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1/39国内生物质纤维材料开发现状和存在的问题中国化学纤维工业协会信息中心目录1生物质聚合物的研发进展和发展前景1.1生物技术发展现状和趋势1.1.1生物化学品1.1.2生物能源1.1.2.1燃料酒精1.1.2.2生物柴油1.1.2.3生物沼气1.1.2.4生物制氢1.1.3生物材料1.2生物降解性纤维原料1.3生物质聚合物的分类和现状1.3.1生物质聚合物及其分类1.3.2生物质聚合物的现状1.3.3与生物降解性聚合物的关联2生物法生产多元醇资源的优势2.1利用玉米资源生产生物基乙二醇2.1.1中国生物基乙二醇最新发展趋势2.1.1.1吉林大成集团投资兴建了世界上第一条20万吨生物基二元醇2.1.1.2河南焦作年产20万吨生物乙二醇项目奠基2.21,4－丁二醇发展及市场前景预测2.2.1中国1,4—丁二醇生产和消费情况2.3生物发酵法生产1，3－丙二醇2.3.11,3-丙二醇（PDO）技术发展现状及趋势3微生物工程在化纤原料领域的应用和发展3.1PLA纤维与生物发酵工程生产L-乳酸3.1.1我国聚乳酸产业发展及其现状2/393.1.1.1我国聚乳酸已建项目3.1.1.2我国在建聚乳酸生产线3.1.1.3我国聚乳酸拟建生产线3.1.1.4乳酸相关项目：3.2微生物工程生产聚羟基脂肪酸酯(PHBV)4利用可再生、可降解的生物质资源开发的纤维4.1聚乳酸（PLA）纤维4.2PHB纤维4.3PBS纤维4.4PTT纤维4.5蛋白纤维4.5.1玉米蛋白纤维4.5.2大豆蛋白纤维4.5.3牛奶蛋白纤维4.5.4胶原蛋白纤维4.5.5蚕蛹蛋白纤维4.6再生多糖纤维---甲壳素纤维4.7其它生物可吸收纤维海藻酸纤维短梗霉多糖（pullulan）纤维功能蛋白纤维微生物合成纤维聚羟基乙酸酯纤维聚已内酯（PCL）纤维芳香族聚酯类纤维聚酰胺类纤维聚碳链类纤维5再生纤维素纤维的现状和发展趋势5.1全球再生纤维素纤维的产量有所调整5.2国内再生纤维素纤维资源开发5.3再生纤维素纤维的开发新进展5.3.1普通粘胶纤维5.3.2高湿模量粘胶纤维5.3.3环境友好型非粘胶法纤维素纤维5.3.3.1Lyocell纤维5.3.3.2Novel纤维5.3.3.3纤维素氨基甲酸酯（CC）再生纤维5.3.4醋酯纤维5.3.5铜氨纤维5.3.6我国自主开发的两类粘胶纤维5.3.6.1竹浆粕粘胶纤维5.3.6.2麻浆粕粘胶纤维3/395.4我国可再生纤维素纤维资源开发中存在的问题5.5我国可再生纤维素纤维发展对策措施建议5.5.1推进可再生纤维素纤维资源的开发措施5.5.2竹纤维产业存在的问题和建议6结语正文图表：表1主要生物降解性纤维原料表2生物质聚合物的分类表3工业用资材的生物质聚合物概观表4生物降解性聚合物的特性和适用范围表52008年国内PDO生产装置和生产能力表表6国内主要乳酸生产企业表7日本钟纺公司Lactron的物理性能对照表表8微生物产生聚酯纤维和其他生物降解性高分子纤维的物性表9聚丁二酸丁二醇酯衍生物的性质表10世界再生纤维素纤维的产量（2002—2007年）表11纤维素氨基甲酸酯再生纤维、粘胶纤维、Lyocell纤维和棉的力学性能图1玉米深加工产业链示意图图2再生纤维素纤维的产量变化4/39国内生物质纤维材料开发现状和存在的问题中国化学纤维工业协会信息中心20世纪，世界经济高度增长，人类以廉价的石油原料为基础构建了大量生产、大量消费、大量废弃的经济体系，丰富了人类生活。但是，也造成了地球温暖化气体增加、资源枯竭和环境的破坏，危及到经济和社会的可持续发展。高分子材料已深入到人们生活的各个领域，但在给人们带来方便的同时也产生了一个有待解决的“白色污染”问题。半数以上的高分子材料使用后被废弃，长时间不能降解，破坏了地球的生态环境。在此背景下，人们志向构筑尽量节约有限的化石资源和能源、将物质彻底再资源化，不排放或少排放废弃物的循环型社会，进行了生物降解材料的研发。特别是进入21世纪，人们大力宣传人类生产活动的可持续性，同时研究在环境保护、节约资源和能源、再资源化等所有方面向可持续性社会转移。尤其是从资源和能源的观点考虑，尽快从有限的化石资源向可再生资源转换，以摆脱对石油的极度依赖。因此，人们努力研发生物资源和生物能源，开发各种生物质产品。纤维资源的可持续发展是关系到我国纺织业持续、健康发展的重大战略问题。《纺织工业十一五发展纲要》指出，要提高资源利用效率，加大纺织纤维资源的开发力度，拓展可再生纤维资源。《纺织工业科学技术发展纲要》中也将“可降解、可循环化纤生物质工程多品种研发及产业化技术”、“新型绿色纤维素纤维生产新技术”列入行业28项关键技术，并在有关项目指南中列举了一些细化技术。《化纤工业“十一五”发展指导意见》分析了我国化纤工业的发展情况、主要问题和产业发展趋势，确立了“十一五”期间化纤工业发展由“数量型”向“技术效益型”战略转变的指导思想，明确了化纤工业的发展目标和发展重点，提出了发展高新技术纤维、生物质纤维以及差别化纤维的技术方向。化纤工业循环经济发展的重点之一是使用可再生、可降解的生物质资源。生物质纤维主要是使用可再生、可降解的生物质资源来替代石化产品来生产化学纤维。主要包括生物法多元醇等化工产品（如生物法丙二醇、乙二醇、四氢呋喃等）；聚乳酸纤维（包括L-乳酸、聚合、纺丝及非纤生产技术的研发）；蛋白纤维及制品（如大豆、玉米等植物蛋白及废毛绒、角蛋白、牛奶、蚕蛹等动物蛋白纤维）；再生多糖纤维：甲克素纤维；竹纤维、麻纤维、兰桉、玉米秸秆等速生农林资材再利用。随着我国经济的高速发展，对以生物质为原料转化产生可降解功能材料和化学品的需求急剧增长，但我国现有工业体系在生物质转化产物的产量、质量以及清洁过程等方面还远不能满足国家对生物质功能材料的需求；另一方面，我国有数量庞大的生物质还没有得到充分转化利用，被弃置于自然环境或被露天焚烧，造成巨大的资源浪费和严重的环境污染。因此，发展生物质化学纤维对于国家经济发展和保护生态环境有重要作用。1生物质聚合物的研发进展和发展前景1.1生物技术发展现状和趋势进入21世纪，人类面临着化石资源不断枯竭的严重局面。据有关资料报道，化石资源的储5/39量现已逐步走向衰竭，可供人类使用的时间为：石油大约50年，天然气75年，煤炭200～300年。因此，生物技术（简称BT）被重视，发展也比较快。据报道，目前世界有60余家企业涉足生物高分子的研发，并已有26家生物聚合物工厂实现了商业化运行。生物技术是集生物学、微生物学和化学工程于一体、实现微生物培植与应用的过程。它是一个一体化的加工过程，即包括生物质加工、微生物发酵、化学处理及回收和提纯的全过程。生物技术已在化学品、能源和材料领域广泛应用。1.1.1生物化学品生物技术已应用于大规模化学品生产，如农用化学品、精细化学品、大宗化学品、药物和高分子材料等领域。目前已见报道的工业化过程约130个。美国在该行业的产值已达200亿美元，超过了生物医药行业。世界许多公司正投入大量资金用于生物催化的研发，试图对化学品进行廉价生产，并开发出一些新的化学品生产路线。如日本的三菱化学、协和发酵和味之素等公司开发了许多新筛选的菌种和酶，并用于工业生物技术，使得工业生物技术成为一个独特的研究热点。欧洲的BASF、DSM、Lonza、Degussa和Roche等大型跨国公司已纷纷转向生物技术领域，并均已有产品投放市场。美国国家委员会预测，到2020年，将有50％的有机化学品和材料产自生物质原料，工业生物技术将起着核心作用。美国杜邦公司以玉米糖为原料商业化生产生物质丙二醇（PDO），可以说是采用生物技术生产化工原料的典型事例。现在已用这种生物质PDO进一步合成聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT），聚合物的商品名叫“Sorona”。据说，目前生物质PDO比例占20％～37％，已成为新一代的生物聚合物。2007年，杜邦公司的生物质PDO生产能力已达4.5万吨／年，这种生物质PDO可较传统石油路线PDO节能40％。杜邦拟选用废料玉米芯（含60％以上而且更容易发酵的糖分）做原料，促进生物质PDO产能成倍增长。美国道化学与Crysalven公司拟在巴西建设35万吨／年生物质LLDPE工厂，将于2011年投产。比利时Solvay公司新扩建6万吨／年生物质PE工厂，将在2010年投产，以供给生物质PVC生产需要。法国Roquette公司（淀粉及其衍生物生产厂家）和荷兰DSM公司（生命科学及材料科学生产厂家）正共同开发以玉米和小麦等淀粉为原料的生物质丁二酸，2009年以前在法国赖特姆的实验装置运行，产能为500吨／年，计划在2年内过渡到大规模生产。中我国吉林博大公司20万吨／年乙二醇项目已经启动，采用可再生的粮食生产乙醇，然后转化成乙二醇。1.1.2生物能源1.1.2.1燃料酒精目前，燃料酒精是应用最广泛的生物燃料，也是较为理想的汽油替代品，具有辛烷值高、抗爆性好等优点。巴西每年以甘蔗渣作为原料，生产30亿加仑这种酒精，以满足大部分的汽车燃料需求。2009年，巴西Braskem公司20万吨／年生物酒精建成投产，并进一步将生物酒精原料转化成生物质LDPE、LLDPE产品。该公司还将以再生资源为原料进行生物质PP的研究。美国每年大约有超过15亿加仑的燃料酒精添加到汽油中。我国也非常重视燃料酒精的开发和生产，正在全面推广使用车用酒精汽油。目前我国酒精年产量为300多万吨，其中发酵法酒精占绝对优势，80％左右的酒精用淀粉质原料，10％的酒精用废糖蜜生产，以纤维素原料生产的酒精约2％左右。1.1.2.2生物柴油目前，世界上生物柴油产业发展迅速，美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。欧盟国家主要以油菜为原料，2001年生物柴油产量已超过100万吨，当时目标：2003年达到230万吨，2010年达到830万吨。我国也开展了生物柴油的研究开发和生产。6/391.1.2.3生物沼气沼气的开发成为许多国家的能源战略。印度对沼气开发非常重视。我国是世界上沼气利用开展得最好的国家，生物沼气技术已经相当成熟。客观上它具有极易利用分布相对分散的秸秆、树叶、草木等资源的优势。主要有农村家用沼气池、大中型沼气工程和生活污水净化沼气池等。1.1.2.4生物制氢氢是一种理想的清洁能源。氢气在燃烧时只生成水，水又可以参与自然循环，而且氢气的热值高，热转化率很高。中国、德国、英国、美国、日本、以色列、葡萄牙、俄罗斯、瑞典等许多国家的政府部门，对生物制氢技术的研究都给予了空前的重视和大力支持。1.1.3生物材料生物材料以可再生生物质为原料，绿色环保，发展前景看好。目前，前景最好的是聚乳酸、PTT、聚丙烯酰胺、多糖、聚氨基酸等。2001年，CargillDow公司14万吨／年聚乳酸工厂投产。杜邦公司和Genecer公司经过多年合作，以葡萄糖为原料，通过生物法合成1，3－丙二醇，并开发了聚合工艺。生物法的生产成本可低于石油化工路线。杜邦公司新产品Sorona切片（PTT）4.5万吨工厂已于2003年投产。据预测，2020年全世界聚乳酸的需求量将达到1150～2300万吨，PTT的需求量将达到100万吨。生物技术将给我国工业实现跨越式发展，实现资源、环境健康全面协调的科学发展提供新的机遇。生物技术具有高效、高选择性和低污染的特点，是整个国际社会由化石经济向生物经济过渡的必要手段。大力发展工业生物技术，推行过程工业的生物制造，可以有效提升和改造现有传统生产技术，大大减少原材料和能源消耗，使产品精细化，提高经济效益，进而形成新的产业和新的经济增长点。在未来20年内，立足于我国人力资源在数量和质量上的优势，立足于我国特有的生物资源优势和已有的生物技术产业优势，在生命科学领域取得重大突破的基础上发展工业生物技术的创新技术，完全有可能在发展基础支柱产业和提升传统工业技术的过程中，为我国在20年左右的时间里实现从生物加工大国向生物加工强国的跨越。以工业生物技术为核心的生物能源、生物材料以及生物质资源化技术将会得到突破，并得到广泛应用。1.2生物降解性