

聚乳酸当前市场、生产技术、现有及预测产能大解析！

链塑网

2021-09-08

导读：伴随着高速增长的市场需求，聚乳酸仍将处于供不应求的状态。

聚乳酸（PLA）是一种环境友好型材料，其生产原料乳酸是一种天然有机酸，由可再生生物质资源中获得的糖通过发酵产生，其降解产物为二氧化碳和水，能够通过植物光合作用在自然界中实现绿色循环。聚乳酸是一种具有完全可降解性、高生物相容性和优异机械性能的热塑性材料，可作为石油基塑料的替代品，广泛应用于包装、农业、纤维纺织、医用和工程塑料等领域。

生产技术及进展

聚乳酸理论合成路线主要有两种：“一步法”和“二步法”，“二步法”为目前主要工艺合成路线。

“一步法”，又称为直接缩聚法，优点在于乳酸单体转化率较高，合成路线简单，不需要经过中间体的纯化，因而成本较低。但是因为在反应过程中会有水的产生，目前还没形成分离水的有效方法，因此会影响聚乳酸的分子量及其微观分布，最终导致无法获得高品质、高分子量的聚乳酸产品。目前国内仅同杰良公司采用“一步法”制备聚乳酸。

“二步法”又称为开环聚合法：此方法在于先使用乳酸反应获得低聚物，解聚生成中间体--丙交酯，再通过丙交酯开环缩聚制备聚乳酸。此方法制备的聚乳酸在分子量、微观结构方面都可控、可调，因此成为目前市场中主要制备聚乳酸的方法，但同时因为工艺流程中需要涉及丙交酯的纯化过程，工艺流程相对复杂、冗长，直接导致生产成本的增加。

开环聚合法制备PLA工艺流程如图1所示。

丙交酯的纯度将直接影响到所制备出的聚乳酸分子量，只有高光学纯度的聚乳酸才可以在分子量、微观结构实现可控、可调，进而影响相关产品的物理和化学属性，因此丙交酯纯化技术为聚乳酸行业竖起了较高的技术壁垒。在生产过程中，要求丙交酯中游离酸浓度小于0.063%，否则不能合成分子量高于10万的聚乳酸。

聚乳酸主要通过乳酸脱水制得丙交酯，再开环缩聚生成高分子聚乳酸。1吨聚乳酸所需乳酸原料为1.37吨，理论产率为73.0%。乳酸一般通过蔗糖或者葡萄糖发酵制备，其产率较高为93.2%。对于蔗糖或葡萄糖的获取，可选择的上游农作物则相对较多，甘蔗和甜菜作为制备蔗糖的原材料，分别需要11.31吨甘蔗或9.19吨甜菜即可获得1.47吨蔗糖；葡萄糖则来源于淀粉，淀粉可通过加工玉米、小麦或者土豆制备，1.47吨葡萄糖需要1.67吨淀粉，对应农作物原料的数量分别为玉米2.39吨，小麦6.54吨，土豆9.26吨。综上所述，玉米为生产乳酸、丙交酯、聚乳酸最好的农作物原料之一，制备1吨聚乳酸或者1.37吨乳酸仅需2.39吨玉米，理论聚乳酸、乳酸产率分别为41.8%、57.3%，为所有农产品中最高。

目前，掌握高质量丙交酯制备技术且形成聚乳酸生产规模的企业全球仅三家，分别为美国的NatureWorks、法国和荷兰合建公司Total-Corbion和浙江海正。NatureWorks产能最大，并且拥有乳酸生产能力，其生产线生产的丙交酯产品均自给不外售。同样，Total-Corbion在近年投产了聚乳酸生产线后，所有丙交酯产品停止外售，但是因为Total-Corbion暂时未拥有自主乳酸生产线，受制于原材料的供应短缺，其7.5万吨/年聚乳酸生产线中，产量仅为2.5万吨/年。随着聚乳酸行业需求不断增长，未来若无法自己配套对应丙交酯产能，纯粹聚乳酸生产企业可能面临较为严重的原材料短缺风险。

PLA受到丙交酯高技术门槛限制，NatureWorks、Total Corbion等外企仍是全球的龙头供应商。目前国内企业浙江海正、丰原生化、金丹科技等少数企业逐步打通全流程，考虑到进入壁垒较高，PLA 未来两年内有望维持较高的盈利能力。

生产情况分析

目前国外聚乳酸龙头企业占据全球大部分市场份额。国外主要生产聚乳酸的NatureWorks、Total Corbion两家企业产能分别为15万吨/年和7.5万吨/年。导致两家公司占据大部分市场份额的主要原因在于聚乳酸行业的技术壁垒，其拥有聚乳酸制备中间体——丙交酯的高纯度、低成本制备工艺。

国内企业逐步突破技术限制，加速布局聚乳酸产能。目前，我国聚乳酸生产规模最大且掌握丙交酯生产核心技术的企业为浙江海正生物，其工艺技术主要来自于长春应化所，目前其丙交酯产量可实现部分自给。拥有4.5万吨/年聚乳酸产能且在建生产线投产后，公司整体产能有望扩大至12万吨/年。国内企业集中度初步显现，聚乳酸相关专利数远超其他国家，多家企业开始积极实施产业链布局。其中，金丹科技联合南京大学，掌握有机胍催化制备丙交酯——聚乳酸的技术，并在2020年投资建设了1万吨/年丙交酯生产线，预计在未来3~5年内产能将再扩大10万吨/年。随着金丹科技突破丙交酯技术瓶颈，后续有望缓解国内PLA产业的原材料短缺局面。

丙交酯是生产PLA最重要的聚合单体，它的化学纯度、光学纯度和生产成本决定了终端聚乳酸产品的质量和经济性。目前PLA的生产壁垒仍然较高，因此即使行业需求迎来快速增长，其产能扩张速度仍然较慢。目前已经公布PLA扩产计划的公司主要有海外Total Corbion的10万吨/年和国内丰原的30万吨/年等。其中丰原30万吨/年聚乳酸项目已于2020年9月开工建设，总建筑面积约12万m²，以高光学纯乳酸为主要原料，采用自主知识产权的丙交酯开环聚合制备聚乳酸工艺，新建丙交酯制备车间，聚合车间及配套公辅工程，30万吨/年聚乳酸生产线，满足下游包装、注塑、纺织、3D打印等各个行业的需要。

全球聚乳酸生产企业产能详见表1。

随着聚乳酸作为生物新材料应用，聚乳酸前景日益看好，近年国内一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业，预计到2025年我国聚乳酸产量将超过60万吨。

市场情况分析

近两年生物降解塑料市场产能增长较快的种类分别为PBAT、PLA和淀粉基塑料。其中聚乳酸是一种应用广泛的材料，具有优异的阻隔性能，高性能的聚乳酸是PS、PP的绝佳替代品，未来需求量将快速增长。目前聚乳酸市场份额约占生物基可降解塑料的70%。聚乳酸以其优良的特性和广阔的应用范围，可逐渐替代纤维、医用材料、包装材料等石油基塑料制品，实现生物降解，消除目前困扰世界各国的“白色污染”问题。包装仍是聚乳酸等生物基可降解塑料最主要的下游应用行业，且远高于其他。由于聚乳酸等材料拥有独特的生物相容性以及其他可以媲美石油基降解材料的物理属性，进而在医疗行业得到快速的发展，医疗健康或成为未来主要的增长驱动。

2020年我国聚乳酸市场需求量约为21.04万吨，预计未来将以15%~25%的速度增长，目前，聚乳酸的主要消费领域是包装材料，占总消费量的65%左右；其次为生物医学领域，约占总消费量的26%。我国是聚乳酸需求量增长最快的市场之一。随着市场的发展，我国对聚乳酸的需求还会持续增长。

2017-2025年我国聚乳酸需求量及预测如图2所示。

随着“限塑令”等环保政策落地，可降解塑料成为传统塑料最主要的替代产品，聚乳酸的价格自2019年以来一路水涨船高。2019年初，聚乳酸的单价大约为2万元/吨，到2019年底涨至3万元/吨，2020年聚乳酸的单价一度由4万元/吨飙升至5万元/吨，上涨原因主要来自于市场缺口的扩大。

2015-2020年我国聚乳酸进口量如图3所示。

发展趋势

近年来，欧美等发达国家和地区相继制定和出台了有关法规，通过局部禁用、限用等措施限制不可降解塑料的使用，从而给生物可降解塑料行业的发展带来重大机遇。据联合国环境规划署（UNEP）调查，全球至少已有67个国家和地区对一次性塑料制品采取限制措施，2019年全球新开展限塑令的国家就超过了15个。

近几年国内陆续出台关于限塑、禁塑的政策，但从执行效果来看收效甚微。行业拐点发生在2020年，2020年1月16日，国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（点击蓝字查看），该项政策第一次具体明确了限塑、禁塑的应用范围、推进节奏。随后2020年6月国家邮政总局印发《邮件快递绿色包装规范》；7月农业部、工信部、生态环境部、市场监管总局联合发布《农用薄膜管理办法》；8月商务部发布《关于进一步加强商务领域塑料污染治理工作的通知》。

此次全国范围的禁塑限塑，分2020年、2022年、2025年三个时间段完成任务目标。其中不可降解塑料袋和一次性塑料餐具为主要禁止和限制目标，这两个领域有望率先激发可降解塑料行业的需求。在国内出台最严禁塑限塑政策指导下，我国多地相继出台禁塑令时间表，可降解塑料的渗透节奏有望加快。

目前聚乳酸是使用量最大的可降解塑料，全球聚乳酸产能超过50万吨/年。伴随着高速增长的市场需求，聚乳酸仍将处于供不应求的状态。随着国内聚乳酸合成技术的日趋成熟，我国聚乳酸产业已进入快速发展阶段，近两年国内多家企业的聚乳酸项目拟建总产能超百万吨。不断扩大的产能也促进了聚乳酸合成技术的快速发展，市场潜力巨大。预计，到2025年我国可降解塑料市场发展空间在170万~250万吨左右。