原料成本、設備運行成本以及產物純化成本是壓在 PHA 制造上的 " 三座大山 "。 

本文為元氣資本第181篇原創文章

分析師）Emilia Xie

微信公眾號）yuanqicapital

核心內容

1、從 " 限塑 " 到 " 禁塑 "，嚴政策驅動下市場供不應求，產量提升是目前主要難題。

2、生物降解塑料材料種類眾多、性能各異，哪種材料會脫穎而出，成為未來趨勢？ 

3、2021 年起，國內外合成生物領域的融資熱度不斷，從科研到產品建立全產業鏈的公司才能擁有持續的市場競爭力。

2022 年 1 月 1 日，藍晶微生物的 PHA 產業化項目在江蘇濱海經濟開發區落地，占地面積約 130 畝，計劃 PHA 年產能 2.5 萬噸，預計 2022 年內實現量產 5000 噸。 

2022 年 7 月 14 日，安琪酵母（600298.SH）宣布與北京微構工場（PhaBuilder）合資設立湖北微琪生物科技有限公司（簡稱 " 微琪生物 "），共同推進年產 3 萬噸級 PHA（聚羥基脂肪酸酯）產業化項目。預計 2022 年內實現量產 5000 噸供應市場。雙方將利用各自的資源和渠道拓展產品銷售。 

項目建成后，該基地將成為中國第一、全球第三大的 PHA 生產基地，位列日本 Kaneka 和美國 Danimer Scientific 之后。據公司披露描述，該基地將是世界上能夠生產 PHA 類型最多的產線，率先量產的產線將生產 PHA、PHB 和 P34HB 等混合出的數十種材料。 

PHA 產業化項目一期工程規劃示意圖（來源：藍晶微生物） 

可見，今年以來，藍晶微生物和微構工場兩家本土公司均在 PHA 技術研發和商業落地上取得了突破性進展。而相比 PHA，同為生物降解塑料材料 PLA 早已實現量產，被用作日常生活塑料制品的替代。 

在 " 限塑令 " 政策已經實行多年的背景下，目前國內外生物可降解塑料產業發展情況如何？PLA、PHA 等生物可降解材料各自又具有怎樣的優勢？ 

  嚴格禁塑政策驅動下，可降解塑料市場蘊含商機  

對于一次性不可降解塑料的環境危害，世界各國早有共識。具體到限塑政策落地，地方政府通常先要求對消費者收取塑料袋費用，或者對不可降解塑料生產商加稅，再分區域將 " 限塑 " 升級至 " 禁塑 " 政策。 

自 1994 年起，丹麥就開始對塑料生產商征稅。澳大利亞在 2010 年前后從南向北開始分區域逐步引入塑料袋禁令。英國自 2011 年起歷時五年從威爾士、北愛爾蘭到蘇格蘭、英格蘭分區域依次實行塑料袋收費政策。 

歐盟自 2015 年起開始實施限塑政策，到 2019 年將 " 限塑 " 進一步升級為 " 禁塑 "，實施范圍也從塑料包裝袋拓展到包括餐具、盤子、吸管等在內的塑料制品。美國的禁塑政策相比較開始較晚，自 2020 年起各州開始陸續自行頒布適用于各州內部的禁塑政策。 

中國是全球最大的塑料生產國和消費國，塑料消費量占全球的比重達 15%。自 2008 年 6 月起，國務院就在全國范圍內禁止生產、銷售和使用厚度小于 0.025 毫米的塑料購物袋，并且禁止免費向消費者提供塑料購物袋。但具體到 " 禁塑令 " 政策落地，受制于我國地域廣闊以及人口眾多，目前采取了分區域三階段實施的方案：1）到 2020 年底，所有直轄市、省會城市的商場、超市及餐飲外賣開始禁止使用不可降解塑料袋、餐具一級吸管；2）到 2022 年底，拓展到所有地級以上城市和沿海地區縣城建成區；3）到 2025 年底，繼續拓展至城鄉結合部、鄉鎮和農村地區。 

2015 年起，吉林省率先開始全面實行禁塑政策，是全國首個落實禁塑的省份。2016 年，全吉林省的大型商超可降解產品替換率就達到了 90%。 

受益于政策驅動，區域性的龍頭企業中寶新材趁勢崛起，2022 年 6 月 7 日，中寶新材于港交所遞交招股書沖刺上市。這家吉林本土的塑料袋制造企業，以吉林省為核心區域，在東北地區大量生產并銷售以 PLA（聚乳酸）為原料制成的連卷袋和購物袋。 

2021 年，中寶新材實現營業收入 2.57 億元，同比增長 54.0%，其中 90.8% 來自生物降解塑料為原料制成的連卷袋和購物袋，毛利率和凈利率分別為 44.1% 和 30.5%，遠高于傳統制造業平均水平。按照地域來看，由吉林、黑龍江及遼寧三省組成的東北地區營收占比達到了 79.3%。 

中國生物降解塑料市場受禁塑政策驅動，在未來五年內將實現快速增長。目前市場格局分散，從原材料研發到產品制造都蘊含商機。 

據弗若斯特沙利文咨詢統計，在原材料端，2021 年中國生物降解塑料材料的消耗量為 27.6 萬噸，到 2026 年，預計將增長至 95.5 萬噸，5 年間復合增長率為 28.2%；在制造端，截止 2020 年 12 月 31 日，據統計全國約有 1200 家生物降解塑料制造商。由于中游制造商對于區域政策及物流成本敏感，獲得地區政策扶持的企業可以迅速擴大市場規模，形成規模經濟并提高利潤，整個市場預計會繼續保持區域性分散。 

可降解塑料市場常年供不應求

PLA 已突破技術壁壘、擺脫原材料進口依賴  

目前市場上可降解塑料可按照生產原料分為石油基和生物基兩大類型。其中石油基可降解塑料以化石能源為原料，主要包括 PBAT（聚己二酸 - 對苯二甲酸丁二脂）、PCL（聚己內酯）等。而生物基可降解塑料以玉米、秸稈等生物基材為原料，主要包括 PLA（聚乳酸）、PHA（聚羥基脂肪酸酯）等。 

來源：European Bioplastics

生物可降解材料性能各異，其中 PLA 和 PBAT 工藝相對成熟，是當前傳統塑料市場的主要替代品。自 2021 年初 " 禁塑令 " 開始實行，直轄市和省會城市的飲品店紛紛推出紙質吸管或 PLA 可降解吸管來替代傳統塑料吸管。紙質吸管放入飲品中，不需多時便會軟化，消費者使用體驗不佳，但勝在成本低廉。而 PLA 具有與 PP（聚丙烯）相似的強度和耐久度，PLA 可降解吸管在使用體驗上也與聚丙烯吸管相似。 

據浙江海正生物招股書中數據，2021 年國內 PLA 的市場價格在 2.5-2.9 萬元 / 噸，而傳統塑料 PE、PS、PP 的市場價格在 0.8-1.4 萬元 / 噸。PLA 相比傳統塑料的材料成本高 2-3 倍，目前仍有明顯差距，嚴格的禁塑政策仍然是下游塑料制品行業選用 PLA 替代不可降解塑料的主要驅動力。 

在工業生產中，PLA 目前仍然采用化工合成方法，主要包括直接聚合法和丙交酯開環聚合法。目前主要采用的是后者，因此 PLA 產量與丙交酯原料的供給高度相關。 

在 2021 年之前，國內企業生產 PLA 所使用的丙交酯長期依賴進口，成本較高。但在 2019-2020 年，全球范圍內的丙交酯持續性斷供對國內 PLA 產能造成負面影響，也迫使國內 PLA 廠家通過與高校或科研機構合作，開始自行研發生產丙交酯工藝，通過突破技術壁壘來解決進口替代的問題。 

目前在全球范圍內，已經完全掌握 PLA 全流程工藝的公司共有四家，分別為美國 Nature Works、荷蘭 TCP（Total-Corbion PLA）、以及國內的豐原生物和海正生物，國內這兩家企業已經逐步擺脫對進口丙交酯的依賴。另外金丹科技（300829.SZ）與中糧生物部分掌握了 PLA 生產工藝。 

據前瞻產業研究院統計，2021 年全球 PLA 產能為 50 萬噸，其中美國 Nature Works 是全球生產規模最大的公司，產能約 15 萬噸 / 年，荷蘭 TCP 與我國豐原生物均為 10 萬噸 / 年，海正生物為 3.5 萬噸 / 年。 

在丙交酯擺脫進口、實現自供之后，國內 PLA 產能將迅速趕超國外。美國 Nature Work 和荷蘭 TCP 目前在建產能 7.5 萬噸和 10 萬噸，預計 2024 年投產。而國內 PLA 龍頭豐原生物一家的在建產能就已達到 70 萬噸，預計未來 3-5 年內投產，國內整體在建產能已達到 252 萬噸。 

PHA 在性能和環保上擁有多重優勢，成功量產后前景廣闊  

PLA 采用化工合成法，具有良好的生物安全性、力學性能和易加工性，成本在生物降解塑料中較低，適用于大規模的日常塑料制品，如購物袋、餐盒、吸管等；但它的生物降解條件要求苛刻，耗時長并且無法自行降解。 

而 PHA 的出現恰好彌補了這一缺陷。 

PHA 是一種存在于細菌等微生物細胞中的天然聚酯，是一種高分子生物材料。PHA 既是細菌在生長條件不平衡時的產物，也是微生物體內的碳源和能量的儲存物質。PHA 具有抗凝血性、疏水性和光學異構性，在體內與細胞有良好的生物組織相容性，因此在醫學領域具有廣泛應用。由 PHA 制成的手術縫合線、可吸收手術膜等醫療器械已在美國獲 FDA 批準上市。 

在生產工藝上，PHA 采用生物合成法，利用微生物的自身代謝來合成產物，由多種蛋白和酶參與微生物發酵，生產過程中的碳排放量非常低。在降解要求上，PHA 無需經過堆肥就可以在自然環境中降解，降解時間可控，最終降解產物為二氧化碳和水，對細胞無毒性，降解過程省力且具有循環利用價值。 

區別于擁有單一結構的 PLA，PHA 通過改變菌種或發酵工藝可擁有多種結構，可以滿足下游多元化消費場景需求。目前已發現的 PHA 單體的種類已經超過了 150 種，構成了一個龐大的高分子家族，此次微琪生物的基地將是世界上能夠生產 PHA 類型最多的產線，率先量產的產線將生產 PHA、PHB 和 P34HB 等混合出的數十種材料。 

來源：微構工場  

PHA 材料的性能如此優異，但如何提升產量一直是困擾科研人員的難題。 

據 European Bioplastics 統計，2020 年 PHA 全球產能僅為 3.6 萬噸，在可生物降解塑料產業結構中僅占 3%。在元氣資本 2021 年 4 月 1 日，藍晶曾預測未來 20 年內 PHA 的需求量將達到 1000 萬噸，涉及 4 億美元市場規模。 

2020 年全球可生物降解塑料產業結構（資料來源：European Bioplastics） 

在《財經涂鴉》2021 年 4 月 6 日對曾提及，作為代替石化合成塑料的可降解材料 PHA，因生產成本極高，一直未能得到規模應用。PLA 相比傳統塑料的材料成本高 2-3 倍，PHA 更是比 PLA 的成本還要再高 2 倍。原料成本、設備運行成本以及產物純化成本是壓在 PHA 制造上的 " 三座大山 "。 

在實驗室中無論多么高精尖的技術突破，最終商業落地還是要聚焦到兩個問題：能否克服工業制造中的種種問題、實現大規模量產？以及成本是否足夠低到客戶愿意買單？ 

藍晶微生物和微構工場兩家本土公司均在 PHA 技術研發和商業落地上取得了突破性進展。 

微構工場成立于 2021 年，其創始人陳國強教授是清華大學合成生物與生物材料學系主任，已經在 PHA 研究領域深耕了 30 余年。2022 年 1 月，微構工場獲得由國家混改基金領投，國中創投 - 國家中小企業發展基金，以及紅杉中國等老股東跟投的 2.5 億元 A 輪融資。 

藍晶微生物成立于 2016 年，截止 2022 年 1 月，藍晶微生物先后完成了總額近 15 億元人民幣的多輪融資。兩家企業均在菌種涉及和發酵工藝環節積累了多年的經驗，并于今年開始實現 PHA 大規模量產。 

工業大規模量產會出現很多實驗室中無法預測的難題。 

在實驗室中，發酵菌種可以執行嚴格的高溫、密閉并且無菌的操作環境。但是在工業量產中，完全無菌的環境是難以達到的，一旦放大生產，對壓力、溫度等各種精細的調控，會使得難度系數成倍數增加。 

對于傳統底盤細菌而言，一旦外界菌種進入污染整個體系，會導致 PHA 轉化效率下降，甚至不得不重新倒灌生產。兩家公司均在菌種設計和發酵工藝上擁有自己的技術壁壘。 

面對這一問題，微構工場和藍晶微生物選擇的解題思路（菌種）略有不同。微構工場使用嗜鹽菌作為低成本的混合基質，可以適應高鹽工業環境、并且即使工業流程中混入其他細菌，也可以保證轉化效率；而藍晶微生物選取油田土壤中的耐油細菌，該細菌同樣對生長環境和發酵要求不高，能穩定合成產出高性能的 PHA 材料。 

PHA 材料是一個成本領導型市場，規模化生產問題一旦得到解決，PHA 將擁有廣闊的應用前景。 

尾聲：國內外合成生物領域的投融資熱潮仍將延續  

2021 年，國外合成生物學獨角獸 Zymergen（ZY.US）和 Ginkgo Bioworks（DNA.US）相繼登陸資本市場，也帶動了國內外合成生物領域一二級投融資市場熱度。2022 年，合成生物學的熱潮也從國外傳遞到了國內。元氣資本整理了近期國內合成生物領域投融資事件，目前還是集中在天使輪和 A 輪的早期融資，化工和醫藥是合成生物技術應用最廣泛的領域。 

在曾提及，在 ESG 需求的驅動以及雙碳政策的扶持下，合成生物企業的市場空間和發展前景非常可觀，但規模化生產和商業化落地一直是合成生物的盈利難題。 

Zymergen 和 Ginkgo 作為合成生物 " 平臺 "，前期科研投入高昂，而僅來源于研發外包服務（CRO）的收入是有限并且難以持續的。若自身無持續的造血能力，即使能夠持續從資本市場獲得融資，一時的熱度過后估值也往往會回落到冰點。 

藍晶微生物的創始人張浩千表示，藍晶從一開始就決定將科研產品化，而不僅僅停留在研發外包。從科研到產品建立全產業鏈的公司才能擁有持續的市場競爭力。