技术 · 生物化学与工业生物技术 / 平台化学品

生物合成丁二烯

生产1,3-丁二烯（合成橡胶和ABS塑料背后的C4单体）的可再生路线，采用两种竞争性化学工艺：生物乙醇催化转化为丁二烯（Axens/Michelin/IFPEN的BioButterfly、荷兰的ETB Global）以及甲烷气体发酵（BioVerde Tech与Unibio于2026年建立的合作伙伴关系）——两者均仍处于示范或早期中试阶段，截至2026年尚无经确认的中国或印度商业化生产商。

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

1 · 带来什么

全球每年生产约1500万吨1,3-丁二烯，几乎全部来自石化石脑油裂解，用于供应合成橡胶（轮胎用）和ABS塑料。Axens、Michelin和IFPEN的BioButterfly技术通过两反应器催化工艺将生物乙醇转化为丁二烯——乙醇首先在第一反应器中脱氢生成乙醛，随后与更多乙醇反应生成丁二烯——该工艺已在Michelin一处工厂的工业示范装置上运行三年，并已用所得生物基丁二烯生产轮胎；Michelin与Axens于2026年7月宣布就加快该技术部署展开讨论。总部位于荷兰的ETB Global拥有一项专利的单反应器工艺，可将生物乙醇直接转化为丁二烯，该工艺建立在此前与Trinseo合作探索用于绿色轮胎橡胶的纯化生物基1,3-丁二烯的基础之上。另一条化学路线于2026年4月出现，当时BioVerde Tech（美国休斯顿）与Unibio（丹麦罗斯基勒）宣布建立战略合作伙伴关系，将BioVerde的工程化甲烷氧化菌菌株与Unibio商业规模的U-Loop气体发酵反应器相结合，直接将甲烷转化为丁二烯及相关化学中间体——这是Unibio原本用于单细胞蛋白平台的一项初步应用。截至2026年，尚无中国或印度公司作为专门的生物基丁二烯商业化生产商获得来源确认。

生物合成丁二烯的关键方向包括：

生物乙醇催化转化为丁二烯（Ethanol-to-Butadiene Catalysis）： 在示范规模上将生物乙醇转化为丁二烯的两步脱氢/缩合化学工艺——Axens/Michelin/IFPEN的BioButterfly。
甲烷气体发酵制丁二烯（Methane Gas Fermentation to Butadiene）： 在商业规模气体发酵反应器中培养的工程化甲烷氧化菌菌株，将甲烷直接转化为丁二烯及其他化学中间体——BioVerde Tech与Unibio的合作。
一步法生物乙醇制丁二烯合成（One-Step Butadiene Synthesis）： 将生物乙醇直接转化为丁二烯的单反应器催化路线，是比两反应器BioButterfly工艺更简单的替代方案——ETB Global。
示范到商业化的规模化（Bio-Butadiene Scale-Up）： 将生物基丁二烯路线从每年数吨的示范装置推向轮胎和塑料制造商所需的产量——三家公司共同面临的瓶颈。

行业价值链#

[生物乙醇/甲烷原料] ──> [催化转化或气体发酵] ──> [丁二烯纯化]
                                                    │
                                       (副产品：生物氢、乙烯)
                                                    │
                                                    ▼
[商业化装置] <─── [轮胎/橡胶/ABS制造] <─────┘

价值链层级#

层级	描述	关键输入/输出
原料采购	采购生物乙醇（来自糖/淀粉发酵）或甲烷（天然气、沼气）作为碳原料	输入：生物乙醇或甲烷供应。输出：可供加工的原料流。
催化转化/气体发酵	生物乙醇经催化脱氢并缩合，或甲烷经工程化甲烷氧化菌发酵，生成粗丁二烯	输入：生物乙醇/甲烷、催化剂或微生物菌株。输出：粗丁二烯流。
纯化	粗丁二烯纯化至合成橡胶和ABS聚合所需的规格	输入：粗丁二烯。输出：聚合级1,3-丁二烯。
副产品回收	回收与丁二烯一同生成的副产品，如生物氢和乙烯	输入：转化尾气/副产物流。输出：可销售的副产品。
示范/中试运行	运行示范或中试装置以在有意义的规模上验证工艺经济性和产品质量	输入：聚合级丁二烯、装置运行数据。输出：已验证、可供放大的工艺。
商业规模化	从示范规模扩展到轮胎、橡胶和塑料制造商所需的产量	输入：已验证工艺、客户承购意向。输出：商业规模的生物基丁二烯供应。

该行业的跨领域技术：

两步脱氢/缩合催化（Ethanol-to-Butadiene Catalysis）： BioButterfly化学工艺在第一反应器中将生物乙醇转化为乙醛，随后在第二反应器中将其与更多乙醇缩合为丁二烯。
工程化甲烷氧化菌气体发酵（Methane Gas Fermentation to Butadiene）： 经工程改造以将甲烷转化为多碳化学中间体的微生物菌株，在商业规模气体发酵反应器（Unibio的U-Loop设计）中运行。
单反应器催化转化（One-Step Butadiene Synthesis）： ETB Global的专利工艺将两步BioButterfly化学工艺压缩为单一催化反应器。

2 · 替代什么 6 · 按行业匹配

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–	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
D2E2	以洗涤剂用酶实现低温洗涤，替代磷酸盐、额外表面活性剂和热水洗涤替代: 磷酸盐助剂（三聚磷酸钠）、部分化石基表面活性剂负荷，以及以化学和加热方式去除蛋白、淀粉和油脂污渍所需的高洗涤温度（60–90 °C）	CHEM
D1E–	以生物表面活性剂（鼠李糖脂、槐糖脂）替代清洁和工业配方中的石化表面活性剂替代: 清洁剂和配方中的石化表面活性剂——直链烷基苯磺酸盐（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、烷基酚聚氧乙烯醚（APEO，其代谢物壬基酚为内分泌干扰物）、溶剂型工业清洁剂；排入城市污水的表面活性剂负荷	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
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

3 · 如何实施 6 步

1
原料采购原料与材料
采购生物乙醇（来自糖/淀粉发酵）或甲烷（天然气、沼气）作为碳原料，如Axens/ETB Global的乙醇路线和BioVerde/Unibio的甲烷路线。
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.”
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 …”
India Glycols (NSE) 印度
✓ ISO 9001 7,500 MT/ 工业规模
“India Glycols Limited holds the distinction of being the only green petrochemical company of its kind and is the first and only in the world to have commercialized the production …”
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 …”
2
催化转化/气体发酵发酵与培养
生物乙醇经催化脱氢并缩合为丁二烯（BioButterfly两反应器工艺、ETB Global单反应器工艺），或甲烷在气体发酵反应器中经工程化甲烷氧化菌发酵（BioVerde/Unibio）。
谁能完成这一步自动匹配
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.”
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 …”
CHITOSE 日本
工业规模
“AI x BIOMANUFACTURING”
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.”
ScaleUp Bio 新加坡
10,000 L 中试规模
“ScaleUp Bio is a Singapore-based CDMO specializing in precision fermentation for food, nutrition, and specialty bio-based ingredients.”
3
纯化纯化与下游
粗丁二烯纯化至合成橡胶和ABS聚合所需的规格——该步骤已在Axens/Michelin示范装置三年运行中得到验证。
谁能完成这一步自动匹配
Advanced Enzyme Technologies (NSE) 印度
✓ ISO 9001 500 m3
“Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”
ScaleUp Bio 新加坡
10,000 L 中试规模
“Core capabilities span pilot-industrial fermentation and downstream unit operations (centrifugation, TFF, chromatography, solvent extraction, spray/freeze drying) with cGMP …”
SyncoZymes (Shanghai) 中国
1,200 tons 工业规模
“CRO/CDMO and Testing/Quality Research Services: Comprehensive contract research and development, analytical, and quality assessment capabilities with access to NMR, LC-MS, GC-MS, …”
Alfa Laval 瑞典
✓ ISO 9001
“Here we compare the three most common options: centrifugation, filtration and coalescence.”
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 …”
4
副产品回收
针对乙醇路线的行业报道指出了潜在副产品，包括生物氢和乙烯，这些副产品可在主要丁二烯产品流之外为更广泛的化学品链条增加价值。
5
示范/中试运行
Axens/Michelin/IFPEN的BioButterfly已在工业示范规模下运行三年，已生产出成品轮胎；BioVerde/Unibio的甲烷路线和ETB Global的单反应器工艺仍处于2026年宣布的更早期中试/合作阶段。
6
商业规模化合同生产（CMO/CDMO）
生产商必须从每年数吨的示范产量过渡到轮胎和塑料制造商所需的规模；Michelin与Axens在2026年7月的部署讨论正是针对这一步骤，而供应可靠性、认证和成本对三家公司而言仍是悬而未决的问题。
谁能完成这一步自动匹配
ScaleUp Bio 新加坡
10,000 L 中试规模
“ScaleUp Bio is a Singapore-based CDMO specializing in precision fermentation for food, nutrition, and specialty bio-based ingredients.”
SyncoZymes (Shanghai) 中国
1,200 tons 工业规模
“CRO/CDMO Services”
Lotte Chemical 韩国
工业规模
“Songdo CDMO Competition Begins - The Asia Business Daily — Lotte Biologics (not Lotte Chemical) is advancing its Songdo Plant 1 to GMP-Ready by November to enter Korea’s …”
Taiwan Sugar Corporation (TSC) 中国台湾
500,000 tons 中试规模
“It refines sugar (including refined white sugar, golden brown sugar, fine granulated sugar and invert sugar syrup), produces bio-based chemicals/biotech outputs (alcohol, …”

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

Unibio	丹麦	生产商	运营中
Toray	日本	生产商	运营中
LG Chem	韩国	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/机构	国家	主要产品/平台	技术特点	2026年状态
Axens	🇫🇷 法国	BioButterfly生物乙醇制丁二烯（与Michelin、IFPEN合作）	两反应器脱氢/缩合工艺，3年工业示范装置	commercial
ETB Global	🇳🇱 荷兰	专利单反应器生物基丁二烯工艺	一步法生物乙醇转化为丁二烯	pilot
Unibio	🇩🇰 丹麦	U-Loop气体发酵（甲烷制丁二烯，与BioVerde合作）	商业规模气体发酵反应器设计	commercial
BioVerde Tech	🇺🇸 美国	工程化甲烷氧化菌平台	甲烷生物转化为多碳化合物，已获美国专利	pilot

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

美国是甲烷发酵制生物基丁二烯路线的所在地，这是一项于2026年宣布的早期合作。

BioVerde Tech、EPA#

BioVerde Tech（美国德克萨斯州休斯顿）： 开发将甲烷转化为化学中间体和富含蛋白质生物质的工程化甲烷氧化菌菌株，持有多项已授权和申请中的美国专利，涉及甲烷生物转化为多碳化合物；2026年4月宣布与丹麦Unibio建立战略合作伙伴关系，将丁二烯作为该联合平台的首个化学应用目标。
EPA监管框架： 美国以甲烷或生物乙醇原料生产的生物基丁二烯，适用标准的EPA工业化学品监管，若涉及与可再生燃料挂钩的原料，还需遵循可再生燃料标准（Renewable Fuel Standard）框架，以及常规的TSCA化学品审查。

欧盟

欧洲既拥有最先进的生物基丁二烯示范装置，也拥有一种与之竞争的单反应器工艺，分别落地于法国和荷兰。

Axens、ETB Global、REACH#

Axens（法国吕埃-马尔迈松）： 与Michelin及法国石油研究院（IFPEN）共同运营BioButterfly生物乙醇转化丁二烯技术，该技术已在Michelin一处工厂的工业示范装置上运行三年，并已用于生产采用生物基丁二烯的轮胎；Michelin与Axens于2026年7月宣布就加快该技术部署展开讨论。
ETB Global（荷兰）： 拥有一项专利的单反应器工艺，可将生物乙醇直接转化为丁二烯，被定位为化石基原料的直接替代品，该工艺建立在2021年与Trinseo合作探索用于绿色轮胎合成橡胶的纯化生物基1,3-丁二烯的基础之上。
REACH监管框架： 在欧盟制造或投放市场的生物基丁二烯适用REACH化学品注册、评估与授权制度，与其化石基对应产品受同一制度监管。

中国

截至2026年，尚无中国公司作为专门的生物基丁二烯商业化生产商获得来源确认；所调研的两家主要中国候选企业（合成生物学化学品主要生产商凯赛生物Cathay Biotech，以及国有石化巨头中国石化Sinopec）均未显示出与公司相关的具体生物基丁二烯产品或项目报道——凯赛生物2026年经确认的新闻集中于一家与本主题无关的生物制药子公司，而中国石化经确认的动态则集中于常规石化乙烯产量。

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的重点是发酵类平台化学品整体（如乳酸、1,3-丙二醇），而非专门的生物基丁二烯生产商；传统的石脑油法及乙醇脱水法丁二烯生产仍是经确认的国内路径。
监管路径： 若生物基丁二烯产品进入中国市场，其工业化学品注册将通过标准的工信部/发改委（MIIT/NDRC）石化行业渠道，而非专门的生物技术审批路径。

6 · 资金：招标与资助

资助	环境研究前沿探索2026 UKRI · 英国	2026年11月12日 27 天
资助	保护生态系统并扩大生态修复规模的技术创新 European Commission · 欧盟	2027年9月22日 341 天
资助	将循环性纳入基于生命周期评价的建筑改造建模框架（Built4People 伙伴关系） European Commission · 欧盟	2027年9月15日 334 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	推进全球健康 Bureau of Global Health Security and Diplomacy · 美国	2027年2月14日 121 天

7 · 技术栈与创新

该技术栈涵盖两种截然不同的原料转化为丁二烯的化学路线：生物乙醇的催化转化，以及甲烷的生物气体发酵。

两步催化转化（Ethanol-to-Butadiene Catalysis）：
- Axens/Michelin/IFPEN的BioButterfly在第一反应器中将生物乙醇脱氢为乙醛，随后在第二反应器中将其与更多乙醇缩合为丁二烯——该工艺经过三年示范装置运行验证，其间已生产出成品轮胎。
工程化甲烷氧化菌气体发酵（Methane Gas Fermentation to Butadiene）：
- BioVerde Tech的工程化荚膜甲基球菌（Methylococcus capsulatus）菌株，部署于Unibio专有的立式U-Loop气体发酵反应器中，旨在将甲烷及其他低成本气态原料转化为丁二烯及相关化学中间体。
单反应器催化合成（One-Step Butadiene Synthesis）：
- ETB Global的专利工艺将生物乙醇转化为丁二烯的过程压缩为单一催化反应器——比两反应器BioButterfly化学工艺更简单的替代方案，该工艺建立在此前与Trinseo合作、面向绿色轮胎合成橡胶的基础之上。
示范到商业化的规模化（Bio-Butadiene Scale-Up）：
- 三家公司共同面临的技术挑战，是从每年数吨的中试/示范运行规模化至轮胎和塑料制造商所需的产量——Michelin与Axens在2026年7月的部署讨论中明确将此列为目标。

来源 4 · 0 独立来源 · 4 生产商网站

生产商自有网站 4

Axens 生产商核实于 2026-03-05 · 未保存链接
Etb global 生产商核实于 2026-06-26 · 未保存链接
Unibio 生产商核实于 2026-05-21 · 未保存链接
Bioverde tech 生产商核实于 2026-04-20 · 未保存链接