PLA上游，乳酸知识全科普！（成分、用途、产能及消费结构）

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提炼的淀粉原料制成。PLA的上游：乳酸品质直接影响PLA合成。

乳酸是自然界最小的手性分子，以两种立体异构体的形式存在于自然界中，即左旋型L乳酸和右旋型D-乳酸，L乳酸和D乳酸等比例混合即为消旋的DL-型乳酸。D-乳酸和L乳酸除了对手性试剂及酶有不同反应外，绝大多数的物理和化学性能都相同。

乳酸构型

PLA通常要求L-乳酸含量较高。D-乳酸、L-乳酸及DL-乳酸在聚乳酸上及与生物及生物化学有关的食品、医药和农药等领域中的应用，是存在区别的。

PLA通常要求L-乳酸光学纯度大于96%~99%(即D-乳酸小于1%~4%)。

乳酸的主要生产方法有：发酵法、化学合成法、酶法。化学法无法生产满足PLA需求的乳酸。乳酸可以由化学法或者微生物发酵法于D-乳酸在人体内的代谢问题，其在食品和饮料中的应用受到了限制。

同时化学法消旋乳酸不符合一般聚乳酸材料的使用要求，因此市场非常小，纯D-乳酸全球市场需求仅约2000吨，除聚乳酸应用外主要用于生产农药杀虫剂、除草剂等。

发酵法的主要原料一般是玉米、甘蔗、甘薯等淀粉质原料，发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下，调节PH值5左右，发酵二到三天得到粗乳酸。一般商业化乳酸浓度约为80%-88%(含12%-20%的水)，浓缩乳酸达到92%-93%的浓度即可用于聚合应用。

乳酸主要以玉米淀粉发酵制备，玉米淀粉主要由玉米深加工得到，每吨乳酸约消耗1.5吨玉米。而每吨PLA大约消耗1.5吨乳酸(92%浓度），即每吨PLA需要2.25吨玉米。以目前PLA全球产能33万吨计算需要的玉米的最大消耗量为74.25万味，2019年全球玉米产号达到11.1亿吨，占比不足0.1%，并不会导致明显的“与人争粮”的问题。

图1：玉米、淀粉价格（元/吨）

图2：玉米产量（百万吨）

PLA目前价格比PP、PET等石油基普通塑料的价格贵，是影响可降解塑料推广的主要原因。除了工艺复杂导致的制造成本较高以外，原材料的成本也影响着PLA的价格。

若是以玉米秸秆、木屑、稻草等木质纤维素作为碳源进行发酵，未来PLA成本有望大幅下降。

PLA需用极高化学纯度及较高光学纯度的乳酸单体。PLA所用的乳酸是通过淀粉经过发酵获得，乳酸的光学及化学纯度，将直接影响到聚乳酸生产过程中的产品收率、稳定性及产品品质。合成聚乳酸的单体原料，需要采用含量90%以上高光纯乳酸作为聚合反应的原料。

图3：中国乳酸及盐和酯产销量（万吨）

图4：中国乳酸及盐和酯进口（吨）

乳酸的主要用途

优质级乳酸

日用品领域：作为保湿剂用于各种洗浴用品中；作为PH调节剂用于液体肥皂、香皂和香波中。

精制级乳酸

工业领域：可应用于众多除垢产品中。

化学镀镍：乳酸是化学镀镍常用的络合剂之一。

涂料和油漆工业：乳酸作为pH调节剂和合成剂可应用于各种水基涂层的粘合系统。

食品级乳酸

乳制品：广泛用于调配型酸奶、奶酪、冰淇淋等产品中。

酿酒：调节pH值，促进糖化，缩短发酵周期，增加啤酒风味，改善啤酒的生物和化学稳定性，延长产品的货架期。

食品：延长保质期，控制面制制品的PH值，使面制品中的蛋白酶失活，增加可煮性；调节酱菜、熏肉等食品的PH值。防止腐败变质，延长产品的货架期。

饲料级乳酸

养殖饲料领域：用作酸化剂时不会在畜禽体内留下有害物质、可部分替代抗生素，提高胃蛋活性。改善胃肠道微生物体系，提高营养物质消化率，促进矿物质和维生素的吸收，可增加饲口性。

高纯级乳酸

可作为聚乳酸产品的生产原料被使用：作为特定乳酸酯类原料被生产加工成高纯乳酸酯类。

发酵法乳酸生产流程

乳酸产能及消费结构

目前，全球乳酸企业主要集中在美国、亚洲、西欧等。近70%的厂商采用微生物发酵法进行生产。科碧恩-普拉克公司占全球50-60%市场份额，中国生产的乳酸约占30%的市场份额，其余地区的制造商市场份额约占10%。

图5：全球主要乳酸企业产能情况

我国乳酸企业经过多年的市场竞争，由原来的50多家逐渐淘汰至10家左右。但近两年，随着聚乳酸需求的逐渐爆发，行业内企业及新进入者开始看好乳酸行业未来发展前景，先后投资建厂以扩大乳酸产能。

目前国内乳酸产能（含建及新投产）约在27.8万吨，其中金丹科技拥有12.8万吨年产能，是国内最大的乳酸生产企业，仅次于Corbion位于世界第二位，2018年全球占率达到18.34%。

2018年全球乳酸消费量达到51.8万吨，其中聚乳酸的消费量达到19.47万吨，占比达38%，而2018年中国整体乳酸消费量达到8.38万吨，其中食品饮料领域占到了70%，用于聚乳酸的消费量仅有1.02万吨。虽然说同比增速达20%，但是较全球总用量相差甚远。

图6：2018年全球乳酸消费结构

图7：2018年中国乳酸消费结构

乳酸消费分行业应用情况

北美是全球乳酸需求最大的地区，主要用来生产聚乳酸，其次用来食品饮料行业。除北美以外的全球其他地区。乳酸主要是用于食品饮料行业。食品饮料行业保持一定增速，“禁塑令”的推广落实将带动聚乳酸需求的爆发，将成为未来乳酸行业发展的主要力量。

图9：乳酸消费分行业应用情况

来源：东北证券