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欧盟生物燃料和化工产业发展趋势

作者:admin 发布日期: 2024-08-31 二维码分享

21世纪以来,欧盟生物经济及产业的发展主要受政策驱动。在2003—2011年的初探发展阶段,欧盟生物经济发展战略已初具雏形,由于欧盟对石油天然气等化石能源的对外依存度很高,此时产业发展重点主要聚焦在生物质能源/燃料领域。2012—2017年,随着《欧洲生物经济的可持续创新发展》以及《生物经济之道:欧洲工业生物技术繁荣发展路线图》等政策的陆续出台,欧盟生物经济及产业发展战略经历了从宏观到专精、从发展到重点突破的过程,其生物产业布局及技术研发方向也更加明晰,形成了包括生物质能源/燃料、生物基化学品、生物基塑料、生物表面活性剂和源自CO2的生物基产品五大方向在内的发展布局。

2018年以后,随着气候变化、粮食等问题愈发凸显,欧盟对生物质能源、生物基产品的发展目标也更为清晰且激进,如在修订的《可再生能源指令(REDⅡ)》中将2030年可再生能源在欧盟总能源消费量中的占比由32%提升至40%、可再生燃料在运输部门的占比需达到26%;在《欧盟绿色航空燃料法规》中规定可持续航空燃料(SAF)的掺混比例将从2025年的2%逐步提升至2050年的70%。至此,欧盟生物经济及产业发展驶入快车道。

根据生物产业联盟和欧洲生物化学发布的报告数据推算,2022年欧盟生物经济总量接近3万亿欧元,其中生物产业对欧盟生物经济的贡献总额超过9000亿欧元,约占欧盟GDP总量的5%。欧洲目前有近2400家以生物基为原料的生产企业,主要涉及造纸、林业、纺织、生物医药、生物基化学品/材料以及生物质能源/燃料等行业。其中,木制品、造纸、生物医药、生物质能源/燃料行业是欧盟生物产业的支柱,占比超过80%。此外,纺织及生物基化学品/材料的占比分别约为9%和8%。由于木制品、造纸及生物医药行业并非石化行业的关注重点,因此本文主要围绕生物质能源/燃料和生物基化学品/材料2个行业开展分析研究,全文欧盟统计口径为欧盟+英国。

1. 生物质能源/燃料行业

为摆脱化石能源的自然约束,欧盟已及早布局并大力推动生物质能源/燃料的发展。作为保障其能源的重要组成部分,生物质能源约占欧盟可再生能源的60%。其中,生物柴油是欧盟重要的生物燃料,约占其运输部门生物燃料市场份额的76%,其余主要为生物天然气、生物航煤等。

1.1 生物柴油领域

近年来,欧盟柴油的消费量虽有所下滑,但仍占到石油产品总消费的近50%。在道路交通领域,几乎全部的重型卡车和90%的出租车均使用柴油,法国、西班牙、比利时和挪威等国家的柴油乘用车市场份额甚至超过70%。在欧盟绿色低碳发展的大环境下,发展生物柴油替代传统燃料已成为实现交通领域脱碳的重要手段,目前欧洲大部分国家规定的生物柴油掺混比例为5%~10%,仅瑞典、芬兰和挪威3个国家在20%左右。

从原料结构看,生物柴油的原材料种类繁多,主要包括玉米油、大豆油、菜籽油、棕榈油等植物油以及动物油、微生物油脂、餐饮废余油(UCO)等。由于欧盟菜籽油产量高,且与其他生物柴油原料相比,低温稳定性更好,因此欧盟约41%的生物柴油以菜籽油为原料,其次为UCO,占比约25%。棕榈油是一种间接土地使用变化风险较高的油脂,作为生物柴油原料颇具争议,目前法国、德国、奥地利、比利时等国家已明确限制其作为生物柴油的原料,近年来占比已逐渐减少。

从供需情况看,欧盟是目前大的生物柴油生产和消费地区,产能超过2300万吨/年,其中西班牙和德国产能较大。

据美国农业部统计,2022年欧盟生物柴油产量和消费量分别增至1546万吨和1761万吨,占比分别为31%和35%。其中德国、法国、西班牙、英国和意大利在欧盟总消费中的占比分别约为18.8%、17.5%、10.2%、7.8%和7.5%。2020年前欧盟多以发展..代生物柴油(脂肪酸甲酯)为主,2020年后,与化石柴油结构更为相似的第二代生物柴油(烃类)开始发展,由于其在同一工艺下可灵活转产为SAF,因此,生产第二代生物柴油/SAF将成为未来欧盟新建装置及技术研发的主要发展方向。按照.新修订的《可再生能源指令(REDⅡ)》等相关政策要求,预计到2030年欧盟生物柴油需求量将超过3000万吨。

2. 生物基化学品/材料行业

得益于欧盟多年来碳交易机制、碳定价政策以及生态标签等政策的引导,生物基产品消费已得到欧盟社会各界的高度认可。作为第二大生物基化学品/材料消费市场,推算2022年欧盟生物基化学品及下游产品产量超过550万吨,约占整个欧盟化学品市场份额的3.0%(石油基产品约占97%)。截至目前,欧盟总计开发约305种生物基产品,其中有208种产品具有商业化前景(技术成熟水平≥8),具有代表性的产品超过50种。糖/淀粉和农作物/废弃油脂等是欧盟生物基产品的主要生产原料。

按照应用领域划分,主要包括生物基平台化学品、塑料、溶剂、表面活性剂等10类产品(不含生物燃料),其中表面活性剂、个人护理产品中生物基产品比重高,分别占50%和44%,而生物基平台化学品由于技术成熟度较低,占比仅为0.3%。未来,在欧盟绿色低碳发展政策的持续影响下,对生物基产品及材料的需求仍将不断提升,预计到2025年欧盟整个生物基化学品市场复合年均增长率将维持在3.6%,其中生物基平台化学品和胶黏剂领域将实现较快增长。

2.1生物基表面活性剂

生物基表面活性剂是欧盟10类关键生物基化学品中产量大的一种,2022年产量超过170万吨,消费量达到210万吨,在欧盟表面活性剂市场中的份额达到50%。与石油基表面活性剂相比,生物基表面活性剂不仅具有毒性更低以及可生物降解等环境友好的特点,还兼具更强的表面/界面活性以及高耐热稳定性等特性。其中,鼠李糖脂和槐糖脂等糖脂类产品用量大,其次为脂肽类和磷脂类产品。从发展趋势看,巴斯夫、科莱恩、赢创等欧洲化工巨头均投入大量资金发展生物化工产业,现已研发出多种新型生物基表面活性剂,预计未来欧盟生物基表面活性剂市场仍有一定发展空间,复合年均增长率将维持在4%左右。

2.2生物基塑料

欧盟是第二大生物基塑料生产基地,2022年产能已达到58.7万吨/年,约占产能的26.5%,产量约为40.0万吨,但仍不足欧盟整个塑料市场份额的1%。目前,欧盟生物基塑料产品主要包括生物聚丙烯、生物聚乙烯、淀粉基塑料和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯等,这4种产品合计占欧盟生物基塑料产量的75%。从发展趋势看,欧盟新“禁塑令”(即《生物基、可生物降解和可堆肥塑料的政策框架》)对生物基可降解塑料的应用场景、标注方式、合规要求等方面,均明确提出更为审慎的要求[28]。因此,预计未来几年欧盟生物基塑料的发展将趋缓,各家公司也将在维持现有产能的基础上保持观望态度,预计产能复合年均增长率在3%左右。

2.3生物基平台化学品

生物基平台化学品可用于生产石化下游产业链上的多种产品。按照产业链划分,以乙酸和乙酸酐为代表的C2产业链产品,2022年推算其产量分别约为3.59万吨和1.46万吨;以丙二醇、1,3–丙二醇、乳酸和环氧氯丙烷为代表的C3产业链产品,2022年产量分别约为2.93万吨、1.17万吨、9.44万吨和5.27万吨。其余则是以乙烯、乙二醇和癸二酸为代表的仅在欧洲消费但不在该地区生产的生物基平台化学品,不生产该类产品的主要原因是其利润空间较低以及与欧盟绿色低碳发展政策相悖。总体而言,虽然目前欧盟生物基平台化学品仅占石化产品份额的0.3%,受技术成熟度较低的瓶颈问题制约,但在技术进步和下游产品需求不断扩张的推动下,预计未来欧盟生物基平台化学品的复合年增长率将超过9%。

3. 结论及启示

多年来,欧盟生物产业发展成效显著,现已成为大的生物柴油生产和消费区、第二大生物天然气生产区和推动SAF商业化应用激进的地区,同时还拥有第二大生物基化学品消费市场。未来,在一系列生物经济及产业发展政策的持续影响下,欧盟生物产业将重点发展以下领域:一是大力发展生物质能源,以加快实现绿色低碳转型并应对能源需求危机;二是专注发展生物基化学品及材料,以替代部分石油基产品并加快转向低碳经济发展模式。

为紧跟生物经济发展的时代浪潮,我国也提早布局并高度重视生物产业的发展,2022年首部出台的《“十四五”生物经济发展规划》明确提出将生物制造作为我国战略性新兴产业发展方向。近年来,我国生物经济已取得快速发展,产业规模逐步扩大、体系日趋,在政策支持、应用领域、企业数量和平台建设等方面已取得长足进步,实现了CO2人工合成淀粉、CO2人工合成葡萄糖和脂肪酸、生物基尼龙替代化石基尼龙等技术的突破性进展,但总体而言在技术研发和市场应用方面仍处于起步发展阶段。

通过分析研究欧盟生物经济及产业发展的经验做法和取得成绩,发现我国与生物经济及产业发达的国家和地区相比仍还有一定差距。为使我国生物产业发展按下“加速键”并营造良好的发展环境,提出以下建议:

一是持续强化政策统筹管理,引导生物产业发展提质增速。重点加强生物制造及产业发展的顶层设计,在政策法规..产业发展上持续发力,逐步构建起生物经济发展“1+N”政策体系,统筹建立生物产业区域协同、优势互补、创新发展新格局,进而为我国生物产业的可持续发展提供不竭动力。

二是高度重视合成生物学发展,破解生物技术发展瓶颈问题。持续加强合成生物学技术的理论研究,重点关注生物制造菌种计算设计、高通量筛选、表达、调控等关键技术的研发和创新。通过加强与工程技术、数字技术、区块链等学科的交叉融合,逐步破解制约合成生物学技术发展的关键瓶颈问题,进而加快推动合成生物学技术在农业、医疗、能源供应以及新材料开发等领域的探索应用。

三是加快推进创新平台建设,构建协同发展模式。未来应结合“面向科技、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”的战略需求,持续部署和重点支持学科交叉、综合集成的新型生物技术创新平台建设。进一步统筹优化现有资源配置,鼓励高校、科研机构和企业间加强合资合作,充分运用好多种调控手段与政策杠杆,以促进跨部门、跨领域、跨区域的平台合作与技术帮扶,形成共建共享、相互交流、协同创新的新业态发展模式。

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