21世纪以来，欧盟生物经济及产业的发展主要受政策驱动。在2003—2011年的初探发展阶段，欧盟生物经济发展战略已初具雏形，由于欧盟对石油天然气等化石能源的对外依存度很高，此时产业发展重点主要聚焦在生物质能源/燃料领域。2012—2017年，随着《欧洲生物经济的可持续创新发展》以及《生物经济之道：欧洲工业生物技术繁荣发展路线图》等政策的陆续出台，欧盟生物经济及产业发展战略经历了从宏观到专精、从全面发展到重点突破的过程，其生物产业布局及技术研发方向也更加明晰，形成了包括生物质能源/燃料、生物基化学品、生物基塑料、生物表面活性剂和源自CO2的生物基产品五大方向在内的发展布局。
2018年以后，随着气候变化、粮食安全等问题愈发凸显，欧盟对生物质能源、生物基产品的发展目标也更为清晰且激进，如在修订的《可再生能源指令（REDⅡ）》中将2030年可再生能源在欧盟总能源消费量中的占比由32%提升至40%、可再生燃料在运输部门的占比需达到26%；在《欧盟绿色航空燃料法规》中规定可持续航空燃料（SAF）的掺混比例将从2025年的2%逐步提升至2050年的70%。至此，欧盟生物经济及产业发展驶入快车道。
根据生物产业联盟和欧洲生物化学发布的报告数据推算，2022年欧盟生物经济总量接近3万亿欧元，其中生物产业对欧盟生物经济的贡献总额超过9000亿欧元，约占欧盟GDP总量的5%。欧洲目前有近2400家以生物基为原料的生产企业，主要涉及造纸、林业、纺织、生物医药、生物基化学品/材料以及生物质能源/燃料等行业。其中，木制品、造纸、生物医药、生物质能源/燃料行业是欧盟生物产业的支柱，占比超过80%。此外，纺织及生物基化学品/材料的占比分别约为9%和8%。由于木制品、造纸及生物医药行业并非石化行业的关注重点，因此本文主要围绕生物质能源/燃料和生物基化学品/材料2个行业开展分析研究，全文欧盟统计口径为欧盟＋英国。
为摆脱化石能源的自然约束，欧盟已及早布局并大力推动生物质能源/燃料的发展。作为保障其能源安全的重要组成部分，生物质能源约占欧盟可再生能源的60%。其中，生物柴油是欧盟最重要的生物燃料，约占其运输部门生物燃料市场份额的76%，其余主要为生物天然气、生物航煤等。
近年来，欧盟柴油的消费量虽有所下滑，但仍占到石油产品总消费的近50%。在道路交通领域，几乎全部的重型卡车和90%的出租车均使用柴油，法国、西班牙、比利时和挪威等国家的柴油乘用车市场份额甚至超过70%。在欧盟绿色低碳发展的大环境下，发展生物柴油替代传统燃料已成为实现交通领域脱碳的重要手段，目前欧洲大部分国家规定的生物柴油掺混比例为5%~10%，仅瑞典、芬兰和挪威3个国家在20%左右。
从原料结构看，生物柴油的原材料种类繁多，主要包括玉米油、大豆油、菜籽油、棕榈油等植物油以及动物油、微生物油脂、餐饮废余油（UCO）等。由于欧盟菜籽油产量高，且与其他生物柴油原料相比，低温稳定性更好，因此欧盟约41%的生物柴油以菜籽油为原料，其次为UCO，占比约25%。棕榈油是一种间接土地使用变化风险较高的油脂，作为生物柴油原料颇具争议，目前法国、德国、奥地利、比利时等国家已明确限制其作为生物柴油的原料，近年来占比已逐渐减少。
从供需情况看，欧盟是目前全球最大的生物柴油生产和消费地区，产能超过2300万吨/年，其中西班牙和德国产能较大。2022年初，受俄乌冲突、地缘政治以及国际油价高位运行等因素影响，欧盟生物柴油需求量仍持续增长。
如图1所示，据美国农业部统计，2022年欧盟生物柴油产量和消费量分别增至1546万吨和1761万吨，全球占比分别为31%和35%。其中德国、法国、西班牙、英国和意大利在欧盟总消费中的占比分别约为18.8%、17.5%、10.2%、7.8%和7.5%。2020年前欧盟多以发展第一代生物柴油（脂肪酸甲酯）为主，2020年后，与化石柴油结构更为相似的第二代生物柴油（烃类）开始发展，由于其在同一工艺下可灵活转产为SAF，因此，生产第二代生物柴油/SAF将成为未来欧盟新建装置及技术研发的主要发展方向。按照最新修订的《可再生能源指令（REDⅡ）》等相关政策要求，预计到2030年欧盟生物柴油需求量将超过3000万吨。
欧盟是目前全球最大的沼气生产地，约占全球产量的2/3以上，主要原料来源是畜禽粪便、农作物秸秆和有机废弃物等。沼气经简单净化处理后可直接用于发电，或经提纯制备成生物天然气，其热值等特性与天然气相当，可替代传统天然气用于供暖、发电（热电联产）、车用燃气（压缩天然气）以及化工原料等领域。从供需情况看，欧盟是全球最早开发生物天然气产业，并率先实现商业化运营的地区，其生物天然气产量多年来始终保持在全球总产量的近60%。如图2所示，2022年欧盟生物天然气产量接近40亿立方米（相比2018年增长约45%），共有1222家生物天然气生产厂，其中约77%的工厂并入了运输和供电网络。
在《欧洲绿色新政》等多项政策的指引下，欧盟生物天然气产业于2020—2022年实现了爆发式增长，期间有超过330家新的生物天然气工厂投运，年均增长率约17%，增幅较大的国家有法国、丹麦和德国，其中法国和丹麦合计占欧盟生物天然气产量增量的近2/3，法国已成为继德国之后欧盟第二大生物天然气生产国，丹麦和英国分别位列3、4位，这4个国家合计占欧盟生物天然气总产量的70%以上。在俄乌冲突爆发后，欧盟随即在REPowerEU计划中提出将投入830亿欧元用于持续扩大生物天然气生产，预计2030年，欧盟生物天然气产量将增加近10倍至350亿立方米，届时生物天然气将占到欧盟天然气消费总量的10%；2050年，该占比将进一步提升至30%~40%。
从发展模式看，主要包括以德国为代表的热电联产模式和以瑞典为代表的车用燃气模式，这2个国家已成为目前全球生物天然气产业技术发展最成熟且政策配套较为完善的地区。据统计，德国不仅是全球沼气厂数量最多的国家，也是欧盟生物天然气生产和利用规模最大、商业化利用最成熟的国家，其沼气及生物天然气在德国可再生能源中的占比高达16.8%。2022年德国约有9600余座沼气项目，其中有254座能够提纯为生物天然气并入城市燃气管网，其生物天然气产量约占德国天然气总用量的20%以上，发展利好因素主要是德国的热电联产机组可获得长达20年的高额上网电价补贴。而瑞典则是通过出台车辆税免征、超级环保汽车补贴以及车辆受益税减免等优惠政策以推动生物天然气用作车用燃料。
截至目前，瑞典约有205座CNG加气站在运，其中约95%可提供生物天然气用作交通燃料。近年来，随着欧洲各国将生物天然气用作车用燃料的占比逐年提升，预计到2030年生物天然气在欧盟汽车燃气消费总量中的占比将提升至40%。
欧盟高度重视SAF领域的发展，已出台《可持续航空燃料法案》等一系列政策法规，通过采取明确添加比例、碳配额收紧以及税率优惠等方式来加快SAF的推广及使用。
从供需情况看，截至2022年，欧盟共有12座SAF生产装置在运，拟建及在建装置约22座。虽然欧盟已成为全球推动SAF最积极的区域，但其实际产量依然有限，2022年SAF总产量约24万吨，供应量不足航空燃油总需求的1%。目前，全欧洲境内具备长期提供SAF服务的机场共14座，且集中分布在英国、德国和西班牙3个国家，预计未来将会有30余座机场具备SAF供应能力。
欧洲航空安全局依据2023年5月欧盟议会提出的SAF使用目标（从2025年开始，欧盟机场提供的燃料中SAF比例为2%，2030年6%，2035年20%，2050年70%）进行建模统计分析，预计到2040年和2050年，欧盟对航空燃料的总需求将分别达到4600万吨和4500万吨。按照2040年和2050年从欧盟机场出发的航班消耗的航空燃油分别添加约30%和70%SAF进行估算，欧盟对SAF的年需求量分别约为1380万吨和3100万吨，预计可分别实现29.3%和67.6%的碳减排。
从技术发展趋势看，以动植物油脂或UCO等油脂类为原料的油脂加氢（HEFA–SPK）工艺作为目前商业化应用最成熟且生产成本最低的工艺技术，预计2030年前仍将是SAF生产的主流工艺（占有率约34.8%），随着其他技术的不断成熟及成功应用，预计2050年HEFA–SPK工艺占比将降至约6.5%。以农林废弃物和城市有机生活垃圾为原料的生物质气化费托合成（FT–SPK和FT–SPK/A）工艺虽已实现少量商业化试飞应用，但与醇制油（ATJ–SPK）工艺应用情况相似，二者均受制于高昂的设备投资成本以及工艺流程长等不利因素，目前市场应用率不高。如图3所示。电转液合成燃料（PtL）工艺是利用可再生电力和非化石CO2等为原料来生产SAF，具有温室气体足迹低、需水量低以及产量高等诸多优势，将成为未来可持续绿色低碳发展的新兴技术，占有率也将由2030年的13.0%提升至2050年的44.5%。
未来，随着各项技术的优化升级和制约瓶颈的不断突破，预计到2030年，ATJ–SPK与HEFA–SPK将共同成为欧盟SAF生产的主流工艺；到2040年，主流工艺则以FT–SPK及FT–SPK/A、ATJ–SPK和PtL为主；到2050年，PtL技术将成为主流，而FT–SPK及FT–SPK/A和ATJ–SPK技术的市场占有率则将维持在20.5%左右。
得益于欧盟多年来碳交易机制、碳定价政策以及生态标签等政策的引导，生物基产品消费已得到欧盟社会各界的高度认可。作为全球第二大生物基化学品/材料消费市场，推算2022年欧盟生物基化学品及下游产品产量超过550万吨，约占整个欧盟化学品市场份额的3.0%（石油基产品约占97%）。截至目前，欧盟总计开发约305种生物基产品，其中有208种产品具有商业化前景（技术成熟水平≥8），具有代表性的产品超过50种。糖/淀粉和农作物/废弃油脂等是欧盟生物基产品的主要生产原料。
按照应用领域划分，主要包括生物基平台化学品、塑料、溶剂、表面活性剂等10类产品（不含生物燃料），其中表面活性剂、个人护理产品中生物基产品比重最高，分别占50%和44%，而生物基平台化学品由于技术成熟度较低，占比仅为0.3%。未来，在欧盟绿色低碳发展政策的持续影响下，对生物基产品及材料的需求仍将不断提升，预计到2025年欧盟整个生物基化学品市场复合年均增长率将维持在3.6%，其中生物基平台化学品和胶黏剂领域将实现较快增长。2022年欧盟10类关键生物基化学品市场概况如表1所示。
生物基表面活性剂是欧盟10类关键生物基化学品中产量最大的一种，2022年产量超过170万吨，消费量达到210万吨，在欧盟表面活性剂市场中的份额达到50%。与石油基表面活性剂相比，生物基表面活性剂不仅具有毒性更低以及可生物降解等环境友好的特点，还兼具更强的表面/界面活性以及高耐热稳定性等特性。其中，鼠李糖脂和槐糖脂等糖脂类产品用量最大，其次为脂肽类和磷脂类产品。从发展趋势看，巴斯夫、科莱恩、赢创等欧洲化工巨头均投入大量资金发展生物化工产业，现已研发出多种新型生物基表面活性剂，预计未来欧盟生物基表面活性剂市场仍有一定发展空间，复合年均增长率将维持在4%左右。
欧盟是全球第二大生物基塑料生产基地，2022年产能已达到58.7万吨/年，约占全球产能的26.5%，产量约为40.0万吨，但仍不足欧盟整个塑料市场份额的1%。目前，欧盟生物基塑料产品主要包括生物聚丙烯、生物聚乙烯、淀粉基塑料和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯等，这4种产品合计占欧盟生物基塑料产量的75%。从发展趋势看，欧盟新“禁塑令”（即《生物基、可生物降解和可堆肥塑料的政策框架》）对生物基可降解塑料的应用场景、标注方式、合规要求等方面，均明确提出更为审慎的要求[28]。因此，预计未来几年欧盟生物基塑料的发展将趋缓，各家公司也将在维持现有产能的基础上保持观望态度，预计产能复合年均增长率在3%左右。
生物基平台化学品可用于生产石化下游产业链上的多种产品。按照产业链划分，以乙酸和乙酸酐为代表的C2产业链产品，2022年推算其产量分别约为3.59万吨和1.46万吨；以丙二醇、1，3–丙二醇、乳酸和环氧氯丙烷为代表的C3产业链产品，2022年产量分别约为2.93万吨、1.17万吨、9.44万吨和5.27万吨。其余则是以乙烯、乙二醇和癸二酸为代表的仅在欧洲消费但不在该地区生产的生物基平台化学品，不生产该类产品的主要原因是其利润空间较低以及与欧盟绿色低碳发展政策相悖。总体而言，虽然目前欧盟生物基平台化学品仅占石化产品份额的0.3%，受技术成熟度较低的瓶颈问题制约，但在技术进步和下游产品需求不断扩张的推动下，预计未来欧盟生物基平台化学品的复合年增长率将超过9%。
多年来，欧盟生物产业发展成效显著，现已成为全球最大的生物柴油生产和消费区、第二大生物天然气生产区和推动SAF商业化应用最激进的地区，同时还拥有全球第二大生物基化学品消费市场。未来，在一系列生物经济及产业发展政策的持续影响下，欧盟生物产业将重点发展以下领域：一是大力发展生物质能源，以加快实现绿色低碳转型并应对能源需求危机；二是专注发展生物基化学品及材料，以替代部分石油基产品并加快转向低碳经济发展模式。
为紧跟生物经济发展的时代浪潮，我国也提早布局并高度重视生物产业的发展，2022年首部出台的《“十四五”生物经济发展规划》明确提出将生物制造作为我国战略性新兴产业发展方向。近年来，我国生物经济已取得快速发展，产业规模逐步扩大、体系日趋完善，在政策支持、应用领域、企业数量和平台建设等方面已取得长足进步，实现了CO2人工合成淀粉、CO2人工合成葡萄糖和脂肪酸、生物基尼龙替代化石基尼龙等技术的突破性进展，但总体而言在技术研发和市场应用方面仍处于起步发展阶段。
通过全面分析研究欧盟生物经济及产业发展的经验做法和取得成绩，发现我国与生物经济及产业发达的国家和地区相比仍还有一定差距。为使我国生物产业发展按下“加速键”并营造良好的发展环境，提出以下建议：
一是持续强化政策统筹管理，引导生物产业发展提质增速。重点加强生物制造及产业发展的顶层设计，在政策法规引领产业发展上持续发力，逐步构建起生物经济发展“1＋N”政策体系，统筹建立全国生物产业区域协同、优势互补、创新发展新格局，进而为我国生物产业的可持续发展提供不竭动力。
二是高度重视合成生物学发展，破解生物技术发展瓶颈问题。持续加强合成生物学技术的理论研究，重点关注生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术的研发和创新。通过加强与工程技术、数字技术、区块链等学科的交叉融合，逐步破解制约合成生物学技术发展的关键瓶颈问题，进而加快推动合成生物学技术在农业、医疗、能源供应以及新材料开发等领域的探索应用。
三是加快推进创新平台建设，构建高效协同发展模式。未来应结合“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”的战略需求，持续部署和重点支持学科交叉、综合集成的新型生物技术创新平台建设。进一步统筹优化现有资源配置，鼓励高校、科研机构和企业间加强合资合作，充分运用好多种调控手段与政策杠杆，以促进跨部门、跨领域、跨区域的平台合作与技术帮扶，形成共建共享、相互交流、协同创新的新业态发展模式。
