作 者
新材料产业研究中心
一
定义、分类及应用领域
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可降解材料定义及分类
传统塑料制品在生产及回收环节对环境影响极为严重，是亟待解决的环境污染问题之一，可降解材料不仅环保，还可推动资源循环和可持续利用，已成为全球应对塑料污染的重要解决方案。可降解材料是指在自然条件如土壤、水环境、光照或特定条件如堆肥化条件或厌氧消化条件下，由微生物或光照等自然因素作用，降解为二氧化碳、水等小分子的材料。
可降解材料分类
可降解材料可按照降解方式或者材料成分分类：
按照材料成分，可以分为生物基可降解材料、石油基可降解材料、二氧化碳基可降解材料等：
按照降解方式，可以分为光降解材料、生物降解材料及其他降解材料等。
02
可降解材料重点应用领域
食品及包装领域
主要应用于可降解吸管、一次性餐具、纸塑复合纸杯等食品领域及快递包装、一次性购物袋、化妆品包装等包装材料领域。
农业领域
主要应用于农用地膜、堆肥袋、农药的缓释载体等农业领域。
医用材料及器械领域
主要应用于手术缝合线、人造骨、人造皮肤、医用支架、骨科针、支架、伤口敷料等医用材料及植入器械等领域。
二
发展历程及政策环境
01
可降解材料发展历程
第一代可降解材料
兴起于20世纪50年代，为解决白色污染问题，研究者从塑料光照老化角度研究可降解材料，但这类材料受光照等因素影响较大，降解时间难以控制，同时存在伪降解的问题，易对环境造成潜在危害。
第二代可降解材料
在20世纪80年代中期，研究者开始研究破坏性生物降解材料，通过在传统塑料中加入淀粉、小麦等生物材料，提升其生物降解性能，但这类材料的生物降解速度不理想，强度、韧性等性能受到生物材料影响有所降低，同时在降解过程中可能存在中间产物，使降解过程变得难以控制。
第三代可降解材料
近年来，以PLA为代表的生物降解材料得到进一步发展，这类材料可在细菌、真菌等微生物作用下完全分解成二氧化碳、水、甲烷或无机盐。第三代可降解材料实现了完全降解过程，是解决白色污染等环境问题的有效途径，应用广泛。
02
国家政策大力支持生物降解材料发展
可降解材料是中国制造业绿色低碳发展的有效途径，是“十四五”时期重点发展的材料领域之一。2020年，国家发改委、生态环境部《关于进一步加强塑料污染治理的意见》发布，进一步禁止、限制塑料制品的生产、销售和使用，推广可降解塑料袋等替代产品，可降解材料迎来发展新机遇。近几年，《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”原材料工业发展规划》《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》等相关政策频出，大力支持生物降解材料高质量发展。
表1：2020-2023年中国可降解材料相关政策
三
生物降解材料发展现状
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生物降解材料是最主要的可降解材料
目前，光降解材料、光/生物双降解材料、水降解材料等技术尚不完全成熟，相关应用产品较少，而生物降解材料降解性能优异，是目前可降解材料应用的主流产品。2023年，中国生物降解材料产业规模达到156.1亿元，同比增长25.7%，相较2022年增长率有所下降。从细分产品结构看，中国生物降解材料以PBS系列（包括PBATPBAPBSA等）为主，产业规模占比达到70%，其次是聚乳酸（PLA），占比为8%。由于聚乳酸（PLA）具有优异的生物降解性及生物相容性，目前正迅速产业化，未来市场前景广阔。
图1：2021-2023年生物降解材料产业规模及产品结构
02
食品及包装领域为生物降解材料主要应用领域
在2020年《国家发改委、生态环境部关于进一步加强塑料污染治理的意见》发布后，中国生物降解材料产业规模大幅增加，其中快递包装、一次性餐具、一次性购物袋等食品及包装领域应用渗透率提升迅速，目前食品及包装领域在中国生物降解材料应用结构占比超过90%，是生物降解材料最主要的应用领域。其次为农用地膜等农业领域应用，受生产技术影响，目前生物降解材料很难满足全国各地不同自然条件对地膜的要求，同时因价格较高，农业领域渗透率提升较慢。医用材料及器械领域是生物降解材料的高价值应用领域，随着植入器械等产品的生产及应用技术逐渐突破，未来市场有望大幅提升。
图2：2023年中国生物降解材料应用结构
四
可降解材料发展趋势
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2027年生物降解材料产业规模预计将超300亿元
随着环保意识的提高，人们对可降解材料的需求将不断增加。特别是在医疗、包装、农业和纺织等领域，可降解材料的应用将越来越广泛。得益于环境保护意识的提高和可持续发展的需求增加，可降解材料产业规模将呈现显著增长趋势，2027年，中国的可降解材料产业规模预计将达到324.1亿元，同比增长19.5%。
图3：2023-2027年生物降解材料产业规模及产品结构预测
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材料制备技术不断提升，降本增效赋能多元化应用
随着材料合成技术的持续改进和优化，新的可降解材料如聚乳酸、聚3-羟基烷酸酯(PHA)等不断涌现，为市场提供了更多选择。可降解材料的性能稳定性和使用寿命未来将持续提升，降解速率将不断加快。未来在医疗领域，可降解材料可以用于制备骨修复材料、药物控释系统等；在农业领域，可降解材料则可用于土壤修复和植物包装等。这些创新应用将为可降解材料提供了更广阔的市场空间，与此同时材料的生产成本将进一步降低，逐渐从生物医学领域、包装等日用品领域及农业生产领域进入到飞机、汽车等装备材料领域。
五
可降解材料产业面临挑战及发展建议
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可降解材料产业面临挑战
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核心技术储备不足：中国在可降解材料工业化生产上遇到一定技术瓶颈，科研转化困难、创新能力不足及高技术壁垒导致部分技术与发达国家差距明显，限制了可降解材料性能的优化。
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生产成本依然高企：淀粉基生物降解材料产业化程度较高，价格与石油基可降解材料相当，而PLA受农作物和乳酸生产成本影响，成本较高，PHA作为微生物合成的高分子聚合物，分离提取难度大，成本也偏高。总体来看，降解性能优异的生物基降解材料的成本仍较高，限制了其市场化应用。
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材料应用空间有限：尽管中国在可降解材料领域取得了一定的进展，但年产量仍然不能满足市场的消费需求，导致中国市场供应短缺的问题相对突出。另一方面，可降解材料的应用范围目前仍受到一定的限制，目前主要集中在包装和农业等民用领域，高端领域应用拓展不足。
02
可降解材料产业发展建议
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一是强化核心技术研发攻关。以重点研发计划为依托，突破关键技术瓶颈。通过深入研究改性技术和复合材料制备方法，不断优化可降解材料的综合性能，提升其在各领域应用的竞争力和市场适应性。
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二是深化实施创新资源整合。充分发挥企业在创新体系中的主体作用。鼓励企业加强与高校、科研院所的紧密合作，通过联合项目攻关、专家客座交流、技术入股等方式，实现资源共享和优势互补。同时，加强科研成果的转化应用，通过技术转化落地，推动可降解材料产业向更高水平、更广阔领域发展。
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三是加快培育特色产业集群。通过优化生产工艺、引进先进生产装置、增设生产线等方式推动PLA、PHA等材料发展，持续扩大材料产能，结合地区资源优势和市场需求，选择具有潜力的产业项目进行重点布局，推动形成一批具有核心竞争力的特色产业集群。同时注重推动产业高端化、绿色化发展，通过引进先进技术、优化产业结构提高产业整体水平和可持续发展能力。
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四是持续扩展材料应用领域。持续深入推进“双碳”战略，提升可降解材料产业化水平并拓展其应用场景，同时通过规模化生产降低成本，激发市场需求，从食品及包装、农业等领域进入到生物医药、飞机、汽车等高端、重大工程领域，为可降解材料产业的持续健康发展注入新动力。
