深度丨生物基=低碳？生物基材料企业如何完成“低碳自证”？
越来越多行业，正在下注生物基材料。
在绿色贸易规则和自身减碳目标的推动下，汽车、鞋服、包装等行业的龙头企业纷纷加码生物基材料，并把低碳要求进一步传导至上游材料供应商，希望通过材料替代降低供应链碳排放。数据显示，相较其对应的化石基产品，生物基产品的全生命周期温室气体排放平均低45%¹。
多家生物基材料企业亮相2026碳中和博览会碳衡科技展台
不过，生物基并不直接等于低碳。“生物基”只能说明原料来源，材料是否比石油基材料排放更少，还受到原料获取、运输、生产加工与末端处理等全生命周期环节影响。
那么，生物基材料该如何完成“低碳自证”？企业又该怎样算清碳账，让减排结果经得起下游客户与消费者的追问？
本文将结合相关研究与头部企业案例，分析生物基材料的减排优势从何而来，又会受到哪些条件影响。
01.下游企业为什么开始重视生物基材料？
生物基材料是一个大概念，包括了生物基塑料、生物基纤维、生物基化学品等多个品类。其中，生物基塑料是消费者最能直接接触的一类产品，已经进入包装、纺织、消费品、汽车和农业等行业。
欧洲生物塑料协会预计²，全球生物基塑料产能将从2025年的231万吨增至2030年的469万吨，接近翻倍；然而，以4.31亿吨的全球塑料产量作为参照，2025年生物基塑料产能仅占其约0.5%，总体规模仍然有限。
体量虽小，增长预期却很明确。无论是政策动向还是头部企业的采购动作，生物基材料获得的关注都在增加。
政策动向
国家“十五五”规划首次将生物基材料写入国家五年规划纲要，明确将生物制造列为未来产业之一，并提出加快“以竹代塑”发展，为生物基材料相关技术创新与应用拓展带来新的政策空间。
从全球来看，2026年8月12日起正式适用的欧盟《包装与包装废弃物法规》（PPWR）明确要求，欧盟应在2028年2月12日前评估生物基塑料包装的技术发展和环境表现，并根据评估结果提出相关立法建议，包括制定生物基原料的可持续性要求、设定提高生物基原料使用比例等目标。
可以看出，生物基材料在全球都被视为减少化石资源依赖的重要路径，并可能获得更明确的政策支持。
企业行动
企业走得更快。汽车、鞋服和包装企业已经把范围3减排压到材料端，供应商能否提供低碳的生物基材料，开始影响采购选择。
🔶宝马已经在车门饰板和新BMW 7系中央扶手支撑结构等部件中使用天然纤维³。2025年，公司又宣布天然纤维复合材料已达到量产成熟度，宝马将在下一代车型车顶中以天然纤维复合材料替代碳纤维复合材料，生产环节相关碳足迹可降低约40%⁴。
🔶鞋服品牌On昂跑也在产品中增加生物基材料的使用。Cloudrise Cyclon鞋款的鞋面含有90%的生物基材料，其中Speedboard部件的生物基含量为98%，所用材料包括以蓖麻为原料的PA11和Pebax。这些材料供应商必须提供来源、第三方认证等文件⁵。
🔶食品包装行业也有相似动作。2025年，利乐植物基聚合物约占其塑料采购量的8.2%，并已在部分纸包装的瓶盖和材料涂层中使用植物基聚合物⁶。据测算，使用了植物基聚合物的饮料纸包装Tetra Brik Aseptic 1000 Edge LightCap 30，其碳足迹比标准包装降低了37%⁷。
然而，仅仅是使用生物基材料，并不等于产品更低碳。生物基材料究竟能实现多少减排效果，还需要放到全生命周期中计算。
02.生物基材料的低碳优势,如何在全生命周期中产生？
一项由欧盟联合研究中心（JRC）与拉德堡德大学等机构联合开展、发布在《Nature Communications》的研究，对比了98种新兴生物基产品及其对应的化石基产品。结果显示，生物基产品的全生命周期温室气体排放平均低45%，不同产品之间差异很大，但尚无一种产品能达到净零排放¹。
98种生物基产品与对应化石基产品的温室气体足迹比较。蓝点代表一组具体的比较结果（某种生物基产品与其化石基对应产品的温室气体足迹差异），橙点代表同一种生物基产品的平均结果。RR小于0，表示生物基产品的温室气体足迹更低；RR大于0，则表示生物基产品的排放更高。黑色虚线为总体平均值RR=−0.60，换算后的结果表示对应生物基产品的全生命周期温室气体排放平均低约45%。图源：The potential of emerging bio-based products to reduce environmental impacts，《Nature Communications》
根据上述研究，首先可以确定，生物基材料相较石油基材料更低碳。不过，同为生物基产品，为什么不同材料之间的碳排放会有这么大的差异？答案需沿着产品生命周期追溯。
从原料获取，到运输、生产和使用，再到末端处理，一件生物基产品会经历多个环节。采用什么原料、在哪里生产、使用什么能源、最后如何处置，都会改变最终的碳足迹结果。
原材料：植物会吸碳，但获取过程仍会排放
生物基材料的原料通常来自植物，以及农业、林业和食品加工等环节产生的生物源废弃物和副产物。
植物生长能吸收二氧化碳；使用生物源废弃物和副产物，也可以减少新增原料需求。这些因素构成了生物基材料的减碳潜力。
然而，无论是田间作物，还是废弃油脂，原料在进入工厂之前，排放已经产生。作物种植需要种子、化肥、农药，以及农业机械作业；废弃油脂等生物源废弃物的收集、运输、预处理和转化，同样会消耗能源，并产生碳排放。
因此，生物基材料企业要证明原料端的减排优势，需算清原料获取过程中产生的所有排放。
NatureWorks在2015年核算了玉米基材料Ingeo PLA“从摇篮到大门”的碳排放。玉米种子、化肥、农药、电力和燃料，以及施肥产生的氧化亚氮均被纳入核算体系。数据显示，NatureWorks每生产1千克Ingeo PLA，玉米种植环节产生约0.25千克CO₂e，主要来自农业投入品的生产、燃料使用以及施肥产生的氧化亚氮⁸。
NatureWorks Ingeo PLA各生产环节的全球变暖潜势。来源：Vink, Davies。
生产加工：原料端的低碳优势，被加工过程抵消
生物质原料通常不能直接成为可用材料。
甘蔗需要制成乙醇，再转化为乙烯和聚乙烯；植物纤维需要清洗、精炼和干燥。电力、蒸汽、燃料、材料得率和设备效率，都会影响生产阶段的排放。
Braskem公布的生物基HDPE生命周期评价，把生产加工过程碳足迹的影响因素列得很清楚。按照“从摇篮到工厂大门”的核算口径，Braskem每生产1千克生物基HDPE，甘蔗种植阶段的净排放为-11.98千克CO₂e；但将甘蔗转化为乙醇，即进入乙醇生产阶段后，则又净产生8.92千克CO₂e；乙醇运输以及乙烯、HDPE生产又增加0.95千克CO₂e。最终，每千克生物基HDPE的碳足迹为−2.12千克CO₂e⁹。
Braskem生物基HDPE各生产环节的碳足迹。来源：Braskem《I’m green™生物基聚乙烯生命周期评价结果摘要》
可以看到，原材料端产生的低碳优势被后续生产加工环节消耗大半。因此，材料公司们也致力于采取减排措施，降低加工过程中的能源消耗和碳排放。
2023年，Arkema宣布，其生物基Rilsan® PA11纯树脂的碳足迹已从2022年的3.7千克CO₂e/千克，降至不足2千克，较此前下降46%。2025年1月起，该数值进一步降至1.3千克¹⁰。Arkema将这轮下降主要归因于提高可再生和低碳能源的使用比例，以及改善生产基地的能源效率。
末端处理：材料用完后，排放还没结束
作为中间材料，生物基材料的生命周期通常为“从摇篮到大门”。但将材料制成终端产品后，还要考虑末端处理环节，即回收、焚烧、填埋或工业堆肥等。
不同处理方式需要的设施和能源不同，材料中的碳最终去向也不同，同一种材料因此可能得到截然不同的碳足迹结果。
美国Argonne国家实验室研究了PLA不同末端处理条件下的排放情况。当PLA不发生降解时，其全生命周期温室气体排放为1.7千克CO₂e/千克；当降解率达到60%时，排放增加至3.7千克；当降解率达到85%时，进一步增加至约4.5千克¹¹。
PLA全生命周期温室气体排放对末端处理、加工工艺与电力来源的敏感性分析。图源：美国Argonne国家实验室
为了更好地管理产品全生命周期碳排放，生物基材料企业着手主动建设自己的末端处理体系。相比主要由当地废弃物处理系统决定的填埋和焚烧，回收更便于材料企业介入，决定产品使用后的去向。
Arkema通过Virtucycle®计划收集生产废料以及部分使用后的聚合物，经机械再生后重新制成原料¹²。据公司年报披露，再生含量为50%的PA11和PA12，相较对应原生材料可减排约45%¹³。
不过，“回收”并不意味着实际“减排”。实际回收量、再生得率与能源消耗等问题，都会影响最终的减排结果。
03.生物基材料企业如何持续完成“低碳自证”？
要实现“低碳自证”，生物基材料企业需要给出一份详细的答卷：原料来自哪里，每批产品用了多少电力、蒸汽和燃料，原料运输多远，工艺得率是多少，废料去了哪里，使用哪种末端处理工艺……
这些数据分散在研发、采购、生产、物流等不同环节，会随着原料批次、能源结构和运输路线的调整而变化。一次核算只能反映特定生产条件下的碳排放；条件改变后，原有结果易与实际生产脱节。
因此，生物基材料企业需建立一套能随生产条件变化持续更新，并确保相关数据可追溯、核算结果可验证的碳管理体系。这正是「青钥·Cyacle」碳管理平台的价值所在。
通过「青钥·Cyacle」，企业可统一管理采购、生产、能源、物流和回收环节的能碳数据，并将每次核算采用的数据、排放因子、证明材料和结果版本关联起来。配方、供应商或工厂能源结构发生变化后，企业可以沿用原有模型更新数据、重新核算，比较调整前后的碳足迹结果。
某品牌通过「青钥·Cyacle」开展生物基托盘全生命周期碳足迹核算，图为核算模型画布
基于这些数据，研发和生产部门可以识别高排放环节，判断更换原料、调整能源或改进回收方案带来的减排结果。企业进行碳足迹披露、回应供应链问卷或接受第三方审核时，也能提供完整的计算过程和数据依据。
依托「青钥·Cyacle」，生物基材料企业可得到可信、可认、可追溯、信息完整的碳数据。这既便于企业回应下游客户的采购与审核要求，完成可信“低碳自证”，也有助于应对《包装与包装废弃物法规》（PPWR）、《可持续产品生态设计法规》（ESPR）日益严格的国际绿色法规要求。
尤其在数字产品护照（DPP）制度逐步完善的背景下，产品环境信息的管理与追溯要求也在加强。按照ESPR框架，DPP会记录包括碳足迹、可持续材料使用及含量、耐用性、可靠性等产品环境信息，要求所载数据准确、完整并保持更新。而生物基材料应用较多的行业，如纺织、玩具、床垫及部分能源相关产品，将逐步受到DPP及相关绿色法规的影响，对产品碳足迹与材料信息的披露要求也将沿着供应链逐步传导至上游材料供应商。
对于生物基企业而言，提前按产品和版本管理数据，建立完善的碳管理体系，既能提高碳足迹核算的准确性，也能为后续合规和信息披露提供依据。
当减排结果能够被计算、解释和追溯，生物基材料才算完成了“低碳自证”，低碳优势也由此成为技术选择和采购决策的依据。
碳衡科技数字化碳管理平台「青钥·Cyacle」能做到的，不是帮企业画上“生物基=低碳”的等号，而是让生物基材料的低碳优势经得起验证，为企业满足合规与信息披露要求提供可靠的碳数据基础。
参考资料：
[1] 欧盟委员会联合研究中心（JRC）、荷兰拉德堡德大学等，《新兴生物基产品降低环境影响的潜力》，https://www.nature.com/articles/s41467-023-43797-9
[2] 欧洲生物塑料协会、nova研究所，《2025年生物塑料市场发展更新》，https://www.european-bioplastics.org/market/
[3] 宝马集团，《宝马集团2022年报告：迈向更高水平的可持续发展》，https://www.bmwgroup.com/en/report/2022/bmw-group-report/next-level-sustainability/index.html
[4] 宝马集团，《实现量产：宝马集团在天然纤维复合材料应用方面取得重大突破》，https://www.press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0450786EN/ready-for-series-production-bmw-group-achieves-major-breakthrough-with-utilization-of-natural-fiber
[5] On，《Cloudrise Cyclon：为回收而设计的男士跑鞋》，https://www.on.com/en-us/products/cloudrise-cyclon-m-3me1056/
[6] 利乐，《负责任采购》，https://www.tetrapak.com/en-anz/sustainability/focus-areas/nature/responsible-sourcing
[7] 利乐，《Tetra Brik® Aseptic 1000 Edge LightCap™ 30碳足迹报告示例》，https://www.tetrapak.com/content/dam/tetrapak/media-box/global/en/packaging/package-type/tetra-brik-aseptic/documents/tetra-brik-aseptic-1000-edge-lightcap-30-carbon-footprint-report.pdf
[7] 欧盟委员会联合研究中心（JRC）、荷兰拉德堡德大学等，《新兴生物基产品降低环境影响的潜力》，https://www.nature.com/articles/s41467-023-43797-9
[8] NatureWorks，《2014年Ingeo™聚乳酸生产的生命周期清单与影响评价数据》，https://journals.sagepub.com/doi/10.1089/ind.2015.0003
[9] Braskem，《I’m green™生物基聚乙烯生命周期评价结果摘要》，https://www.braskem.com.br/portal/imgreen/arquivos/PE-Im-green-bio-based-LCA-Results-SUMMARY-ENG.pdf
[10] Arkema，《全球生物基聚酰胺11产品链碳足迹降至1.3千克CO₂e/千克，较传统化石基聚酰胺降低80%》，https://www.arkema.com/global/en/media/newslist/news/global/csr/2024/20241010-reduction-carbon-footprint-polyamide-11/
[11] 美国阿贡国家实验室，《聚乳酸、生物基聚乙烯和化石基聚乙烯的全生命周期温室气体排放与能源使用》，https://www.osti.gov/servlets/purl/1797915
[12] Arkema高性能聚合物事业部，《Virtucycle®回收计划》，https://hpp.arkema.com/en/sustainability/virtucycle/
[13] Arkema，《2024年度及可持续发展绩效报告》，https://www.arkema.com/files/live/sites/shared_arkema/files/downloads/corporate-documentations/Annual%20reports%20-%20EN/2024-arkema-annual-report.pdf