概念及分类

生物基材料是指利用生物质为原料或(和)经由生物制造得到的材料，包括以生物质为原料或(和)经由生物合成、生物加工、生物炼制过程制备得到的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品和糖工程产品，也包括生物基聚合物、生物基塑料、生物基化学纤维、生物基橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基复合材料，及各类生物基材料制得的制品。

图|常见的生物基材料全生命周期

生物基材料原料主要为木质素、纤维素、淀粉、多糖和植物油等物质，通过生物合成等方法转化成生物基单体，进一步加工得到生物基材料产品。某些重要的单体，如乳酸、丁二酸(琥珀酸)、糠醛、赖氨酸等，兼具产品和原料两种功能，也称为平台化合物。

图|生物基材料原料及构建片段

在IEA BioEnergy发布的“Bio-Based Chemicals,A 2020 Update”研究中提供了一份生物基大宗化学品和聚合物清单，按照C1至C12化合物分类并排序，极大程度地覆盖了目前在研和已投入商业化的产品类型。

图|生物基大宗化学品和聚合物清单(C1-C12)

按产品属性分类，生物基材料可分为生物基聚合物、生物基塑料、生物基化学纤维、生物基橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基复合材料及各类生物基材料制得的制品等。生物基纤维广泛应用于时装、家居、户外及工业领域，正逐步走向工业规模化实际应用和产业化阶段，生物基塑料产品在包装材料、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织材料等领域获得较好应用。

按常见产品形式，生物基材料可分为五大类，生物基平台化合物、生物基塑料、多糖类生物基材料、氨基酸类生物基材料，和木塑复合材料。生物基平台化合物即聚合成原材料高分子的化学单体，如乳酸，1,3-丙二醇等，生物基塑料目前应用最广泛、研究较深入，代表产品有聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等。

图|生物基材料分类及各类产品形式

生物基材料分类四象限

各国鼓励生物基材料的使用和推广。美国2012年提出“国家生物经济蓝图”，将发展生物基产品作为发展生物经济的主要内容之一。欧盟实施“地平线2020”计划，“可持续工业”计划，“生物基产业联合企业”计划，通过这三大计划，欧盟生物基产业进入全新发展阶段。到2030年，欧盟将有30%的石化衍生化学品被生物基和可生物降解替代品取代。

基于粮食原料发展生物基材料难以为继，因此选择将非粮生物质如大宗农作物秸秆及剩余物等作为发展生物基材料的原料。2023年1月，工信部等六部门联合发布《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出到2025年，非粮生物基材料产业基本形成自主创新能力强、产品体系不断丰富、绿色循环低碳的创新发展生态，非粮生物质原料利用和应用技术基本成熟，部分非粮生物基产品竞争力与化石基产品相当，高质量、可持续的供给和消费体系初步建立。

以石油为原料的现代化工生产了聚合物、溶剂、表面活性剂等大量基础材料，进一步生产出包装材料、化学纤维、合成橡胶、粘合剂、日用化学品、润滑剂等基础化工品，从而支撑起现代材料需求。但长久以来，面对各行业对新材料的迫切需求，传统化工方法所生产的材料创新基本停滞，而生物分子比石油基分子更具化学多样性，超过300万种新的分子材料尚待发掘应用，是新材料创新发展有效途径，同时细胞工厂、酶催化、生物反应器等生物底层技术的成熟拉动了生物基材料的产业发展。

图|全球新材料创新基本停滞

图|生物分子多样性带来规模化产品创新机会