近期，1,4-丁二醇（BDO）市场进入下降通道，价格持续下跌，近两周平均每周跌1000元/吨，目前已逼近2万元大关口，且上游电石与顺酐均下跌，下游氨纶下跌。
此前于5月份宣布“成功研发的生物基BDO正式批量出口欧盟市场”的元利化学近日在一次业绩说明会表示，在“双碳”的大背景下，生物基材料产业发展将是必然趋势。生物基BDO与传统的石油基BDO不同，具有绿色环保、原料可再生、节能减排等优点，属于绿色环保型产品，符合当前国内外对低碳环保的要求。
不久前，金发科技也宣布将建设1万吨/年的生物基BDO项目，预计2023年12月底建成投产。
尽管当前生物基BDO的成本较石油基BDO高，但目前油价在高位，生物基BDO的技术竞争力优势显现。随着后期生产工艺的改进和产能的提高，生物基BDO成本必将随之下降并迎来广阔发展。
优势突出，可减少60%温室气体
作为一种用途广泛的工业化学品，BDO能够衍生出多种高附加值的精细化工产品，如THF、NMP、PBAT等。为摆脱上游原料卡脖子的窘境，目前多数投产PBAT的企业会顺带投产BDO，打造PBAT生产的全产业链。
目前，BDO大规模工业生产的主要生产工艺包括炔醛法（Reppe法）、顺酐加氢法、丁二烯法和环氧丙烷法，但这些传统生产工艺原料都是石油、天然气等不可再生来源。近年来，随着化石资源的枯竭和地球温室效应逐步严重，以可再生资源为原料的化合物制造工艺备受瞩目。特别是以生物为原料并采用生物化学工艺来制造各种化学品原料化合物的所谓“生物精炼”更受到了广泛关注。
作为传统石油基BDO的生物质替代品，生物基BDO具有石油基BDO相同的分子结构。不同之处在于，生物基BDO是由淀粉水解产生的糖类制成的，即所谓的葡萄糖浆。以生物基BDO为原料，生产的可降解塑料PBAT、PBS、PBSA、PBST等产品，是真正意义上的生物质可降解塑料，完全符合国际各国的生物质含量标准。根据意大利 Novamont 公司的 LCA分析，与石油基BDO 相比，生物基BDO在其整个生命周期中减少了 60%的温室气体。
在全球“双碳”战略背景下，生物基BDO凭借生产成本低、环保性高、温室气体排放量少等优势，可广泛应用于氨纶、可降解塑料、聚氨酯、鞋材、新能源电池等领域，有望逐渐取代石油基BDO，成为市场主流产品替代石油基BDO的部分市场，产业发展前景广阔。
生产工艺以一步法为主，价格竞争力较差
目前，生物基BDO的生产工艺可大致分为一步法与两步法。
一步法：也叫直接发酵法，将糖类物质与水、无机盐和微生物混合在一起，通过微生物的发酵过程，将糖类物质直接转化为BDO。生产中使用的糖类原料通常为葡萄糖，葡萄糖的来源为淀粉、木质素等。淀粉通常从玉米等植物中获取，木质素可从秸秆等获取。国外多采用直接发酵法。
两步法：两步法最早由美国从事生物基化学业务的Genomatica公司研究开发，利用微生物发酵将葡萄糖转化为丁二酸，再用生成的生物基丁二酸来生产BDO。山东兰典采用的是此方法。
现有的生物基BDO产能都是采用的一步法，Novamont的一步法生产过程如下：
第一环节获得BDO的初级形式：将糖类物质与水、无机盐和微生物混合在一起，变成一个液体培养基，液体培养基通过微生物的发酵过程，将糖类物质转化为BDO，最后，为了消除微生物的活性，对液体培养基进行消毒处理。结果就是有了初级形态的BDO。
第二环节的生产过程主要目的是去除初级BDO中所含的杂质：首先，所有使用过的微生物都将得到重复利用，被重新恢复活力用以生产生物燃料，为BDO的生产提供能量。溶液再经提纯去除无机盐成分，最终依靠蒸发和蒸馏处理，去除水以及其他杂质，获得生物基BDO。
据统计，生物基BDO的市场应用主要集中在聚四亚甲基醚乙二醇（PTMEG）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚氨酯/热塑性聚氨酯（PU/TPU），占比分别约37%、23%和11%，在生物塑料中占比仅为3%，仍有巨大的发展空间。但目前在生产成本方面，生物基BDO成本较高，价格竞争力是一个弱点，需要通过改进生产工艺和提高产能来降低成本。
生物法制备BDO的工艺
据了解，目前生物基BDO全球只有6.5万吨/年产能，大部分在国外，主要为意大利Novamont和德国巴斯夫的各3万吨/年。
作为一种可由生物进行原料转换的化合物，BDO可作为精密有机化学品的合成原料、涤纶及工程塑料的单体，具有非常大的市场潜力。生物法是开发生产BDO的创新技术，在欧美等国家受到广泛关注，并且已投入工业生产。从发展前景来看，BDO的生物法的生产费用有望与已工业化的工艺相竞争。
全球各大公司生物法制备BDO工艺：
1.美国?Genomatica公司
2015 年，美国 Genomatica公司设计并制备了具有 4-HB、γ-丁内酯、BDO、4-羟基丁酰基 CoA（4-HBCoA）和/或腐胺的生物合成能力的细胞和生物体。通过引入一个或多个编码BDO、4-HBCoA 和/或腐胺途径酶的核酸，能满足BDO、4-HBCoA 和/或腐胺的生物合成产生的代谢设计。该公司还发明了一种用于增强甲醇存在下还原当量的可用性的甲醇代谢途径（MMP），所述还原当量可用于增加微生物生物体生产BDO的产率。目前，Genomatica公司正在推进生物基BDO和丁二烯生产的工业化进程，充分利用生物基原料，从甜菜、甘蔗、玉米及其他植物中提取原料。
2.日本昭和电工
日本昭和电工株式会社的青木裕史等于2015 年公开了一种BDO的制造方法，使用微生物和/或其培养物，利用依次经由 3-羟丁酰CoA、巴豆酰 CoA 及 4-羟丁酰 CoA 的酵素反应来制备。其中 3-羟丁酰 CoA 是光学活性体，使用的微生物包括：①对烯酰 CoA 水合酶进行编码的遗传基因；②乙烯乙酰 CoA-异构酶进行编码的遗传基因；③ 4-羟丁酰 CoA 脱水酶进行编码的遗传基因；④对基质特异性具有与 3-羟丁酰CoA 相反的光学选择性的酰基 CoA 还原酵素进行编码的遗传基因。
3.三菱化学株式会社
2015 年，三菱化学株式会社通过精制从生物质资源获得的粗制丁二醇，即通过将饱和化合物转化为氢化物的步骤，以侧流形式在另一蒸馏步骤中获得精制的 BDO。
4.东丽株式会社
2016 年，东丽株式会社公开了通过纯化来源于发酵液的BDO来生产BDO方法。该法能得到具有适合用于生产聚酯原料的BDO，可减少酯化反应期间的副产物 THF和减少聚合中的延时。通过对来源于发酵液的含BDO的水溶液添加除了氨或胺以外的碱性物质，蒸馏得到混合物并从蒸汽流中回收含BDO的溶液。
5.麦兰特公司
麦兰特公司公开了从可再生碳源生产生物BDO的两步法工艺。第一步，使用微生物催化剂从碳源衍生1,3-丙二醇，碳源包括葡萄糖、蔗糖、甘油和纤维素水解物；第二步，生物质衍生的1,3-丙二醇进行脱水反应生成生物烯丙醇，继而进行加氢甲酰化反应和氢化反应，得到生物BDO。
石化路线BDO工艺
石化路线有在炔醛法，丁二烯氧化法，烯丙醇氢甲醛化法，顺酐加氢法等。
一、?炔醛法
炔醛法也称Reppe法，是上世纪30年代由德国I.G.法本公司（BASF和拜耳等德国化工公司的前身）Reppe等开发成功。以乙炔和甲醛为原料。Reppe 法具有传统法和改良法两种，国外1,4-丁二醇装置大多数都采用了改良低压工艺。目前应用该法生产的BDO占世界总产量的40%或以上，是BDO经典生产工艺。
二、丁二烯乙酰氧化法
丁二烯乙酰氧化法是以1,3-丁二烯、乙酸和氧气为原料，首先乙酰氧基化反应生成1,4-二乙酰氧基-2-丁烯，再加氢和水解制成1,4-丁二醇。日本三菱化成公司首先实现了工业化。此工艺方法优点为：原料易得，工艺安全，技术可靠，无公害，高价值的THF 无需由BDO 脱水得到，并可任意调节产物和THF的比例；缺点为工艺流程长，基建投资大，设备腐蚀严重，催化剂昂贵，水解过程蒸汽消耗量大。
三、烯丙醇氢甲醛化法
美国LYONDELL 化学公司（原Arco 化学公司）和日本可乐丽公司（KURARY）成功开发了由环氧丙烷为原料合成1,4-丁二醇的工业化方法。环氧丙烷异构化生成丙烯醇；然后采用铑系化合物和三苯基膦溶液为催化剂，丙烯醇与合成气液相加氢甲酰化生成4-羟基丁醛溶液；最后经加氢制得BDO。该工艺的技术特点是催化剂可循环使用、寿命长、能耗低、丙烯醇加氢甲酰化及4-羟基丁醛加氢反应均为液相反应，可以根据市场变化及时调整BDO产量。
四、顺酐加氢法
顺酐法生产BDO 主要有三种工艺。
一种是70 年代由日本三菱油化和三菱化成开发的顺酐直接加氢工艺。该工艺的特点是顺丁烯二酸酐在加氢过程中除了生产BDO之外，还可以同时生成THF和GBL等产品，设置不同的工艺条件可以改变产品的组成。
顺酐直接加氢工艺是将正丁烷转化为顺酐的气相氧化法和顺酐加氢技术结合起来，整个流程包括顺酐生产、马来酸加氢及 1,4-丁二醇精制。该工艺只需要经过加氢和精制就能得到 1,4-丁二醇，不需酯化工序，缩短了整个流程，减少了设备台数，相应降低了投资和操作维修费用，对顺酐纯度要求较低。
第二种是由英国戴维（Davy）工艺技术公司开发的顺酐酯化加氢工艺。该方法首先将顺酐与一元醇（甲醇或乙醇等）进行酯化反应生成顺丁烯二酸二酯，加氢水解得到1,4-丁二醇。
顺酐酯化加氢法工艺，由英国Davy公司（现属于庄信万丰）开发成功，主要有3个步骤。Davy顺酐工艺路线的主要优点在于通过调节工艺条件,可以改变1,4-丁二醇、γ-丁内酯（GBL）、四氢呋喃（THF）的产出比例。戴维顺酐工艺还具有其它的一些优点，如酯的转化率较高，反应条件温和，设备材质要求不高，催化剂价格低，寿命长，投资和生产成本均较低，1,4-丁二醇和四氢呋喃比例调节范围宽。
第三种是意大利康瑟（CONSER）开发的BDO联产DMS工艺。从同一装置以顺酐为原料同时生产出DMS和BDO产品，其工艺具有投资省、生产运行成本低的特点。使用Conser工艺，从单一原料正丁烷（另加少量的氢气和少量甲醇）生产PBS。如果正丁烷制顺酐、顺酐制BDO / DMS装置和PBS装置位于同一地点，这三个装置还可以相互整合、投资更省。
CONSER已于2021年3月在PCT申请了顺酐法经过酯化和加氢生产DMS的相关专利。