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研究一下可降解塑料
木头湖说
买买买的老股民
2022-08-09 22:03:29

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金股中的海优新材、宁波韵升双双凸凸
上周四发文提到过可降解塑料,这些天也看了一些资料,今天就顺便简单整理分享一下:

塑料是重要的有机合成高分子材料,与合成橡胶、合成纤维并称为三大高分子材料,全球年产量已经达到亿吨级规模。塑料的大规模生产与使用,最早可以追溯至20世纪初;随着人类社会的发展,塑料凭借其低廉的成本和良好的性能,成为金属、木材等天然材料的优良替代品,渗入了人类世界的各个缝隙。

根据欧盟统计局的数据,2020年度全球塑料的产量已经达到3.67亿吨,而根据欧洲生物塑料协会统计,2020年度全球可生物降解塑料的产能为122.59万吨,相比之下,可降解塑料的产量尚未达到全球塑料产量的1%,仍属于新兴材料。

按照降解途径与机制,可降解塑料可以分为光降解塑料、热氧降解塑料和可生物降解塑料三类,本文说的可降解塑料均为可生物降解塑料。

传统塑料存在的问题:

传统塑料无法降解,因此必须为其构建一整套塑料回收、分类和处理机制体系,即便如此,其制品最终必须通过焚烧或填埋的方式处置,从而引发对土地、空气和水体的污染、增加火灾和有害生物隐患,以及塑料微粒通过食物链在生物体内聚集等一系列问题。

此外,从原料来源看,传统塑料大多源于石油,而石油是不可再生资源,面临存量减少、价格波动剧烈等问题。因此,传统塑料的大规模生产和使用,会直接引发各种长期的、深层次的环境问题。

可降解塑料发展驱动力:

传统塑料问题多归多,由于现阶段可生物降解塑料的成本明显高于传统塑料,因此从经济实惠角度很难让消费者和企业主动使用可降解塑料。

现阶段,“限塑禁塑”政策的推行是可降解塑料发展的主要驱动因素

国外方面:

美国、意大利、法国等欧美国家于2011年前后就陆续出台了“限塑禁塑”政策,出台时间早,政策力度较强;此外,这些国家逐步完善了堆肥设施等生物降解塑料的配套设施,为生物降解塑料的大规模应用提供了基础建设支持。此外,2018年开始,澳大利亚、印度、蒙古等国也陆续出台了“限塑禁塑”政策。

另外,2017年7月,我国颁布了《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》,阻断了欧美等国家采用出口方式处理自身塑料废物的重要途径,导致大量“洋垃圾”滞存,倒逼各个国家寻求废弃塑料处理的解决方法,加速了欧美国家应用可降解塑料的进程。

根据IHSMarkit数据,欧美在全球生物降解塑料消费量中占比高达55%。

国内方面:

2020年1月,国家发改委和生态环境部出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,明确了“限塑禁塑”的具体时间表,对可降解塑料在国内的应用起到了极大的促进作用。

此项规定是全国范围的禁塑限塑,分2020年、2022年、2025年三个时间段完成任务目标。其中不可降解塑料袋和一次性塑料餐具为主要禁止和限制目标,这两个领域有望率先激发可降解塑料行业的需求。


随后国家层面又有多项禁塑限塑政策出台:

2020 年7 月,国家发改委等九部门联合发布《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》,明确禁限不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、一次性塑料吸管等一次性塑料制品的政策边界和执行要求。

2020年12 月,国家发改委等九部门再次联合发布《关于加快推进快递包装绿色转型的意见》,重点指向快递包装领域的禁塑。

2021 年 7 月,国家发改委发布《“十四五”循环经济发展规划》,提出因地制宜、积极稳妥推广可降解塑料,加快快递包装绿色转型推进行动。

2021 年 7 月,商务部就《一次性塑料制品使用、报告管理办法(征求意见稿)》公开征求意见,核心思想是国家鼓励和引导减少使用、积极回收一次性塑料制品,推广应用可循环、易回收、可降解的环保替代产品。

地方层面,我国各省市也相继颁布加强塑料污染治理的相关法规文件,不在赘述。

可降解塑料分类:

经过多年发展,可降解塑料逐渐形成了“生物基可降解塑料”和“石油基可降解塑料”的两大类型,前者包括PLA(聚乳酸)和PHA等,后者包括PBAT、PBS和PCL等。



除上述可降解塑料材料外,还有一类以淀粉为填料添加于传统不可降解塑料的材料,这是以可降解塑料代替不可降解塑料发展过程中的产物。但此类塑料仅能实现“崩解”,即材料物理断裂为极其细小的碎片,而无法实现聚合物在分子链层面断裂导致的“降解”。材料崩解后的塑料碎屑仍会长期存在于环境中,且体积小,更具隐蔽性,从而成为更难清理的固废污染物。

在材料性能和市场价格方面,商业化应用规模较大的可生物降解塑料与几种典型的传统塑料比较情况如下:



PHA由于技术难度高,工业化程度低等原因售价较高,在可降解塑料中暂不具备竞争力。

PBS树脂由于国内丁二酸产能较少导致成本较高,PCL的熔点过低导致其耐热性较差限制了应用范围,同时PBS和PCL的价格也是大幅高于PLA和PBAT 。

PLA在硬质材料领域占据绝对优势。对比PLA和PBAT材料,PLA材料强度高,耐热性好且具备较好的水汽阻隔性能,而PBAT材料则延伸率较高,两者优势互补,未来的可降解市场是PLA和PBAT共存的时代。

相比之下,“生物基可生物降解塑料”的原料来源于自然产物,从而在原料端使塑料材料的制造摆脱对不可再生资源的依赖,减少石油基塑料生产过程中产生的污染,更有利于缓解人类社会发展与自然环境保护的矛盾,实现人类经济社会的可持续发展。因此,PLA是目前最具前景的可降解塑料品种之一。

从可生物降解塑料的市场对比情况来看,近几年,具有代表性的可生物降解塑料全球产能情况如下:

从上表也可以看出,近年来,可生物降解塑料总体处于快速增长期,且PLA(聚乳酸)是产能占比较高、增长较快的材料,是当前可生物降解塑料中的主流材料。

PLA(聚乳酸)产业分析

聚乳酸行业上游行业为玉米、甘蔗、甜菜等高糖农作物种植业及深加工行业,主要承担将农作物中提取的淀粉糖、蔗糖通过发酵制成乳酸,作为制造聚乳酸原料的产业环节;

聚乳酸行业的中游为聚乳酸的生产制造,主要承担以乳酸为原料制成纯聚乳酸,以及将纯聚乳酸进行复合改性以满足下游加工需求的产业环节;

聚乳酸下游应用主要是替代部分传统塑料,目前聚乳酸已广泛应用于食品接触级的包装及餐具、膜袋类包装材料、纤维、织物、3D打印材料等产品和领域,在医疗辅助器材、汽车配件、农林环保等领域也具有较大的发展潜力。

玉米环节分析:

国内生产乳酸所使用的发酵底物为从玉米等农作物中提取的淀粉糖。因此,以玉米为主的农作物种植业是聚乳酸产业链的最上游行业。

从玉米的总体供应情况来看,2011年以来,作为近年国内最主要的粮食之一,我国玉米产量占粮食总产量的40%左右。国内玉米产量从2011年的2.11亿吨增长至2015年的2.65亿吨之后,逐渐回落并稳定在2.60亿吨左右。相比之下,我国玉米的进口数量较少,2012-2019年玉米进口数量总体保持在300-500万吨,均在进口配额以内;2020-2021年,受国内饲料及医用酒精需求增加的影响,玉米进口数量增至1130万吨和2835万吨,但与国内产量相比仍然较小。

因此,从国内外玉米的长期供应情况来看,我国玉米的供应量将总体保持稳定。

从需求端来看,玉米消费的用途主要包括饲用消费及工业消费,2018年以来,我国玉米年消费量在3亿吨左右,其中50%左右用于饲用消费,30%左右用于工业消费。

从玉米的供需情况来看,近年来我国玉米总体处于需求略大于供给的紧平衡状态,其中玉米的工业消费占比不高。国家对饲料中玉米豆粕进行减量替代的工作方案的推进,将在一定程度上限制玉米在食品用途方面的占比,为其工业消费留出较大的增长空间。这一发展趋势能够对聚乳酸的上游原材料供应起到一定的保障作用。

一句话总结:上游玉米供需紧平衡,原料供应并不宽松,预期上涨的玉米价格会对PLA(聚乳酸)发展造成不利影响。

乳酸环节分析:

从产能来看,全球乳酸行业经过数十年发展,淘汰了一批产能不足,产品质量较差的生产企业,行业集中度较高,目前全球的乳酸年产能约80万吨,其中,只有光学纯度达到聚合级别的高光纯乳酸才能用于生产聚乳酸。目前或未来三年内,具备高光纯乳酸生产能力的主要企业如下:


上述企业自建下游聚乳酸生产线的情况如下:

根据上述现有产能及规划情况,丰原生物、普立思及联泓新科的乳酸供应量与其自身聚乳酸产能的原材料需求量基本相互匹配;金丹科技高光纯乳酸产能总体高于其自有聚乳酸产线的原材料需求,其生产的高光纯乳酸会部分供应其自建的丙交酯或聚乳酸生产线后外售。按乳酸投料聚乳酸的单耗1.5左右推算,扣除为自身聚乳酸产能做配套的高光纯乳酸产能后,国内可供对外销售的高光纯乳酸的现有年产能超过18万吨,未来 3 年内新增投产且可供对外销售的高光纯乳酸产能预计超过47万吨,即未来 3 年内国内可供对外销售的高光纯乳酸的总年产能有望超过65万吨。

乳酸的下游应用领域主要包括食品添加剂、聚乳酸、医药等产品的生产,根据 IHS Markit 数据,用于聚乳酸生产的乳酸消费占比达到37.60%,预计2023年,聚乳酸在乳酸市场中的消费占比将提高到44.30%,超过食品添加剂领域,成为乳酸的第一大下游市场。在未来,随着聚乳酸生产线的投产建设,泰国、中国等地区的乳酸消费将快速增长。

聚乳酸环节分析:

目前,全球有多家企业已实现和已规划聚乳酸生产业务,各家对聚乳酸生产工艺的掌握及生产线建设进度有所不同。根据公开披露资料及市场情况,在产品技术方面,已实现或已规划聚乳酸生产业务的主要企业对“两步法”工艺量产技术的掌握情况如下:

其中,全球已掌握“乳酸—丙交酯—聚乳酸”完整“两步法”工艺的企业情况如下:

掌握“两步法”部分工段工艺技术的企业:

其他企业:


综上所述,目前已完整掌握“两步法”工艺并已实现稳定量产的企业为 NatureWorks、TCP、海正生物和丰原生物,已部分掌握“两步法”工艺并实现该部分工艺环节量产的企业为金丹生物、中粮生物,其他企业尚未实现“两步法”工艺稳定量产。

就目前情况而言,国内现有聚乳酸年产能不超过17.5万吨,考虑2020年以来市场上已无可大规模供应丙交酯的外部厂商,以“乳酸-丙交酯-聚乳酸”完整工段产能计算,国内现有聚乳酸有效年产能不超过15万吨,其中需要外购高光纯乳酸的主要为海正生物4万吨聚乳酸产能,按乳酸投料聚乳酸的单耗1.5左右推算,对应的高光纯乳酸需求量为6万吨左右;就未来3年情况而言,不考虑自产高光纯乳酸的金丹科技、丰原生物、普立思与联泓新科,国内需要外购高光纯乳酸的现有和规划聚乳酸产能约27万吨,按乳酸投料聚乳酸的单耗1.5左右推算,对应的高光纯乳酸需求量为41万吨左右。


总体来说,无论现在还是未来3年,国内高光纯乳酸的产能可以满足国内聚乳酸企业的原材料需求。在高光纯乳酸足量供应,国内聚乳酸企业产能逐步增长的影响下,国内聚乳酸企业的国内市场占有率从2020年度的24.96%增长至2021年度的47.38%。

下游应用分析:

在国内,关于“限塑禁塑”方面的政策不断出台。在法律法规及政策的引导下,结合聚乳酸在硬度、安全性和透明度等方面特性,包装及食品容器、餐具、一次性塑料用品、3D打印材料成为聚乳酸的主要应用领域;而对于膜袋类包装物、农用地膜等质地柔软的制品,通常需要将聚乳酸与其他材料进行共混,以满足这些制品的柔性需求。

在中性假设下,研究机构预计2025年PLA需求将达到170万吨,2021年至2025年年均复合增速将达到45%。

相关标的:

金丹科技、金发科技、联泓新科、聚石化学、三维股份、东华科技、海正生材(即将上市)等。


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