【千億市場之可降解塑料 2020/10】

可降解塑料
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與傳統塑料被廢棄後需要幾百年的時間才能完全降解不同,可降解塑料力求在自然條件下於較短的時間內自動分解成對自然條件無害的小分子,如二氧化碳和水,從而達到解決「白色污染」,保護生態環境的目的。

根據降解機制來看,通常分為「光降解塑料」、「生物降解塑料」和「光-生物降解塑料」,其中生物降解塑料為主流。

全球可降解塑料需求穩步增長,2018 年達到 36 萬噸,HIS 預測 到 2023 年全球需求將增加至 55 萬噸,5 年平均增幅達 9%。2018 年, 中國市場生物降解塑料需求 7 萬噸,行業規模約 54.4 億元,2016~2018 年 需求量增速均保持在 20%以上。

以中國國內生物降解塑料需求來看,「一次性餐具」、「一次性塑料袋」、「農用地膜」和「包裝用塑料薄膜」四大重點應用領域合計約有 1017 萬噸的潛在需求空間。全球生物降解塑料滲透率普遍在 3%以下,中國的滲透率為僅 0.62%。

中國可降解塑料行業進入擴產週期,成本有望快速下降。2019 年中國可降解塑料產能達 61.7 萬噸,佔全球產能比重達 45.3%,居世界之首。2019 年可降解塑料產能同比增長 36%,創近 6 年來新高。預計到 2023 年中國產能有望達到 333 萬噸,四年 CAGR 達 52.4%。在行業大幅擴產趨勢下,若要實現 80%的產能利用率,到 2023 年可降解塑料滲透率需要從 2018 年的 0.25%增加至 3.2%。

在中國需求放量三大催化因素

(1)限塑立法和執法力度的加強、 (2)全民環保意識的提高以及(3)技術進步或政府補貼帶來可降解塑料成本下降,政府行動都將在其中起重要推手作用。

歐洲推廣可降解塑料取得的成績得益於有力法律的出台和立法的與時俱進性。 從 2001 年起,歐盟及其成員國以法案等成文法的形式出台了多項「限塑令」, 具備配套的執行程序,而且自由裁量的空間小,具有較高的法律效力,避免了 限塑行動淺嘗輒止。同時,限塑令能夠因時制宜,根據執行情況進行具體調整。 如歐盟在 1994 年出台了《歐盟包裝法案》正面回應和解決塑料包裝的污染問 題,並在執行落地的過程中進行於 2004、2005、2009、2013 年了四次修訂。

可降解塑料之機制

要實現此類環境友好型塑料的降解主要有兩種降解機理:(1)光降解 (2)生物降解, 在這兩種降解機制的指導下,學術界與業界開發出了三大類可降解塑料:光降解塑料、生物降解塑料以及光-生物降解塑料。

光降解塑料的發展起步和成熟都較早,但由於應用上的局限性,20 世紀 90 年代開始逐漸減產;生物降解塑料 已經從研發階段進入工業化生產階段,全球需求和產能穩步提升,若能大幅降 低成本,將迎來爆發期;光-生物降解塑料結合了前兩者的優點,是未來可降解 塑料的發展方向,但目前尚處於實驗室階段。

光降解塑料技術已經成熟,但應用較為局限

光降解塑料是指通過光的作用可實現降解的塑料,該類塑料中的聚合物分子鏈 在紫外線等光線照射下可激發電子活性,進而發生光化學反應,再加上大氣環 境中 O2 的影響,最終可發生光氧降解。在光化學作用下,光降解塑料的高分 子鏈因遭到破壞而失去強度,材料發生脆化,並在風、雨等自然環境的作用下 進一步細脆化,最終分解成為粉末融入土壤進入新一輪的生物循環。

光降解塑料主要由光敏劑、光降解聚合物、光降解調節劑組成,生產工藝簡單、 成本低。但缺點也十分明顯,其降解性很大程度上受到溫度、光照強度等自然條件的約束。埋藏在地下的光降解塑料甚至會由於沒有光照而收效甚微或根本無法分解。由於光降解塑料的各種局限性,光降解塑料主要適用於日照條件較好的地區。光降解塑料的適用面較窄,目前主要集中於農作物覆蓋物。

生物降解塑料性能良好,是目前可降解塑料中的主流門類

生物降解塑料可在細菌、真菌、藻類等自然界中普遍存在的一些微生物的作用 下,斷裂高分子中的長鏈,從而達到降解目的,要求塑料最終能以代謝廢物二 氧化碳、水的無害小分子的形式回歸自然界的物質循環。

生物降解塑料包括不完全生物降解塑料、天然高分子可降解塑料、合成生物降 解塑料、共混型天然高分子生物降解塑料四類,其中合成生物降解塑料用途最廣關注度最高,主要包括 PLA、PBS、PBAT 和 PHAs。

合成生物降解塑料按照合成的方法可以分為化學合成塑料和微生物合成塑料,按照原料的來源可以分為石油基塑料和生物基塑料。石油基塑料的原料來源於 石油、煤和天然氣化工產業鏈的產品,如 PTA,AA 等;生物基塑料則以澱粉、 纖維素、木質素、甲殼質等來自於生物體的天然高分子物質為原料。值得注意 的是,不完全生物降解塑料由於不具備完全降解性,不屬於嚴格意義上的生物 降解塑料,因此下文中「生物降解塑料」不包括不完全生物降解塑料。

以合成生物降解塑料為代表的生物降解塑料憑借良好的使用性能和降解性成為 主流門類。PLA、PBAT 等合成生物降解塑料在力學性能、熱學性能上與傳統石 油基塑料較為接近,能夠滿足生產生活的對性能的需求。同時,生物降解塑料 具有良好的降解性,廢棄後能不依賴光照自然分解,適合日常廢棄塑料的情景。 生無可降解塑料被廣泛應用於包裝、農用地膜、一次性餐具等領域。

光-生物降解塑料潛力大,仍處於研發階段

光–生物降解塑料結合了光降解機理以及生物降解機理,有望突破性能和價格瓶頸。生物降解機制讓光–生物降解塑料可在光照不足的情況下降解徹底,而且降 解速度能達到普通降解塑料的 5 倍以上。另外,光–生物降解塑料在很大程度上 改善了生物降解塑料加工困難、工藝複雜、成本較高等問題,克服了生物降解 塑料難以推廣應用的弊端。

生物降解塑市場應用分析

包裝薄膜、一次性塑料袋、一次性餐具和農用地膜適用範圍廣,用量大,是限塑令重點關注的領域。塑料垃圾可以分為兩類,一類是來自家用電器、 建材、汽車中的大件塑料,一類是來自日常生活消費和農業生產用的塑料薄膜。 前者單位體積大,容易和其他廢棄物分離,因而適合通過回收再利用的方法實 現廢棄塑料的無害化處理。而後者單位體積小,難以實現高效的分離,回收再 生的成本高,而且由於回收再生的塑料在衛生性能上會有所下降,因而不適用 於食品包裝、餐具等食品級應用領域。因此我們認為,生物降解塑料將重點在 難以通過回收實現污染防治的包裝薄膜、一次性塑料袋、一次性餐具和農用地 膜實現廣泛應用。

一次性餐具:市場替代空間約 17 萬噸

外賣行業發展驅動一次性餐具使用量高速增長。一次性餐具的主要應用場景包 括線上外賣配送和線下打包、外帶。近 3 年來互聯網外賣行業呈現井噴式增長, 外賣訂單增速保持在 60%以上,2019 年外賣訂單數預計達 109.6 億單。目前 一次性餐具基本都使用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等石油基高分子塑料,一 次性餐具的使用量在外賣行業驅動下激增,也會加劇白色污染問題的嚴重性。

「綠色餐具」行動已在路上,可降解塑料市場需求空間將達 16.5 萬噸。外賣一 次性餐具使用量激增帶來的塑料垃圾問題已經受到廣泛的重視,2017 年 6 月, 美團外賣、中國烹飪協會、中華環境保護基金會曾與多家餐飲外賣品牌共同發 起《綠色外賣行業公約(綠色十條)》,推動使用綠色餐具。目前可降解餐具主要 包括紙質餐具和可降解塑料餐具。我們考慮線上線下一次性餐具的使用量,扣除其中紙質餐具的使用量,測算得到可降解塑料的市場空間約為 17 萬噸。

一次性塑料袋:市場替代空間約 61 萬噸

限塑令下一次性不可降解塑料袋被紙袋或可降解塑料袋替代的趨勢日益加快, 其中可降解塑料袋替代將帶來 61 萬噸的市場需求空間。一次性不可降解塑料袋 的替代品主要有紙袋和可降解塑料袋,紙袋雖然成本也低於新興的可降解塑料 袋,但存在顯著不足:1)紙袋的強度弱於可降解塑料袋,不適合大量購物場景; 2)紙袋不耐水和油浸,在餐飲業的應用不如可降解塑料廣泛。

農用地膜:市場替代空間約 77 萬噸

農用地膜的使用能夠提高農作物產量,但不可降解的殘膜會污染土地,導致作物減產。農用地膜是覆蓋在農田上的塑料薄膜,主要作用是防止土壤水分蒸發, 保持水分,提高土壤溫度,促進土壤的氫份分解,從而達到提高農作物產量的 目的。其應用範圍十分廣泛,涵蓋了經濟作物以及玉米、小麥等糧食作物。

目前中國適宜地膜覆蓋的工地面積超過 9 億畝,地膜實際覆蓋面積達 3 億畝, 覆蓋率在 30%左右。中國使用的地膜大部分由聚乙烯經吹塑製成,使用後難以降解,殘留在土壤中的薄膜會對土壤肥力水平、通氣性、蓄水能力造成破壞, 甚至會使耕地次生鹽鹼化,最終導致作物減產。

2018 年中國農用地膜使用量為 178 萬噸,假設可降解塑料的理想替代率為 31%, 可測算得以 2018 年為參照農用地膜領域可降解塑料理想市場空間約為 77 萬噸。

使用可降解地膜是解決殘膜問題的理想辦法,該部分預計將為可降解塑料貢獻 76 萬噸的市場空間。目前,殘膜的治理主要靠行政力量推動,以機械回收和人 工撿拾為主,但無論機械還是人工,都無法長期徹底清除殘膜的積累,而且回收殘膜的成本也在逐漸上升。而可降解塑料能夠在 1 年時間內自然降解為 CO2 和水,徹底解決殘膜問題並降低回收成本。特別是 PBAT 具有良好的成膜性和合適的降解時間,在農用地膜上有巨大的應用潛力。

包裝用塑料薄膜:市場替代空間達 864 萬噸

塑料薄膜是包裝行業使用的重要的材料,是可降解塑料推廣的重要行業。塑料薄膜廣泛應用於食品、日用消費品、藥品和快遞等領域,因其良好的密封性、 防水性和強度發揮著紙質包裝材料不可替代的作用。根據央視財經報道,我國 快遞行業包裝用塑料回收率幾乎為 0,這將導致嚴重的白色污染問題。

中國包裝用塑料薄膜需求大,是千億規模的市場,預計為可降解塑料提供 864 萬噸的替代空間。2019 年我國包裝用塑料薄膜市場規模達 2704.93 億元,按塑 料薄膜每噸 9700 元價格測算,包裝用塑料薄膜使用量為 2788 萬噸。我們以 2019 年包裝塑料薄膜使用量為參照,取 31%的最高滲透率計算,測算得可降 解塑料的替代空間將達到 864 萬噸。

中國可降解塑相關產商及產能介紹

中國可降解塑料已建成產能上市公司主要是金發科技,其他有較大產能規劃建設的上市公司有: 彤程新材、萬華化學、瑞豐高材、恆力石化等。重點推薦關注:金發科技(600143.SH),國內較早進行可降解塑料商業開發,裝置、工藝 和渠道成熟,盈利情況最為穩定。


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