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技术 · 生物化学与工业生物技术 / 平台化学品

生物合成乙烯与生物环氧乙烷

由可再生生物质和捕获的碳生产世界上最普遍的石化基础结构单元。

风险: 低 工业化学生物炼制 US · EU · CN · IN 核实于 2026-06-24 · 8 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

乙烯是全球石化工业的基础构件，传统上通过高耗能的化石石脑油或乙烷蒸汽裂解来生产。生物合成乙烯及其关键衍生物生物环氧乙烷 (bio-EO) 则主要通过可再生生物乙醇的催化脱水制成。通过提供一种精确、化学上相同的“即插即用” (drop-in) 分子，生物乙烯使塑料、包装和表面活性剂行业能够积极地使其供应链脱碳，而无需重新设计下游制造基础设施。随着快速消费品 (FMCG) 品牌强制要求使用可持续包装，全球产能正在激增。

生物合成乙烯的关键方向是：

  1. 生物聚乙烯 (Bio-PE)： 聚合生物乙烯以制造用于包装的绿色塑料，每吨塑料可减少多达 3 吨二氧化碳排放。
  2. 生物环氧乙烷 (Bio-EO)： 氧化生物乙烯以生产绿色表面活性剂、乙二醇和用于纺织行业的 PET 树脂。
  3. 乙醇制乙烯 (EtE)： 优化催化脱水工艺，使其对第一代和第二代 (1G 和 2G) 生物乙醇的转化效率达到 99% 以上。
  4. 气体发酵： 利用工程微生物将工业废气直接转化为乙醇或乙烯前体。

行业价值链#

[原料] ──> [发酵] ──> [脱水] ──> [聚合]
                                  │
                              (平台化学品)
                                  │
                                  ▼
[消费品] <─── [制造] <─────┘

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
1. 原料采购采购甘蔗、玉米或工业二氧化碳。输入： 生物质、废气。
输出： 粗糖/气体。
2. 乙醇生产将糖或气体发酵成生物乙醇。输入： 粗糖/气体。
输出： 生物乙醇。
3. 催化脱水将生物乙醇转化为生物乙烯。输入： 生物乙醇。
输出： 生物乙烯气体。
4. 化学衍生化将乙烯氧化成生物环氧乙烷。输入： 生物乙烯气体。
输出： 生物环氧乙烷 (Bio-EO)、乙二醇 (MEG)。
5. 聚合合成绿色塑料和树脂。输入： 生物乙烯、MEG。
输出： 生物聚乙烯 (Bio-PE)、生物PET。
6. 下游制造生产包装和消费品。输入： Bio-PE、生物PET。
输出： 消费品。

该行业的跨领域技术：

  • 氧化铝/沸石催化： 专门的固体酸催化剂，可降低乙醇脱水所需的活化能。
  • 微生物气体发酵： 在连续生物反应器中部署产乙酸细菌，以将 CO2 和 CO 代谢为乙醇。
  • 质量平衡核算： REACH 和 ISCC 要求的严格可追溯性协议，以验证即插即用化学品的可再生含量。

2 · 替代什么 6 · 按行业匹配

D2E4以发酵和糖基平台化学品（乳酸、琥珀酸、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、生物乙烯和生物乙二醇）替代由石油和天然气制取的同类基础化学品
替代: 生产同类分子的石化路线——基于马来酸酐的琥珀酸和 BDO、基于丙烯醛/环氧乙烷的丙二醇、石脑油裂解乙烯和乙二醇，以及这些路线所用的危险中间体和催化剂
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–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
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

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    原料准备原料与材料配方与复配
    将农业生物质（如甘蔗或玉米）研磨并水解成可发酵的糖，或捕获工业 CO2 进行气体发酵。
    谁能完成这一步 自动匹配
    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 …”
    Avantium 荷兰
    ✓ ISO 9001 中试规模
    “Avantium develops and commercializes innovative technologies for the production of materials based on sustainable carbon feedstocks, i.e.”
    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.”
    Beijing Shougang LanzaTech 中国
    20 tons per day 工业规模
    “Sustainable feedstocks”
    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 …”
  2. 2
    生物乙醇发酵发酵与培养
    在大型厌氧生物反应器中用工业酵母或产乙酸细菌接种糖或废气，以生产燃料级生物乙醇。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Beijing Shougang LanzaTech 中国
    20 tons per day 工业规模
    “Beijing Shougang LanzaTech is a Chinese biomanufacturing company specializing in carbon capture, utilization, and storage (CCUS) by converting industrial waste gas into ethanol and …”
    Cathay Biotech 凯赛生物 (SSE 688065) 中国
    ✓ ISO 9001 115,000 tons 工业规模
    “四大核心技术方向：微生物代谢途径与高效工程菌构建、代谢调控与高效转化、发酵体系分离纯化、聚合工艺及下游应用开发”
    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.”
    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.”
    Jindan Lactic Acid 金丹科技 (SZ 300829) 中国
    ✓ ISO 9001 75,000 tons 工业规模
    “Henan Jindan Lactic Acid Technology Co., Ltd.（金丹科技，SZ300829）研发、生产和销售L-乳酸及乳酸盐（乳酸钠、乳酸钙）等发酵产品，产品用于食品、饲料、生物降解材料（PLA等原料）、工业与医药等领域；公司采用现代微生物发酵技术，拥有自研菌种育种体系及乳酸制备、提纯等核心工艺，并具备国家级研发平台与多项专利。公 …”
  3. 3
    催化脱水
    使生物乙醇汽化，并在高温反应器中使其通过加热的固体酸沸石催化剂，以脱去水分子。
  4. 4
    产品提纯纯化与下游
    对生成的气流进行洗涤、压缩和低温蒸馏，以获得 99.9% 聚合物级的生物乙烯。
    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).”
    Alfa Laval 瑞典
    ✓ ISO 9001
    “Here we compare the three most common options: centrifugation, filtration and coalescence.”
  5. 5
    下游衍生化纯化与下游
    将纯生物乙烯送入聚合反应器中制造生物聚乙烯，或在银催化剂上氧化生成生物环氧乙烷。
    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).”
    Alfa Laval 瑞典
    ✓ ISO 9001
    “Here we compare the three most common options: centrifugation, filtration and coalescence.”
  6. 6
    商业整合
    利用 ISCC PLUS 质量平衡认证来宣称减少了碳排放，将绿色塑料颗粒或生物表面活性剂运送给快消品 (FMCG) 制造商。

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

India Glycols (NSE)印度生产商运营中
LanzaTech美国生产商运营中
Beijing Shougang LanzaTech中国服务 / 咨询运营中
Clariant瑞士经销商运营中
Restrain英国生产商运营中
Avantium荷兰生产商运营中
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 / 机构国家关键产品 / 平台技术特点Status 2026
Braskem🇧🇷 巴西I’m green Bio-PE甘蔗乙醇制乙烯commercial
Technip Energies🇫🇷 法国Hummingbird EtE专有脱水催化技术commercial
LanzaTech🇺🇸 美国CarbonSmart 乙醇气体发酵制烯烃commercial
India Glycols🇮🇳 印度生物-EO 和 MEG绿色表面活性剂与纺织品commercial
Dow🇺🇸 美国可再生塑料即插即用化学品整合commercial
Sinopec🇨🇳 中国生物基化学品巨型规模的工业整合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

美国利用其庞大的玉米乙醇基础设施和尖端的生物技术生态系统，在替代性乙烯途径方面处于领先地位。

玉米乙醇优势、气体发酵、企业包销#

  • LanzaTech 创新： 扩大商业气体发酵工厂的规模，捕获钢厂排放物生产用于生物乙烯的乙醇。
  • 陶氏化学 (Dow) 合作伙伴关系： 与全球供应商合作，将大量生物聚乙烯整合到北美供应链中。
  • Cemvita 工厂： 对专门的微生物进行基因工程改造，使其直接从 CO2 和水中分泌乙烯，完全跳过了乙醇中间体。
欧盟

欧盟是世界上对石化脱碳监管最激进的环境，这推动了对生物环氧乙烷和生物聚乙烯的巨大需求。

REACH 合规、生物表面活性剂、技术许可#

  • Technip Energies (Hummingbird)： 将高效、专有的乙醇制乙烯 (EtE) 技术许可给全球化学品生产商。
  • Clariant Sunliquid： 推进 2G 纤维素乙醇平台，为可持续的欧洲化学品管道提供原料。
  • 欧盟塑料税： 对未回收的化石包装征收重额财务罚款，极大地刺激了生物基“即插即用”塑料的采用。
中国

中国正在向煤制烯烃的替代方案投入巨资，推动生物基平台化学品的发展，以提高工业自给率并实现碳达峰目标。

国内替代、巨型炼油厂、工业共生#

  • 中石化 (Sinopec) 巨型项目： 将生物乙烯生产整合到庞大的国有石化综合体中，以实现多元化并摆脱对进口石油的依赖。
  • 生物质动员： 利用国家庞大的农业残余物（玉米秸秆、小麦秸秆）作为第二代 (2G) 纤维素乙醇的原料。
  • 绿色制造指令： 国家指令迫使国内包装和纺织行业采用生物PET和生物PE。

6 · 资金：招标与资助

资助改善生物质流，发展可持续循环生物经济
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助碳农业创新与规模化
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助通过维修和翻新延长产品生命周期的能力建设
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助非赠地农学院能力建设资助计划
National Institute of Food and Agriculture · 美国
2026年11月10日
25 天

7 · 技术栈与创新

生产生物乙烯需要大规模的化学工程和高度稳定的催化过程。

  1. 催化脱水 (EtE)：
    • 乙醇的吸热脱水反应 (C2H5OH → C2H4 + H2O) 发生在 300–500°C 的流化床或固定床反应器中。
    • 先进的沸石和协同氧化铝催化剂可确保 >99% 的乙烯选择性，防止形成副产物二乙醚。
  2. 直接微生物合成：
    • 新兴的合成生物学方法利用含有乙烯形成酶 (EFE) 的工程蓝藻或大肠杆菌。
    • 使微生物能够直接将 CO2 和阳光转化为乙烯气体，从生物反应器中冒出以进行连续收集。
  3. 环氧乙烷 (EO) 合成：
    • 生物乙烯在 250°C 下通过银基催化剂进行直接氧化。
    • 生物环氧乙烷具有高反应性和爆炸性，在转化为稳定的乙二醇之前，需要复杂、严格控制的微通道反应器。

来源 8 · 0 独立来源 · 8 生产商网站

生产商自有网站 8

  1. Braskem 生产商 核实于 2026-05-19 · 未保存链接
  2. Dow 生产商 核实于 2026-06-11 · 未保存链接
  3. Lanzatech 生产商 核实于 2026-05-25 · 未保存链接
  4. Clariant 生产商 核实于 2026-06-22 · 未保存链接
  5. Technip energies 生产商 核实于 2026-06-16 · 未保存链接
  6. India glycols 生产商 核实于 2026-06-19 · 未保存链接
  7. Sinopec 生产商 核实于 2026-06-24 · 未保存链接
  8. Cemvita 生产商 核实于 2026-06-08 · 未保存链接