적 방법 또는 생물학적 방법의 조합이 화학 제조 산업의 발전을위한 핵심 방향입니다. 바이오기반 화학물질은 재생가능한 바이오매스 (전분, 포도당, 리그노셀룰로오스 등) 를 원료로 사용하여 생산된 벌크 화학물질, 정밀 화학물질 등의 제품을 말한다.

Nova Institute의 연구에 따르면 기술적 인 관점에서 화석 자원으로 만든 거의 모든 산업 재료는 바이오 기반 재료로 대체 될 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 생물 정제 기술과 관련된 유전체학, 단백질 학, 대사 체학 및 시스템 생물학의 발전은 화학 물질 및 하류 물질의 생합성 네트워크를 공동으로 구축했습니다.

최근 몇 년 동안 여러 국가의 정책의지도하에 바이오 연료 생산 능력의 성장은 바이오 정제 부문의 발전을 촉진했습니다. 또한 농업 부문의 전체 산업 체인 건설을 가속화하는 동시에-바이오 정제 부문-다운 스트림 제조업체-인증 기관-소비자 부문, 구동 다운 스트림 바이오 기반 화학 제품 및 신소재의 급속한 발전.

유럽의 생물 경제에는 첫 번째 이점이 있습니다. 유럽 연합이 이끄는 RoadToBio 프로젝트는 다양한 바이오 기반 제품 포트폴리오를 실현하기 위해 유럽 화학 산업이 생물 경제로 나아가기위한 로드맵을 계획했습니다.

RoadToBio 프로젝트는 벌크 화학 물질, 용매, 플라스틱 용 폴리머, 화학 섬유 제품, 페인트/코팅/잉크/염료, 계면 활성제, 화장품 및 퍼스널 케어 제품을 포함한 바이오 기반 제품을 세분화합니다. 접착제, 윤활제 및 가소제 에이전트 및 기타 분야.

바이오 기반 화학 물질 및 다운 스트림 재료에 대한 세계 최대 소비자 시장 중 하나 인 EU는 공식적인 장기 정책 홍보에 따라 제품에 대한 많은 잠재 고객을 보유하고 있습니다. EU 바이오 기반 제품 범주에는 벌크 화학 물질, 플라스틱, 용매 및 계면 활성제와 같은 10 가지 주요 범주 (바이오 연료 제외) 가 포함됩니다. 그 중 벌크 화학 물질 및 용매는 모두 계면 활성제, 퍼스널 케어/화장품 및 접착제와 같은 기본 화학 물질입니다. 접착제, 윤활제 및 가소제는 모두 미세 화학 물질이며 페인트/코팅/잉크/염료, 플라스틱 및 섬유 제품은 바이오 기반 폴리머입니다.

2018 년 EU 시장의 바이오 기반 화학 및 다운 스트림 생산량은 거의 4.7 만 톤, 수요는 거의 5.5 만 톤, 생산 가치는 거의 9.2 억 유로였습니다. 고급 소비자 시장에서 바이오 기반 제품에 대한 수요가 강하다. 일련의 바이오 기반 제품 중 계면 활성제, 페인트/코팅/잉크/연료, 섬유 제품 및 개인 관리/화장품의 생산이 가장 큽니다. 이는 EU 시장의 소비 수준이 높고 바이오 기반 오일 및 지방에 대한 수요가 많기 때문입니다..

이 지역의 생산 규모에 의해 제한되는 가격 측면에서 기본 바이오 기반 화학 물질의 가격은이 단계에서 석유 기반 제품의 가격보다 높습니다. 제품 카테고리가 더욱 정교 해짐에 따라 최종 소비자에게 가까워 질수록 제품 가격이 낮아집니다. 가격 격차가 좁혀졌습니다. 생합성 기술의 급속한 발전으로 일부 바이오 기반 정밀 화학 물질 (예: 숙신산, PA56) 의 판매 가격은 해당 석유 화학 제품보다 훨씬 낮습니다.

EU 시장에서 바이오 기반 화학 물질과 하류의 보급률은 3% 일 뿐이며 미래 시장 성장 공간은 4 배이며 세계 시장은 100 억 유로를 초과 할 것으로 예상됩니다. JRC 데이터에 따르면 2018 년 EU의 해당 하위 부문에서 화학 물질의 총 생산량은 연간 약 160 만 톤이었고 바이오 기반 화학 물질의 비율은 3% 에 불과했습니다. 특히 전체 생산량의 77% 차지하는 벌크 화학 및 플라스틱 산업과 바이오 기반 Only 0.7% 대체율.

EU의 "산업 생명 공학 비전 계획" 에 따르면 벌크 화학 제품 및 플라스틱 제품의 6% 미세 화학 물질에 대한 30% 최소 대체율이 계산됩니다. 2030 년까지 바이오 기반 제품의 생산액은 연간 370 억 유로에 달할 것이며, 2018 유로 생산액은 9.2 억 유로에 달하며 성장의 여지는 4 배에 이릅니다.

JRC 데이터에 따르면 위의 하위 부문에 대한 신규 민간 투자 금액은 2018 년부터 2025 년까지 190 억 유로에이를 것으로 예상됩니다. 최근 몇 년 동안 계속 증가해온 EU의 바이오 경제 특별 계획 투자에 중첩되어 향후 바이오 기반 제품 대체율에 대한 여지가 많습니다.

EU 시장 외에도 미국과 중국의 생물 경제 전략도 활발하게 시행되고 있습니다. 시장 규모가 EU와 동일하다고 가정하면 글로벌 바이오 기반 화학 및 다운 스트림 시장은 향후 100 억 유로 수준에 도달 할 것으로 예상됩니다.

바이오 기반 화학 물질 및 다운 스트림 레이스 트랙이 많이 있으며 국가 진입 속도가 빨라지고 있습니다.

바이오 기반 화학 물질의 생산량은 최근 몇 년 동안 빠르게 증가했습니다. IEA Bioenergy의 추정에 따르면 2019 년 바이오 기반 화학 물질의 총 생산량은 연간 거의 천만 톤 (연료 에탄올 제외) 이 될 것입니다. 2011 년부터 올해까지 거의 10% 의 복합 성장률을 기록했습니다.

현재 세계의 주요 벌크 바이오 기반 화학 물질에는 에틸렌, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 부틸렌 글리콜, 젖산, 세바크산 등이 포함됩니다. 생합성 기술이 산업화되었습니다.

그중 당계 화합물 에틸렌, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 젖산, 부틸렌 글리콜, 숙신산, 펜탄 디아민, 다운스트림 바이오 기반 PE, PLA, PET, PBS, PTT 및 PBAT 등의 주요 원료입니다. 오일 기반 화합물 글리세린, 장쇄 지방산 및 지방산은 PHA, PA 및 에폭시 수지와 같은 바이오계 물질의 제조에 사용된다.

1. 전통적인 석유 화학 거인은 큰 바이오 기반 화학 회로에서 레이아웃을 강화합니다.

정부 정책 및 계획에 힘 입어 British Petroleum (BP), Shell, BASF, Dupont, Dow Chemical, Evonik, DSM DSM) 그리고 다른 대규모 다국적 석유 및 화학 거대 기업은 생화학 산업에 막대한 투자하여 바이오 제조를위한 산업 생명 공학을 개발했습니다.

많은 새로운 힘의 유입으로 바이오 기반 화학 물질에서 새로운 재료에 이르기까지 산업 체인의 통합 건설이 가속화되었습니다.

Braskem은 바이오 기반 올레핀 및 폴리 올레핀의 세계 최고의 생산 업체입니다. 이 회사는 재생 가능 자원 사탕 수수 에탄올에서 에틸렌을 생산하고 2010 년에 녹색 PE를 시장에 출시했습니다. 현재 Braskem은 브라질, 미국 및 독일에 36 개의 생산 기지를 보유하고 있습니다. 장소를 기다리십시오.

Avantium은 차세대 바이오 기반 화학 및 플라스틱의 개발 및 상용화에 전념하고 있습니다. 주요 사업 및 기술에는 식물 기반 산업용 설탕에서 에틸렌 글리콜 (MEG) 생산, 식물 기반 단당류 (과당) 의 전환이 포함됩니다. 다양한 화학 물질 및 플라스틱 (예: PEF), 비 식품 식물 재료를 산업용 설탕 및 리그닌으로 전환, 전기 화학을 통해 이산화탄소를 고 가치 화학 물질로 전환 등

젖산은 바이오 기반 화학 물질의 비교적 큰 부분입니다. 주로 하류 분해 성 및 환경 친화적 인 신소재 PLA의 생산에 사용됩니다. 관련 회사는 주로 네덜란드의 Corbion, 벨기에의 Galactic 및 미국의 NatureWorks를 포함합니다. Corbion은 젖산과 젖산을 생성합니다. PLA 폼 소재를 추가로 생산하기 위해 네덜란드 Synbra와 같은 회사에 매각되었습니다. NatureWorks와 Galactic은 PLA의 리더입니다. 후자는 또한 PLA 물질을 재활용하고 PLA 생성물을 젖산으로 추가로 분해한다.

우리나라의 바이오 기반 화학 연구는 비교적 늦게 시작되었지만 "12 년 5 년" 국가 과학 기술 지원 계획에서 바이오 기반 재료 및 바이오 기반 화학 물질이 연구 핵심으로 나열되어 있으며 다운 스트림 재료 응용 및 비즈니스 모델의 개발이 활발하게 촉진되었습니다.

중국 최고의 아미노산 기업인 Meihua Bio, 바이오 기반 이염기성 산의 선두 주자 인 Cathay Biotech, 젖산 산업의 선두 주자 인 Jindan Technology는 각 하위 산업의 모든 리더입니다. 화학 사업에서 좋은 일을하면서 다운 스트림 바이오 기반 재료를 적극적으로 배치하고 있습니다.

2. 신기술 산업화의 길

상업용 공장을 설립하기 전에 새로운 변형 기술은 일반적으로 소규모 실험실 테스트에서 스케일 업, 그리고 파일럿 테스트까지 개발 경로를 거칩니다. 이것은 대부분의 바이오 기반 제품 (특히 생물학적 경로) 에 특히 해당됩니다. 이런 식으로.

생물학적 제품의 상용화에 필요한 연수는 주로 기술 경로와 제품 자체의 경제 및 호환성에 달려 있습니다 (벤치 마크 석유 화학 기반 제품과 비교하여, 원래 석유 화학 지원 시설이 생명 공학 경로와 바이오 기반 제품 성능이 하류 장비 및 수요 등과 일치하는지 여부), 변환 기술의 유형 및 파트너십 (업스트림 및 다운 스트림 공급망 통합).

기술 준비 수준 (TRL) 은 바이오 기반 프로젝트의 기술적 성숙도를 측정하는 중요한 지표입니다. EU Horizon Plan에 따르면 TRL 수준은 소규모 테스트 검증 단계 (레벨 1-3) 에 해당하는 레벨 1-9 로 나뉩니다. 스케일 업 스테이지 (레벨 4-5), 파일럿 스테이지 (시범 시설, 레벨 6-7) 및 상용화 단계 (레벨 8-9).

JRC 연구에 따르면 지원 정책 환경에서 일반 바이오 기반 화학 물질이 TRL5 에서 TRL8 로 이동하는 데 약 10 년이 걸릴 수 있습니다. 따라서이 단계는 "죽음의 계곡" 이라고도합니다. 전형적인 예는 PLA 및 TRL8 이다. 상류 젖산 산업의 개발 역사;

그러나 전통적인 다운 스트림 프로세스 (예: 화학적 방법에서 생물학적 방법으로의 전환) 를 사용할 때 특정 단계 (예: 장비 호환성 테스트) 이 과정을 가속화하고 바이오 기반 제품의 상용화 성공률을 높이기 위해 건너 뛸 수 있습니다. 현재 대부분의 소규모 R & D 및 파일럿 규모 시설은 유럽과 북미에 위치하고 있으며 그 중 북미가 대다수이며 아시아 (주로 중국) 상용화 단계에서 바이오 기반 제품의 제조를 지배합니다.

바이오 기반 플라스틱: 신흥 시장은 급속한 성장의 출발점에 있습니다

1. 바이오 기반 플라스틱은 현재 바이오 기반 화학 물질의 하류 재료에 대한 가장 중요한 응용 분야입니다.

이름에서 알 수 있듯이 바이오 기반 플라스틱은 원료가 바이오 매스 (옥수수, 사탕 수수, 셀룰로오스 등) 에서 완전히 또는 부분적으로 파생 된 새로운 재료를 의미합니다. 특정 조건 하에서 미생물 (박테리아, 곰팡이, 조류 등) 에 의해 작은 분자 화합물로 분해 될 수 있는지 여부에 따라 바이오 기반 플라스틱은 생분해 성 플라스틱과 비 생분해 성 플라스틱으로 나뉩니다.

유럽의 Bioplastics 데이터에 따르면 바이오 기반 폴리 하이드 록시 알코 네이트 (PHA), 폴리 락트산 (PLA), 폴리 부틸렌 숙시 네이트 (PBS), 아디프산/부틸렌 테레프탈레이트 (PBAT) 그리고 전분 기반 플라스틱은 모두 생분해 성 플라스틱입니다.

바이오 기반 폴리에틸렌 (PE), 폴리 프로필렌 (PP), 프로필렌 테레프탈레이트 (PTT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 나일론 (PA) 시리즈 및 폴리에틸렌 푸라 네이트 (PEF) 등은 생분해성이 아니다.

바이오 기반 플라스틱 제품에는 두 가지 주요 장점이 있습니다: (1) 우수한 배출 감소 기능. 바이오 플라스틱의 이산화탄소 배출량은 전통적인 플라스틱의 20% 일뿐입니다. (2) 일부 플라스틱은 자연적으로 생분해성이며 분해되지 않습니다. 기본 플라스틱은 재활용 및 재사용 할 수도 있습니다.

2018 년 전 세계 플라스틱 생산량은 거의 360 만 톤이었고 2020 바이오 기반 플라스틱의 생산량은 거의 2.11 만 톤으로 1% 미만을 차지했습니다. 최근 몇 년 동안, 수요의 증가와 점점 더 많은 바이오 기반 폴리머, 응용 및 제품의 출현으로 바이오 플라스틱 시장은 계속 성장하고 있습니다.

MarketsandMarkets 예측에 따르면 글로벌 바이오 플라스틱 및 폴리머 시장은 2020 년에 10.5 억 달러가 될 것으로 예상됩니다. 여러 정부의 산업 지원 정책에 힘 입어 2025 년에는 27.9 억 달러까지 성장할 것으로 예상되며 연평균 21.7% 의 성장률을 보입니다.

세계 5 대 바이오 기반 플라스틱은 전분 기반 플라스틱 (19%), PLA (19%), PA (12%), PE (11%) 및 PTT (9%) 입니다. PBAT (13%) 는 전체 생산량의 거의 80% 차지합니다. %.

지역 분포 측면에서 유럽은 전체 바이오 플라스틱 산업의 주요 허브이며 바이오 플라스틱 개발을위한 비교적 성숙한 지역입니다. 그것은 바이오 플라스틱의 연구 및 개발에서 중추적 인 위치를 차지하고 있으며 세계 최대의 산업 시장입니다. 그러나 유럽의 바이오 플라스틱 시장 성장률은 상대적으로 낮으며 2020 년 생산량이 26% 차지하며 아시아 태평양 지역의 46% 보다 낮습니다.

아시아 태평양 지역은 신흥 시장입니다. 주요 생산 센터로서, 세계의 사출 성형 인프라의 약 70% 아시아에 위치하고 있으므로 시장은 가장 빠른 속도로 성장하고 있습니다. 북미와 남미는 총 27% 명입니다. 최근 몇 년 동안 생산량은 전년 대비 증가했으며 시장 공간이 큽니다. 그것은 미래에 바이오 플라스틱의 홍보를위한 밝은 장소입니다.

2. 바이오 기반 플라스틱의 적용 범위가 점점 더 다양 해지고 있습니다.

바이오 기반 플라스틱은 주로 포장 (하드 포장, 유연한 포장), 섬유, 자동차 및 운송, 소비재, 농업 및 원예, 코팅 및 접착제, 건물 및 건설에 사용됩니다. 전자 및 전기 제품 및 기타 산업. 바이오 플라스틱은 좋은 광택, 좋은 장벽, 전기 저항 및 인쇄 특성으로 인해 포장 산업에 적합합니다. 따라서 포장 산업은 전체 바이오 플라스틱 시장의 약 47%, 거의 1 백만 톤을 차지하는 바이오 플라스틱의 가장 큰 응용 분야입니다.

바이오 기반 PET는 강성 포장에 사용되는 바이오 플라스틱의 가장 큰 비율을 차지합니다. 예를 들어, 코카콜라의 모든 음료는 PET 병에 포장되는 반면, 유연한 포장에 사용되는 바이오 플라스틱은 생분해성 전분 혼합물의 가장 큰 비율을 차지합니다.

직물에 사용되는 바이오 플라스틱은 전체 바이오 플라스틱의 약 11% 차지하며 가장 큰 비율은 PTT입니다. 자동차 및 운송에 사용되는 바이오 플라스틱의 가장 큰 비율은 바이오 기반 PA입니다. PLA는 우수한 사용 및 가공 특성으로 인해 포장 및 섬유 분야에서 많은 응용 분야를 가지고 있음을 언급 할 가치가 있습니다. 바이오 기반 플라스틱은 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 시장 전망은 매우 인상적입니다.