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生物材料生产燃料和化学品将加快走向商业化
发布时间:2011-04-15

截至2011年2月,已有几十多家生物材料公司采用新兴技术,可经济地将生物质包括富纤维素生物质转化成燃料和化学品。然而,投资者仍在努力,以缩小中型和商业化规模之间存在差距所面对的挑战。

 生物材料部门正在加快融合和提速发展,原油价格于2011年1月初一度达到100美元/桶,生物材料作为原料必须加快与之竞争。已有一些公司开发了生物过程,不过,现正面临放大、原料供应和物流支持等问题。

位于卢森堡的Naxos投资伙伴公司与道达尔公司风险投资分部最近在美国Elevance投资了1亿美元,Elevance将采用来自投资者的这笔资金在亚洲以及北美和南美建立生物炼制厂,Elevance将向洗涤剂、润滑剂和个人护理产品市场出售其特种化学品。

美国生物材料产业在谷物乙醇领域增长尤为强劲。欧盟则较大地致力于开发生物柴油工艺。在亚洲,包括泰国在内的一些国家也存在发展机遇。巴西则开发甘蔗的高效加工。中国有可能开发第二代生物材料技术。

已有许多科技公司商业化开发了可行的生物工艺过程用于生产某些化学品,但仍面临与商业化生产相关的一些问题,包括建立商业化供应链。一些投资者对第二代生物燃料和材料的兴趣继续有所不同,这是因为实验室与商业化规模生产之间仍存在一些差别。

与几年前不同,一些投资者在生物燃料和生物化学品之间的投资不尽相同,投资2亿美元可建设商业化乙醇装置,建设生物化学品装置仅需要5000万美元,就可使用相关技术使中型达到商业化生产,并且最终产品的价值将大于乙醇。纤维素衍生的生物材料商业化生产将可制取纤维素生物燃料,直到目前,生物燃料仍受到极大关注,投资者可实现规模经济性,对生物化学品而言则较小。

Every化学公司热衷开发生物材料,这是因为生物材料生产过程与传统的石化原料合成相比,潜在地可大大减少投资和所需的操作费用。预计油价会长期上涨,并且采用许多生物材料过程可大大减少二氧化碳排放,并且从长期而言,从纤维原料生产化学品具有竞争力。

杜邦公司增强其在该领域的地位,并于2011年1月以63亿美元从丹尼斯克(Danisco)公司手中收购了生物材料业务,丹尼斯克公司的酶业务部杰能科(Genencor)公司是杜邦公司提出收购的关键驱动力,杰能科公司截至2011年3月31日的财年将占丹尼斯克公司销售额26.5亿美元约1/3。杰能科公司已与一些合作伙伴成功合作了一些项目,包括与固特异公司为制造轮胎生产生物材料的计划,并与亨斯曼公司开发绿色纺织品生产过程项目。杜邦公司收购丹尼斯克业务将使其成为工业生物技术的领先者,通过广泛的科学创新可望迎战食品生产和减少化石燃料消费的全球性挑战。

另外,一系列生物材料技术正在开发中,包括美囯Genomatica公司和法国Deinove公司都在2010年开发创新工艺,从实验室到中型或半商业化装置。一些跨国化学公司也计划建设生物材料或生物燃料装置,他们包括塞拉尼斯公司投资约6亿美元,将在中国不同的生产基地建设二座生物炼制厂以生产乙醇。

美国政府也在推进第二代生物材料和生物燃料,美国农业部于2011年1月宣布将向三家公司提供4.05亿美元贷款将纤维素生物乙醇从中型推向商业化生产。这些公司有Coskata公司、Enerkem公司和英力士新行星生物能源公司(英力士生物公司与新行星生物能源公司的合资企业)。Coskata公司接受2.5亿美元贷款在美国阿拉巴马州Greene郡建设5500万加仑/年纤维素乙醇装置,该装置是当今规划的最大纤维素乙醇装置,将采用木质生物质为原料。Coskata公司的过程采用专有的微生物和生物反应器设计,可从任何碳基原料,包括生活固体废弃物来生产燃料级乙醇。

Enerkem公司接受8000万美元贷款支持用于建设其Pontotoc生物炼制厂,将用于生产1000万加仑/年纤维素乙醇。该公司的技术采用气化和催化合成方法从生活固体废弃物来生产乙醇,Enerkem公司于2009年为建该装置从美国能源部曾获5000万美元资助。

英力士新行星生物能源公司接受7500万美元贷款支持用于在Vero Beach建设和运作800万加仑/年装置,使用的原料可为各种废弃物,包括农业和生活废弃物,采用英力士生物公司厌氧发酵技术。英力士公司也计划采用相同的技术在欧洲建设更多装置。

美国农业部鼓励美国采用第二代生物材料的另一举措是对生物基产品进行产品认证和实施标识计划,新的标识设计可用于清楚地鉴别出从可再生资源生产的生物基产品,并在商业化市场上提升这些产品的销售和使用。

诺维信(Novozymes)公司的第二代纤维素乙醇已成其主流业务方向,在美国,虽然有几套第一代纤维素原料装置仍正在投运,但在近年内纤维素乙醇也将获得发展。预计从纤维素原料来生产化学品的一些大型装置将在2014年前投产。美国可再生燃料使用标准确定了美国液体燃料物流中的第一代和第二代生物燃料特定的数量,这将成为实现这一时间表的关键因索。

生物炼制厂业已存在,原料为淀粉或糖类。这些装置在未来将在原料结构中增加小麦秸杆和其他纤维素材料作为额外进料,较宽范围的产出也将包括生物丁醇、较高级醇类和生物塑料在内的产品,成为整体生物炼制厂概念。

在欧洲,一些生物乙醇/生物材料公司所处的阶段正在从实验室规模走向半商业化规模,进展不是很快。诺维信公司正在受到欧盟可再生能源指令的鼓动,欧盟可再生能源指令需有更好的能效,并发展纤维素生物燃料,但该指令对在欧盟推行商业化规模纤维素乙醇工业尚不充分,适用的法规框架将需要使全部汽车燃料至少使用5%纤维素燃料的立法能成立。行业人士称,如果法规框架是正确的,则可不需要补贴。

中国一些公司正在推进生物质制生物燃料项目。大成集团使用淀粉通过催化过程生产乙二醇,该公司正在与诺维信公司合作,开发采用纤维素生物质生产乙二醇的工艺过程。

诺维信公司已投入大量资金开发第二代酶系统用于生产纤维素燃料,这类酶更先进,并且酶生产的成本高于第一代产品,然而,第二代酶的销售量有潜力高于第一代酶。

其他的一些欧洲公司也在探索使其生物工艺推向商业化,包括帝斯曼和巴斯夫公司,这二家公司均制订了发展计划,开发专有的工艺,以从生物质来制取构筑模块化学品琥珀酸(丁二酸),琥珀酸可用于制取宽范围的材料包括丁二醇。

其他一些公司也在探索生产生物琥珀酸,包括BioAmber公司、Myriant技术公司和Greenfield乙醇公司。琥珀酸市场相对较小,约为5万吨/年,但生物工艺过程较低的成本将可打开新应用的路径。

BioAmber公司将于2011年在北美建设生物琥珀酸装置,能力约为2万吨/年,该公司已于2011年初从嘉古公司获技术转让,开发新一代的微生物,用于生产生物琥珀酸,嘉古公司的技术将使BioAmber公司大大扩能,并进一步降低生物基琥珀酸制造成本。

Myriant技术公司将在美国路易斯安那州Lake Providence开始建设3000磅/年生物琥珀酸装置,投资为8000万美元,将于2012年初投产。预计琥珀酸的潜在市场为80亿磅/年。

帝斯曼公司与世界第四大淀粉生产商法国Roquette Frères公司合作,在Lestrem中型装置内生产生物琥珀酸。帝斯曼公司已开始对商业化规模生物琥珀酸装置进行工程建设,将于2012年开始商业化生产生物琥珀酸,包括塑料和食品。帝斯曼公司的工艺基于酶母发酵,不同于其他采用细菌的新工艺,与石化和研究中的其他途径相比,具有很少的副产物,并且该过程有极好的经济性。

Roquette Frères公司制订了广泛的生物材料发展计划,已计划使生物塑料和生物聚合物开始商业化生产,包括生产双酚A和邻苯二甲酸酯的安全替代品,双酚A和邻苯二甲酸酯在美国受到法规越来越大的制约。Roquette Frères公司也在开发宽范围的工艺过程,从异双脱水山梨糖醇生产衍生物,异双脱水山梨糖醇可采用可再生原材料从葡萄糖通过山梨糖醇来生产,这些产品具有性能超越其石油衍生相对产品的潜力。

Rivertop可再生能源公司也在开发商业化规模生物材料工艺,该公司已开发出生产葡糖二酸,葡糖二酸也是构筑模块化学品,拥有宽范围的下游应用,Rivertop可再生能源公司从生物材料出发,加速该过程的开发,开发了利用硝酸氧化步骤的化学基催化过程,该公司将在2011年8月进行生产并出售数百万磅产品。

一些公司从微藻生产生物燃料和生物材料,美国Origin Oil公司的微藻制燃料业已投运生产,2011年将以微藻制取生物化学品,潜在产品包括塑料、溶剂和清漆。

一些创新的气化公司正在将许多原料甚至是生活和农业废弃物转化成宽范围的燃料和化学品,这一领域领先的公司包括美国Ze-gen公司。

一些合成生物学公司试图实施商业化规模利用许多原料进行新陈代谢,以生产宽范围的复杂化学品和燃料。这一技术关键的参与者包括美国Verdezyne公司,Verdezyne公司正在开发己二酸,Amyris公司正在生产苦艾内酯、柴油和其他特种化学品。

在业已生产的生物材料行业中,生物塑料的增长强劲,据全球工业分析(GIA)公司2011年2月的预测,生物可降解聚合物的全球市场至2015年的年均复合增长率为20.9%,将增加到2015年82.5万吨/年。生物塑料的应用使一些部门包括汽车、电子、玩具制造和健康护理塑料包装袋使用的成分正在拓宽之中。

聚乳酸(PLA)和共聚酯基生物聚合物已是很广泛应用的生物降解聚合物。对以改性形式或混配物使用的淀粉生物聚合物的需求也持续增长,许多淀粉聚合物供应商包括Novamont公司和杜邦公司。

苏威公司是投资生物塑料制造能力的许多公司之一,该公司已计划在中国泰兴建设10万吨/年环氧氯丙烷(ECH)装置,定于2013年投产,该公司于 2010年12月签约将向新加坡SP化学公司供应环氧氯丙烷(ECH)。泰兴装置将采用苏威公司Epicerol技术,该技术采用生物柴油加工副产物甘油为原料。Epicerol技术与传统的基于丙烯的生产工艺相比,可使能耗和温室气体排放减少70%,也可减少水耗10倍,产生的氯化副产物减少8倍。

亨斯迈公司也在从生物材料衍生来生产生物塑料和商业化生产固化剂,固化剂可应用于某些室温硫化的环氧树脂。

据BP公司2011年1月发布的预测报告,到2030年新兴技术的发展速度将超过石化技术。预计生物燃料生产量将以2010年180万桶/天增加到2030年670万桶/天,对各种生物材料的需求也将快速增长。

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