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技术 · 生物化学与工业生物技术 / 平台化学品

生物基丙烯酸

生产丙烯酸（高吸水性聚合物、涂料、涂层和胶粘剂背后的C3单体）的可再生路线，涵盖两条截然不同的价值链：基于生物乙醇的生物基丙烯酸酯已由Arkema（法国Carling，自2024年10月起生产40%生物碳含量的生物基丙烯酸乙酯）和BASF（路德维希港，2024年8月将丙烯酸乙酯产品组合转为生物基）实现商业化生产；以及通过3-羟基丙酸（Cargill的Issatchenkia orientalis SD108平台）或直接酵母发酵（Genomatica的Saccharomyces cerevisiae宿主，实验室滴度约30 mg/L）直接发酵生产丙烯酸的路线，仍处于中试或研究阶段——截至2026年尚无经确认的中国商业化生产商。

成熟度 4/9 风险: 高 工业化学涂料 US · EU 核实于 2026-07-21 · 4 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

丙烯酸是一种C3不饱和羧酸，全球每年以数百万吨规模生产，几乎全部来自化石丙烯经两步催化氧化（经丙烯醛）制得，下游用于卫生用品的高吸水性聚合物、涂料与涂层的聚合物分散液，以及胶粘剂、纺织品和压敏薄膜的丙烯酸酯单体。两条相互竞争的可再生路线目前正并行商业化。Arkema于2024年10月在其法国Carling的丙烯酸单体装置上线了完全以生物乙醇生产的生物基丙烯酸乙酯，达到40%的生物碳含量和最高30%的产品碳足迹降低；BASF于2024年8月将其整个丙烯酸乙酯产品组合切换为生物基规格，随后于2026年与Avery Dennison合作推出可再生 attributed 的丙烯酸丁酯和2-乙基己基丙烯酸酯。另一条价值链则瞄准分子本身而非其酯：Cargill长期推进的3-羟基丙酸（3-HPA）平台在2026年1月的Nature Communications论文中取得进展，通过β-丙氨酸途径改造耐酸酵母Issatchenkia orientalis SD108，整合多达八拷贝PAND基因，将发酵生产的3-HPA经催化脱水转化为丙烯酸；Genomatica于2026年3月发表在Microbial Cell Factories的论文确立了Saccharomyces cerevisiae作为直接丙烯酸发酵宿主的地位，识别出β-丙氨酸途径为最有前景的路线，并在ACH1敲除工作后将批量摇瓶实验中的AA滴度提高到约30 mg/L。截至2026年，尚无中国生物基丙烯酸商业化生产商获得来源确认。

生物基丙烯酸的关键方向包括：

  1. 3-羟基丙酸发酵路线（3-Hydroxypropionic Acid Fermentation）： 通过工程化耐酸酵母微生物生产AA的直接前体3-HPA，随后经催化脱水得到丙烯酸——Cargill的I. orientalis SD108 β-丙氨酸途径平台。
  2. 直接丙烯酸发酵（Direct Acrylic Acid Fermentation）： 改造酵母使其直接分泌丙烯酸本身而非前体，绕过化学脱水步骤——Genomatica的S. cerevisiae宿主，通过ACH1敲除提供耐受性机制。
  3. 生物乙醇衍生丙烯酸酯（Bioethanol-to-Acrylate Route）： 以生物乙醇替代化石丙烯作为传统丙烯醛氧化路线的上游原料，生产可"直接替代"（drop-in）的生物基丙烯酸酯——Arkema（Carling）和BASF（路德维希港/弗里波特）。
  4. 中试到商业化规模化（Bio-Acrylic Acid Scale-Up）： 将发酵法AA路线从每升毫克级的实验室滴度推向替代丙烯衍生丙烯酸所需的产量和经济性——Cargill和Genomatica项目共同面临的瓶颈。

行业价值链#

[糖/生物乙醇/甘油原料] ──> [微生物发酵或生物乙醇制丙烯醛转化]
                                  │
                       （中间体：3-HPA、乙醛、丙烯醛）
                                  │
                                  ▼
[生物基丙烯酸酯] <─── [酯化] <─── [催化脱水制丙烯酸]
                                  │
                                  ▼
                      [高吸水性聚合物、涂料、胶粘剂]

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
原料采购采购可再生碳原料——用于发酵的植物糖、用于丙烯醛路线的生物乙醇，或作为生物柴油副产物的生物甘油输入： 甘蔗/玉米/甜菜糖、生物乙醇、生物甘油。
输出： 可供加工的发酵液或生物乙醇流。
微生物发酵/生物乙醇转化工程化酵母（Cargill的I. orientalis、Genomatica的S. cerevisiae）将糖转化为3-HPA或AA；或生物乙醇脱氢生成乙醛，再经传统路线氧化为丙烯醛输入： 糖或生物乙醇、生产菌株或催化剂。
输出： 3-HPA/AA发酵液，或丙烯醛中间体流。
催化脱水3-HPA经催化脱水生成丙烯酸，或丙烯醛在非均相催化剂上氧化为丙烯酸输入： 3-HPA发酵液或丙烯醛流、脱水催化剂。
输出： 粗丙烯酸。
纯化将粗丙烯酸纯化至冰丙烯酸（聚合级）输入： 粗丙烯酸。
输出： 聚合级冰丙烯酸。
酯化聚合级丙烯酸与相应醇（乙醇、丁醇、2-乙基己醇）酯化，生成丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸2-乙基己酯单体输入： 聚合级AA、醇。
输出： 丙烯酸酯单体（Arkema生物基EA、BASF生物基EA和RE丙烯酸酯）。
下游聚合丙烯酸酯单体聚合为高吸水性聚合物、用于涂层的聚合物分散液和压敏胶粘剂输入： 丙烯酸酯单体、聚合引发剂。
输出： SAP、涂料粘合剂、胶粘薄膜。

该行业的跨领域技术：

  • β-丙氨酸生物合成途径（3-Hydroxypropionic Acid Fermentation）： 被识别为3-HPA和直接AA生产均最优的代谢路线，通过PAND（天冬氨酸脱羧酶）、BAPAT和YDFG将天冬氨酸转化为目标C3酸。
  • 耐酸酵母宿主工程（Direct Acrylic Acid Fermentation）： 使用低pH耐受酵母（I. orientalis SD108、ACH1敲除的S. cerevisiae）使产物以酸形式积累，而非中和盐形式。
  • 生物乙醇-制-丙烯酸酯直接替代化学（Bioethanol-to-Acrylate Route）： 将生物乙醇原料集成到传统丙烯醛氧化工艺中，生产分子结构相同、可直接替代的生物基丙烯酸酯。

2 · 替代什么 6 · 按行业匹配

D1E–以生物基粘合剂和生物溶剂替代涂料中的石化树脂和 VOC 溶剂体系
替代: 石油基醇酸/丙烯酸粘合剂；溶剂型涂料中的挥发性有机溶剂体系（溶剂汽油、甲苯、二甲苯）；部分化石单体需求（丙烯酸类）
CHEM
D1E–生物基和较安全的溶剂——Cyrene（来自纤维素的二氢左旋葡萄糖酮）、2-甲基四氢呋喃（来自糠醛/乙酰丙酸的2-MeTHF）、乳酸乙酯、生物乙醇、γ-戊内酯、柠檬烯——替代 NMP、DMF、DMAc、二氯甲烷等危险溶剂
替代: N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAc）、二氯甲烷（DCM）、氯仿，部分用途的甲苯/二甲苯
CHEM
D1E–以配方卫生、低水分活度和生物基增效剂减少涂料中异噻唑啉酮防腐剂用量
替代: 水性涂料中常规添加的异噻唑啉酮（MIT/CMIT/OIT/BIT），用作罐内防腐剂和漆膜防霉剂
CHEM
D2E2可生物降解的生物基润滑油和液压油（植物油和合成酯），替代林业、农业、船舶、铁路和临水机械中的矿物油润滑剂
替代: 矿物油液压油、链锯导板油、齿轮油和艉轴管油、润滑脂（以及直接流失到环境中的全损耗润滑剂）
CHEM
D2E–工业生物催化（酶和全细胞）——如腈水合酶生产丙烯酰胺、工程转氨酶生产西格列汀、酶法抗生素侧链工艺——替代重金属催化剂、高压加氢和使用有毒试剂的多步化学反应
替代: 铜催化的丙烯腈硫酸水合；铑催化的高压不对称加氢；在−40 °C 下用 PCl5/二甲基苯胺/氯化溶剂对青霉素 G 化学脱酰；大量多步保护/脱保护
CHEM
D2E–以注入硝酸盐（硝酸盐还原菌的生物竞争排斥）控制油藏和管道酸化（H2S），替代持续投加杀菌剂
替代: 注入注水油藏、管道和采出水系统的戊二醛、THPS（四羟甲基硫酸鏻）、季铵盐杀菌剂、丙烯醛等杀菌剂
SERV

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    原料采购原料与材料
    植物糖（甘蔗、玉米、甜菜）、生物乙醇或作为生物柴油副产物的生物甘油被采购作为可再生碳原料，替代传统丙烯酸价值链中的化石丙烯。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Godavari Biorefineries (NSE) 印度
    工业规模
    “Recent updates highlight public communications on ethanol myths and the broader role of bio-based feedstocks in India.”
    GS Caltex 韩国
    180,000 tons 工业规模
    “Environmental and utility infrastructure: Wastewater recycling at Yeosu, with discharge standards at 50% of legal requirements; on-site cogeneration plant (100,000 kW) plus steam …”
    Taiwan Sugar Corporation (TSC) 中国台湾
    500,000 tons 中试规模
    “2026-05-05 [Taisugar signs MOU with US nonprofit on biofuel - Taipei Times — Taiwan Sugar Corp (Taisugar) signs an MOU with US nonprofit USGBC to develop biofuels (ethanol-blended …”
    Sea6 Energy 印度
    工业规模
    “Sea6 Energy (founded 2010, headquartered in Bangalore, India) develops mechanized tropical seaweed farming and converts cultivated seaweed biomass into carbon-negative, sustainable …”
  2. 2
    发酵/生物乙醇转化发酵与培养
    工程化耐酸酵母（Cargill通过β-丙氨酸途径的Issatchenkia orientalis SD108、Genomatica的ACH1敲除Saccharomyces cerevisiae）将糖转化为3-HPA或直接转化为AA；或者，生物乙醇经传统两步路线脱氢为乙醛并氧化为丙烯醛（Arkema、BASF）。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “TideMotion® Bioreactors”
    Advanced Enzyme Technologies (NSE) 印度
    ✓ ISO 9001 500 m3
    “Technology: microbial fermentation with ~500 m3 fermentation capacity; 15+ patents; developed/upscaled probiotic production technologies.”
    Spiber 日本
    ✓ ISO 9001 工业规模
    “By harnessing the power of precision fermentation, Spiber engineers proteins at the molecular level, resulting in versatile materials that can be tailored to specific needs.”
    Fermbox Bio 印度
    400 kilolitres 工业规模
    “Fermbox Bio is an active Bengaluru-based synthetic biology and precision fermentation company founded in 2022 by Subramani Ramachandrappa and Preeti Dharmagoudar.”
    CABIO 嘉必优 (SSE 688089) 中国
    ✓ ISO 9001 600 tons
    “生产与产业化：与合作伙伴（如中科院、美国嘉吉等）共同推进发酵法多不饱和脂肪酸的产业化、建立微生物油脂工厂、实现国内外市场布局。”
    Fermelanta 日本
    3,000 L 中试规模
    “We transform the traditional supply chain depending on agricultural cultivation and extraction into a next-gen microbial fermentation process that can offer low-cost and …”
  3. 3
    催化脱水
    3-HPA发酵液在非均相脱水催化剂上催化脱水生成丙烯酸，或丙烯醛氧化为丙烯酸——前体路线（Cargill）和直接发酵路线（Genomatica）在这一阶段汇聚到同一目标分子。
  4. 4
    纯化纯化与下游
    粗丙烯酸被纯化至聚合级冰丙烯酸，适用于下游酯化或直接聚合成高吸水性聚合物。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Adherent cell culture and downstream processing: commercialized Tide Motion bioreactor platform (MiniTide to TideXcell) with closed automated cell harvesting and single-use …”
    Advanced Enzyme Technologies (NSE) 印度
    ✓ ISO 9001 500 m3
    “Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”
    HLB Genex (ex-GenoFocus) 韩国
    工业规模
    “With fungal and bacterial secretion systems, we custom produce the evolved enzyme products in large-scale fermentation and downstream processes.”
    GEA Group 德国
    ✓ ISO 9001
    “[Evaporation & Crystallization Systems”
  5. 5
    酯化合成与转化
    聚合级丙烯酸与乙醇（Arkema Carling生物基EA、BASF生物基EA）、丁醇或2-乙基己醇酯化，生成用于涂料和胶粘剂市场的相应丙烯酸酯单体。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Godavari Biorefineries (NSE) 印度
    工业规模
    “Godavari Biorefineries Limited is an Indian integrated biorefinery producing ethanol, bio-based chemicals, sugar, and power.”
    Rossari Biotech (NSE) 印度
    ✓ ISO 9001 工业规模
    “A liver protectant comprising a combination of Liver extracts, Choline chloride, Inositol, Vitamin B12, Protein Hydrolysate, Biotin, Selenium, Vitamin E and Methylsulfonylmethane.”
    SyncoZymes (Shanghai) 中国
    1,200 tons 工业规模
    “is a biotechnology company specializing in green pharmaceutical technology, biocatalysis, and synthetic biology.”
  6. 6
    下游聚合纯化与下游合成与转化
    丙烯酸酯单体聚合成用于卫生用品的高吸水性聚合物、用于涂料与涂层的聚合物分散液以及压敏胶粘剂——这是Arkema和BASF商业化生物基丙烯酸酯已经对接下游客户的价值链终端。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Adherent cell culture and downstream processing: commercialized Tide Motion bioreactor platform (MiniTide to TideXcell) with closed automated cell harvesting and single-use …”
    Advanced Enzyme Technologies (NSE) 印度
    ✓ ISO 9001 500 m3
    “Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”
    Godavari Biorefineries (NSE) 印度
    工业规模
    “Godavari Biorefineries Limited is an Indian integrated biorefinery producing ethanol, bio-based chemicals, sugar, and power.”
    Rossari Biotech (NSE) 印度
    ✓ ISO 9001 工业规模
    “A liver protectant comprising a combination of Liver extracts, Choline chloride, Inositol, Vitamin B12, Protein Hydrolysate, Biotin, Selenium, Vitamin E and Methylsulfonylmethane.”

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

Cathay Biotech 凯赛生物 (SSE 688065)中国生产商运营中
Toray日本生产商运营中
Kyowa Hakko Bio (Kirin)日本生产商运营中
Pili法国生产商运营中

服务与供货目录 2 · 付费服务

合同生产（CMO/CDMO/委托加工） · 上游发酵与细胞培养

领先企业与机构（摘自简报）

公司/研究机构国家关键产品/平台技术特点2026状态
Cargill🇺🇸 美国经I. orientalis SD108生产3-HPA（AA前体）β-丙氨酸途径、PAND多拷贝整合、低pH耐酸酵母pilot
Genomatica🇺🇸 美国S. cerevisiae中的直接AA发酵ACH1/ETR1耐受性工程、β-丙氨酸路线、批量滴度约30 mg/Lpilot
Arkema🇫🇷 法国生物基丙烯酸乙酯（Carling）生物乙醇-制-丙烯酸酯drop-in、40%生物碳含量、30% PCF降低commercial
BASF🇩🇪 德国生物基丙烯酸乙酯产品组合 + biomass-balanced添加剂全产品组合生物基EA切换（2024年8月）、与Avery Dennison的可再生 attributed 丙烯酸酯commercial

5 · 法规与市场准入

进入俄罗斯/欧亚经济联盟: CHEM · 俄罗斯工贸部（登记）/ 俄罗斯联邦消费者权益保护和公益监督局（新物质通报）
专家评审后约10–15个工作日完成国家登记；新物质须通报
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国

美国同时托管了瞄准丙烯酸分子本身的前体发酵和直接发酵研究项目，分别位于明尼苏达州和加利福尼亚州。

Cargill 3-HPA平台、Genomatica直接发酵、EPA#

  • Cargill（明尼苏达州明尼通卡）： 推进其长期发展的3-羟基丙酸平台，其2026年1月的Nature Communications论文通过β-丙氨酸途径改造了耐酸酵母Issatchenkia orientalis SD108，平衡PAND（天冬氨酸脱羧酶，最多整合八拷贝）、丙酮酸羧化酶（PYC）和天冬氨酸转氨酶（AAT），将碳流向低pH条件下的3-HPA推进；3-HPA是可脱水生成丙烯酸的直接前体，使Cargill成为前体路线价值链的美国锚定者。
  • Genomatica（加利福尼亚州圣迭戈）： 在2026年3月的Microbial Cell Factories论文中确立了Saccharomyces cerevisiae作为直接AA发酵宿主，识别出β-丙氨酸途径为最有前景的路线，将AA耐受性线粒体基因ACH1和ETR1相关联，并在ACH1敲除工作（降低了AA降解）后于批量摇瓶实验中达到约30 mg/L AA——这是可再生AA生产的早期基础平台。
  • EPA框架： 在美国生产或投放市场的生物基丙烯酸及其酯受标准EPA工业化学品（TSCA）审查管辖，在涉及生物乙醇衍生原料时还需遵循可再生燃料相关的原料核算；市场上已有的商业化丙烯酸酯（Arkema/BASF生物基EA）通过常规TSCA化学品名录渠道处理。
欧盟

欧洲是唯一实现工业规模商业化生物基丙烯酸酯生产的地区，锚定于法国和德国，drop-in生物乙醇制丙烯酸乙酯已在两家大型化学品基地替代其化石对应物。

Arkema、BASF、REACH#

  • Arkema（法国科隆布；生产位于Carling）： 于2024年10月在其Carling丙烯酸单体装置上线了完全由生物乙醇生产的生物基丙烯酸乙酯，达到40%生物碳含量（BCC），并根据IPCC 2021 GWP100假设实现最高30%的产品碳足迹（PCF）降低；该上线建立在2023年一项旨在将Carling基地Scope 1和Scope 2排放削减约20%的投资基础之上。
  • BASF（德国路德维希港）： 于2024年8月将其整个丙烯酸乙酯产品组合切换为生物基规格，随后于2026年3月与Avery Dennison合作推出可再生 attributed 的Butyl Acrylate RE和2-Ethylhexyl Acrylate RE（在BASF弗里波特（德克萨斯州）基地使用可再生电力生产），并于2026年7月扩展了其经认证的biomass-balanced建筑涂料添加剂组合。
  • REACH框架： 在欧盟生产或投放市场的生物基丙烯酸和丙烯酸酯受REACH化学品注册、评估和授权管辖，与监管其化石对应物的制度相同。
中国

截至2026年，尚无中国公司作为专门的生物基丙烯酸商业化生产商获得来源确认；所查询的两家主要中国候选企业（吉林博达生化，一家生物基化学品公司，以及浙江瑞晟化工）仅返回了通用的生物基ABS市场报告和不相关的供应商列表——未确认任何公司特定的生物基丙烯酸或生物基丙烯酸酯产品覆盖。

研究空白、NDRC/MIIT石化政策#

  • 研究空白： 这一时期中国工业生物技术报道侧重于发酵法长链二元酸、乳酸和生物基聚酰胺（凯赛生物的Taijin戊二胺项目），而非专门的生物基丙烯酸生产商；传统丙烯氧化法生产丙烯酸仍是已确认的国内路线。
  • 监管路径： 如果生物基丙烯酸或丙烯酸酯产品进入中国市场，工业化学品注册将通过标准的MIIT/NDRC石化行业渠道进行，而非专门的生物技术路径，与更广泛的石化集群保持一致。

6 · 资金：招标与资助

资助DEVCOM 陆军研究实验室基础研究广泛机构公告
Dept of the Army -- Materiel Command · 美国
2027年11月20日
400 天
资助2026财年国防部竞争性研究激励计划（DEPSCoR）——研究合作（RC）
Air Force Office of Scientific Research · 美国
2027年4月5日
171 天
资助以多样化作物和价值链创新提高农民收益和韧性
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助探索通向循环经济的路径
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助环境研究前沿探索2026
UKRI · 英国
2026年11月12日
27 天

7 · 技术栈与创新

该技术栈涵盖两条截然不同的可再生AA价值链：朝分子本身方向的微生物发酵（仍为商业化前阶段），以及生物乙醇供料的drop-in丙烯酸酯生产（已商业化）。

  1. β-丙氨酸途径3-HPA发酵（3-Hydroxypropionic Acid Fermentation）：
    • Cargill 2026年1月的Nature Communications论文使用遗传工具箱（附加体质粒、启动子/终止子文库、多重CRISPR删除、landing-pad多拷贝整合）改造了Issatchenkia orientalis SD108，识别出β-丙氨酸途径为最优；PAND（天冬氨酸脱羧酶）在多达八拷贝整合时为限速步骤，平衡的PYC（丙酮酸羧化酶）和AAT（天冬氨酸转氨酶）将碳流向低pH下的3-HPA推进。
  2. 直接酵母丙烯酸发酵（Direct Acrylic Acid Fermentation）：
    • Genomatica 2026年3月的Microbial Cell Factories论文确立了Saccharomyces cerevisiae作为直接AA生产宿主，识别出β-丙氨酸途径为最有前景，将AA耐受性与线粒体基因ACH1和ETR1相关联，并在ACH1敲除（降低AA-CoA积累和AA降解）后于批量摇瓶实验中达到约30 mg/L AA。
  3. 生物乙醇衍生drop-in丙烯酸酯（Bioethanol-to-Acrylate Route）：
    • Arkema 2024年10月的Carling上线和BASF 2024年8月的产品组合切换都通过用生物乙醇替代化石衍生丙烯原料来生产drop-in生物基丙烯酸乙酯，得到分子结构相同的酯，具有可验证的生物碳含量（Arkema为40% BCC）和量化的碳足迹降低（最高30% PCF）。
  4. 中试到商业化规模化（Bio-Acrylic Acid Scale-Up）：
    • Cargill和Genomatica共同面临的技术挑战是将实验室每升毫克级滴度推进到替代大宗丙烯酸市场中化石丙烯所需的吨级生产规模和成本地位——而商业化drop-in丙烯酸酯生产商（Arkema、BASF）已通过生物乙醇路线跨越了这一差距。

来源 4 · 0 独立来源 · 4 生产商网站

生产商自有网站 4

  1. Cargill 生产商 核实于 2026-05-31 · 未保存链接
  2. Genomatica 生产商 核实于 2026-06-24 · 未保存链接
  3. Arkema 生产商 核实于 2026-03-04 · 未保存链接
  4. Basf 生产商 核实于 2026-07-13 · 未保存链接