山西省合成生物新材料产业专题报告：逐步走向产业化，具有广阔的应用前景.pdf

本公司或其关联机构在法律许可情况下可能持有或交易本报告提到的上市公司所发行的证券或投资标的，还可能为或争取为这些公司提供投资银行或财务顾问服务。本公司在知晓范围内履行披露义务。客户可索取有关披露资料 sxzqyjfzbi618。客户应全面理解本报告结尾处的 “免责声明 “。 基础化工 报告原因 ： 专题研究 山西 省 合成生 物 新材料 产业 专 题报告 评级 逐 步走向产业化 ， 具有广阔的应 用前景 看好 2020 年 11 月 4 日 行业 研究 /深度报告 基础 化工 行业 近一年市场表现 投资要点： 生物基材料逐步走向产业化阶段，市场容量大 。 生物基材料逐步走向产业化阶段，产业发展以高品质、高价值、绿色资源化利用为目标。生物基材料 产业已经被列为我国七大战略性新兴产业之一，近年来，中国生物基材料行业正以每年 20%以上的速度增长，总产量已超过 600 万吨 /年，产品种类和市场不断扩大，产品经济性增强，逐步走向工业规模化和产业化阶段。 合成生物学及其在材料领域的应用 。 合成生 物学在过去二十年中表现出巨大的发展潜力，其理论与技术体系正在不断完善中，例如以葡萄糖为原料，可通过生物合成方法合成戊二胺、己内酰胺、己二酸、琥珀酸、戊二酸等物质。其包括但不限于以下几方面：（ 1）细胞工厂合成高分子生物材料；（ 2）生物体制备无机纳米材料；（ 3）噬菌体展示和蛋白 定向进 化战略筛选和优化分子材料；（ 4）活体功能材料；（ 5）工程菌调节的人工光合系统功能材料；（ 6）基因回路在材料科学中的应用。 凯赛生物 合成生物产业龙头企业。 公司目前实现商业化生产的产品主要聚焦聚酰胺产业链，为生物基聚酰胺以及可用于生物基聚酰胺生产的原料，是全球领先的利用生物制造规模化生产新型材料的企业之一。 山西省 合成生物新材料 产业发展概况 。 山西 合成生物产业 已进入产业化实施阶段，走在了全国最 前列。凯赛公司在全球率先开展合成生物学制造新材料技术研究，并实现了产业化重大突破。为尽快将技术优势转化为产业优势，山西将依托凯赛打造一个以国际农产品和精细煤化工产品为原料，“生物基戊二胺”“长链二元酸”“聚乳酸”单体材料为核心，形成集中游“生物基聚酰胺 5X”高分子材料、可降解塑料、超仿棉制造，下游生物基纺织材料、生物基工程塑料、可降解薄膜材料加工于一体，领先全球的千亿级生物基绿色新材料产业集群 。 山西省合成生物 新材料 产业发展建议 ： 山西省具有丰富的玉米、秸秆等生物基原材料资源优势，可利用丰富的生物质原材料资源 ，既有产业优势和优惠政策，抢占产业发展的制高点。通过率先发展生物基材料产业，形成产业链和实现集群化，建立生物基材料产业中心和示范区，成为新经济增长点的特色产品，助推山西省转型发展。（ 1） 出台相关配套法规政策，支持产业发展 。（ 2） 加强合成生物技术领域的产学研 合作，推动建设一批标志性平台，部署一批标志性项目，产出一批标志性成果。 （ 3） 积极招商引资，打造合成生物产业集群。 分析师：程俊杰 执业证书编号： S0760519110005 Email： chengjunjiesxzq 分析师：张莲玮 执业证书编号： S0760518090001 电话： 010-83496301 邮箱： zhanglianweisxzq 太原市府西街 69 号国贸中心 A 座 28 层 北京市西城区平安里西大街 28 号中海国际中心七层 山西证券股份有限公司 i618 -20.00%-10.00%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%19-1119-1220-0120-0220-0320-0420-0520-0620-0720-0820-0920-1020-11基础化工 (中信 ) 上证指数沪深 300证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 2 目录 1.生物基材料行业现状分析：逐步走向产业化阶段，市场容量大 . 6 1.1生物基新材料定义及分类 . 6 1.2生物基材料产业发展状况 . 7 2.合成生物学及其在材料领域的应用 . 10 2.1合成生物学概述 . 10 2.2合成生物学在材料领域的应用 .11 2.3合成生物技术市场现状 . 13 3.合成生物制造之生物塑料和生物基聚酰胺 . 14 3.1生物塑料 . 14 3.1.1淀粉基生物降解塑料 . 15 3.1.2聚乳酸生物塑料 . 16 3.1.3聚羟基烷酸酯 . 17 3.1.4聚丁二酸丁二醇酯 . 18 3.1.5生物塑料行业前景 . 18 3.2生物基聚酰胺 . 18 4.凯赛生物 合成生物产业龙头企业 . 20 5.山西省合成生物新材料产业发展概况 . 24 5.1山西生物产业发展现状 . 24 5.1.1山西省生物医药产业发展现状 . 24 5.1.2山西省合成生物产业发展 . 25 5.2 山西省合成生物新材料产业 发展的优势 . 26 5.2.1生物质原材料资源丰富 . 26 5.2.2独特的地理和气候优势 . 27 5.3产业园及相关企业梳理 . 28 6.山西省合成生物新材料产业存在问题及发展建议 . 29 证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 3 6.1存在问题 . 29 6.1.1产业政策扶持力度不够 . 30 6.1.2总体规模有待提高，创新能力较差 . 30 6.1.3融资渠道亟待扩展 . 30 6.2加快山西合成生物新材料产业发展建议 . 30 6.2.1出台相关配套法规政策，支持产业发展 . 31 6.2.2加强合成生 物技术领域的产学研合作 . 31 6.2.3积极招商引资，打造合成生物产业集群 . 31 证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 4 图表目录 图 1：生物基材料生命周期 . 6 图 2：生物基材料分类 . 7 图 3：我国生物基新材料产业集群及产业园 . 9 图 4： 合成生物技术体系 . 11 图 5：合成生物学应用领域 . 11 图 6：以葡萄糖为原料的生物制造举例 . 12 图 7：基因模块战略构建自组装水下粘合剂 . 13 图 8：噬菌体展示和细胞表面展 示的筛选原理 . 13 图 9： 2016年 -2019年全球合成生物学领域投资情况 . 14 图 10：生物塑料 . 15 图 11：生物基产品 . 15 图 12：淀粉基材料制品 . 16 图 13：聚乳酸生产与应用示意图 . 17 图 14： PA56合成反应式 . 20 图 15：戊二胺及其下游应用 . 22 图 16： 2016-2019年凯赛生物营业收入及增速 . 22 图 17： 2016-2019凯赛生物归母净利润及增速 . 22 图 18：凯赛生物长链二元酸及戊二胺生产流程 . 23 图 19：凯赛生物生物基聚氨酯生产流程 . 23 图 20：山西省农作物总播种面积（千公顷） . 26 图 21：山西农产品产量（ 万吨） . 26 图 22：山西省秸秆总资源量（单位：吨） . 27 图 23：山西省各地市秸秆资源量（单位：吨） . 27 图 24：山西省合成生物产业园 . 28 表 1生物基材料与石油基材料对比 . 7 表 2生物基聚酰胺品种 . 19 表 3多种纤维性能对比 . 19 证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 5 表 4行业内代表企业 . 21 表 5凯赛生物产品及说明 . 21 表 6凯赛生物产能及规划 . 24 证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 6 1.生物基材料 行业现状分析：逐步走向产业化阶段，市场容量大 1.1生物基新材料定义及分类 生物基材料是利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学品，包括生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品，也包括生物基塑料、生物基纤维、糖工程产品、生物基橡胶以及生物质热塑性加工得到塑料材料等。生物基材料终端产品有包装材料、布匹、工程塑料、农用地膜、医用材料、装饰材料、生物基橡胶、 1,4-丁二醇、尼龙、托盘、购物袋、垃圾袋、餐具、汽车内饰材料、电子产品内包装材料、酒店 易碎物、服装、育秧盘、生活器皿等。 生物基材料应用领域广泛 。 主要有包装用生物降解材料、农用生物降解材料、其他生物降解材料。同时，生物基材料也可应用于生物医用材料以及技术含量高、附加值高的药物控制释放材料和骨固定材料。 图 1：生物基材料生命周期 资料来源：山西证券研究所整理 生物基材料品类众多。 生物基材料主要有生物基化学品、生物基塑料、生物基纤维等。生物基化学品包括乳酸、 1,3-丙二醇、丁二酸；生物基塑料按照其降解性能可以 分为两类，生物降解生物基塑料和非生物降解生物基塑料。生物降解生物基塑料包括聚乳酸、聚羟基烷酸酯、二氧化碳共聚物、二元酸二证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 7 元醇共聚酯、聚乙烯醇等，非生物降解生物基塑料包括聚乙烯、尼龙、聚氨酯等；生物基纤维包括生物基合成纤维、生物基新型纤维素纤维。 图 2：生物基材料分类 资料来源：山西证券研究所整理 与石油基材料相比，生物基材料具有以下特征 ：（ 1）利用效率高，其原材料实现了资源的综合利用和有效利用； （ 2）适用范围广，可根据使用要求生产出不同性能和形状的制品； （ 3）节能环保，发电、建筑用材及产成品均安全环保； （ 4）经济效益好，实现了低价值材料向高附加值产品的转变； （ 5）可再生，其报废产品和回收废料均可 100%再利用。 表 1 生物基材料与石油基材料对比 生物基材料 石油基材料 原料 玉米芯、木薯、秸秆、稻草、森林废弃木材等生物质 石油原料通过炼化工艺生产的用于制造塑料制品的树脂 产品特点 可生物降解、可再生、绿色低碳、阻燃、可循环利用、无毒 不可生物降解性、原料不可再生、易燃、严重污染生存环境 CO2 排放 制造每吨塑料排放 0.6 吨 制造每吨塑料约排放 3.1 吨 国内产值 3000 亿元 30000 亿元 国内产量 550 万吨 6000 万吨 降解时间 3-6 个月 200 年 资料来源： 2017-2022 年中国生物材料行业发展深度调研与投资趋势预测研究报告，山西证券研究所 1.2生物基材料产业发展状况 生物基材料 逐步走向产业化阶段，产业发展以高品质、高价值、绿色资源化利用为目标。 生物基证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 8 材料产业已经被列为我国七大战略性新兴产业之一，近年来，中国生物基材料行业正以每年 20%以上的速度增长，总产量已超过 600万吨 /年，产品种类和市场不断扩大，产品经济性增强，逐步走向工业规模化和产业化阶段。我国在生物基材料方面的发展目标是依据国内外生物基材料产业发展的重大技术需求，以制造高品质、高价值材料并进行化石资源的高效替代为目的，以综合利用生物质资源制造高性能生物基化学品和生物基材料为重点，加强生物基材料和化学品制造过程中的生物转化 、化学转化、复合成型等核心关键技术攻关，超前部署生物基材料前沿先进制造技术，稳定支持生物基材料高值化的基础研究，构建科技产业创新研发平台，延长农业产业链条，支撑和引领生物基材料战略性新兴产业又好又快发展。 以科研院校为依托，大力发展生物基材料产业。 我国生物基材料产业科技取得了显著的成效，形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、农用地膜等一大批具有自主知识产权的技术。中科院天津工业生物研究所的高光纯 D-乳酸发酵技术，中科院宁波材料所的提高聚乳酸（ PLA）熔体强度和结晶速度，解决 PLA制备耐热发 泡片材技术，中科院天津工业生物技术研究所微生物发酵法生产丁二酸的核心技术，四川大学高分子材料无卤阻燃高性能化的新原理和新技术、新型可生物降解和可循环利用塑料的高分子材料新技术、制备无卤阻燃塑料和泡沫塑料新技术，解决了可同时实现环境友好阻燃与高性能化这一阻燃界公认的技术难题，发明了可反复循环利用并且可完全生物降解的高分子材料新技术，使材料技术日臻成熟。 目前， 我国生物基材料产业集群集中在东部环渤海、长三角、珠三角地带 。 其中，东部地区约占全国 生物基材料 产业产能的 70%，中部产业集群规划在湖北武汉市和河南濮阳市， 而西部地区该产业薄弱，规模小、产品单一，尚无产业集群发展规划。 山东省潍坊市生物基新材料产业园 是山东省新旧动能转换项目库优选项目，产业园一期计划于 2019年 6月底投入运营。除了潍坊欣龙、中科恒联两家新材料企业入驻之外，将与中科院、东华大学等高校院所深度合作，引进镀银纤维、仿镜面纤维等高性能纤维新材料项目，加快形成完整的生物基新材料配套产业链，力争用两到三年时间将生物基新材料产业园打造成为百亿级的新材料研发生产基地，为加快产业强市建设注入新动能、再做新贡献。 河南省濮阳市南乐县生物基材料产业园 ，南乐县生物基材料产 业园已形成从玉米秸秆或淀粉为原料，经过液化制糖、 L-乳酸、聚乳酸或聚乳酸共聚物，到以聚乳酸改性材料及制品、纤维、被服、可降解薄膜、水稻育秧盘等终端产品为主的完整聚乳酸材料产业链，可降解薄膜、水稻育秧盘在全国多地推广，可降解垃圾袋、购物袋远销欧美等国外市场。 2018年产能达到 50万吨。南乐县国家生物基材料产业园力争 5年内，吸引超过 30家生物基材料企业入驻，培育 5家龙头企业和 2家上市公司，总产值力争超过100亿元。 安徽省蚌埠市生物基材料产业园 ，蚌埠市现已拥有规模以上生物基材料企业 24家，中粮生证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 9 化燃料乙醇、雪郎科 技苹果酸等产品产能规模全球最大，丰原集团建设了全球最大的乳酸、聚乳酸生产线，利夫生物开工建设了全球首条呋喃聚酯千吨级示范线， L-乳酸、柠檬酸、 D-乳酸、聚乳酸纤维、聚丁二酸丁二醇酯、塑木复合材料等众多产品占据国内重要市场。 2017年丰原集团联合雪郎生物申报的安徽省生物基材料重大新兴产业工程成功获批。 2018年，蚌埠市生物基材料产业实现产值 295亿元，同比增长 23%。预计到 2025年，蚌埠市生物基材料产业主营业务收入将超过 2500亿元，其中，聚乳酸（ PLA）产业链规模将超过 1700 亿元，聚丁二酸丁二醇酯产业链 规模将超过 170 亿元，呋喃聚酯（ PEF）产业链规模将超过 100亿元，塑木复合材料产业链将达到 50亿元， PA56产业链将达到 150亿元。 图 3：我国生物基新材料产业集群及产业园 资料来源：绵阳市培育发展西部生物基材料产业集群，熊猫办公（地图背景），山西证券研究所整理 生物基材料行业市场容量大。 预计到 2020年，世界高分子材料的产量超过 3亿吨 /年，生物基材料将替代 20%左右的化学材料，大约 6000万吨的市场规模。 2016年国内高分子材料总产量超过 1亿吨。而我国目前生物基材料年产能约为 550万吨，年产值 3000亿元，生物基替代石油基产品不足 10%。按照 “十三五 ”规划，预计 2020年我国生物基材料产能将达 1300万吨，建设聚乳酸（ PLA）、丁二酸丁二醇共聚物（ PBS）、聚羟基脂肪酸酯（ PHA）等产业化示范工程。未来三至五年，我国生物基材料对石证券研究报告：行业研究 /深度报告 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明 10 油基材料的替代率将超过 30%。 2017年环保部等十部门联合发布的关于协同推进快递业绿色包装工作的指导意见提出，到 2020年，中国可降解的绿色包装材料应用