摘要:

       为溶剂行业制定的路线图，展示在 2030 年，如何将生物基或可再生原料的比例提高到有机化学品原料/原料总量的 25%。

       路线图由三个要素组成：

• 行动计划：障碍和行动方案
  
• 参与指南：提供宣传工具以促进生物基化学品和路线图上易于阅读的信息，由三部分组成：

       1. 路线图指南

       2. 沟通指南

       3. 生物基产品的关键信息

       战略文件：提供整合所有 RoadToBio 研究活动的深入背景信息

背景

       溶剂广泛用于涂料、粘合剂、工业和家用清洁产品以及许多类型的制造。配方或工艺中溶剂的作用是溶解其他物质，使其混合并有效发挥作用（例如分散油漆中的颜料）或将其从表面（如油漆剥离器）上去除。溶剂之所以引起环境问题的主要原因是它们被大量使用。溶剂约占任何有机反应中所用总质量的80–90%。该行业依赖于基于溶剂的有机合成，但安全处置遗留下来的大量废溶剂既困难又昂贵[2]。低环境影响是产品或工艺可持续发展的必要条件，但它本身并不是这样足以如此；它还必须在商业上取得成功[3]。已经引入了许多技术上优秀的工艺，但后来由于商业压力而取消。

       使用溶剂的重要部门包括油漆和制药。溶剂通常是配方、反应或萃取的主要成分[4]。因此，从不可再生化学物质向可再生化学物质的重大转变的依赖性可以通过使用生物基溶剂来实现。溶剂的选择对反应速率和基质溶解度有很大影响，溶剂在涂料或涂料配方中的作用不同于用于促进合成活性药物成分的溶剂。正因为如此，许多不同的溶剂被用于各种各样的应用，并且需要大量多样的生物基溶剂。

生物基溶剂驱动因素

       目前的溶剂市场约为2000万吨/年，每年对全球经济而言价值数百亿美元[4]。欧洲溶剂生产提供了约25%的全球市场，预计到2020年，欧盟每年的生物溶剂使用量将增长到100万吨/年以上[4]。根据Allied Market Research，生物基溶剂市场预计在2015-2020年期间的复合年增长率为4.3%。目前市场上有一系列从玉米、大豆和其他可再生能源中提取的生物基溶剂，这些溶剂可作为临时替代品或专用替代品.

       化石衍生溶剂。其中包括：正丁醇、乙醇、乳酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、异丁醇、乙二醇、一些乙酰丙酸衍生物、环戊烯、甘油。

       在政府法规和对环境保护和自然资源消耗的关注的推动下，生物溶剂行业的需求呈指数级增长，并推动创新绿色解决方案的开发。这些溶剂，包括生物丙酮和生物乙醇，是传统溶剂的有效和低成本的替代品。通常，生物溶剂的吸收受欧盟挥发性有机化合物排放政策和REACH的推动。

       与化石替代品相比，那些符合低毒性和低VOC标准的生物替代品可能被视为有效替代品，前提是它们满足特定应用中溶剂的功能要求。在其他情况下，如果生物基溶剂满足安全和性能标准，则在可再生性是一个强大驱动力的应用或行业中，生物基溶剂被用作石化溶剂的替代品。

       有一些有用的工具，如CHEM21 consortium为经典和非经典（包括生物衍生）溶剂开发的溶剂选择指南和交互式工具，包括其配方和范围。用户也可以根据CHEM21出版物[中概述的指南，对列表中未包括的溶剂进行排序。

        欧洲溶剂工业集团（ESIG）的成员一直在为欧洲层面的标准化进程做出贡献，与决策者和其他利益相关者合作开发基于证据的框架。欧洲标准化委员会（CEN）于2017年11月发布了首个生物基材料产品标准（EN16766:2017：生物基溶剂-要求和测试）。参加欧洲标准化委员会的每个国家都必须实施该公约．

       在2018年5月之前，通过发布相同的国家标准或通过背书，在国家层面上实现。资助开发的欧盟委员会大力鼓励公共采购商和行业使用本标准及其参考的生物含量和可持续性测试方法[12]。

      在RoadToBio项目中，评估了所选生物基溶剂及其化石基等效物满足/不满足的预期可持续性特征。还评估了这些可持续性特征的驱动因素。

       下文概述了这些问题。必须注意的是，对于溶剂，除了所需的可持续性特征、溶剂性能是生物基溶剂必须满足的最重要要求，因为它是为特定应用选择溶剂的关键决定标准。溶剂的选择取决于系统，溶剂必须满足产品的性能标准，并适合所需的应用方法。溶剂性能由溶剂本身的物理性质以及最终配方的物理性质来表征。溶剂更换不是一个简单的过程。一般来说替换既有优点也有缺点，应予以考虑。最后，理想应用的最佳溶剂体系必须始终基于特定的应用试验。

表24：溶剂（生物基/化石）的预期可持续性特征及其驱动因素

       对于可能最终进入环境的产品，完全生物降解性是一个相关的可持续性特征。这就是通常用于清洁产品（家用清洁剂、个人护理品）或农用化学品配方的溶剂的情况。然而，最大的工业使用溶剂的端基是油漆和涂料，其中溶剂在油漆涂覆后蒸发，从而消散到空气中。在这种情况下，生物降解性不是相关的可持续性特征。

       根据案头研究发现的证据和主张，被确定为化石溶剂潜在替代品的生物溶剂必须被视为具有代表性的例子。因此，它们指的是其在特定应用中的性能（见本章末尾表25的参考资料），因此，表明了生物基溶剂的机会。然而，必须注意的是，需要根据具体情况进行进一步调查，以验证用生物基溶剂替代化石衍生溶剂在技术上可行且经济上可行，或者可以进一步推广到考虑相同生物基替代和传统溶剂的应用中。

表25：人造纤维产品组中生物基化学品及其化石等价物的可持续性特征（已证实和/或预期）

障碍

       溶剂中生物基吸收的障碍如下。存在某些“通用障碍”，如原料可用性和含化石当量的生物基产品的成本竞争力，适用于所有产品组。报告第4章介绍了这些问题。只有当溶剂产品组的屏障非常具体时，才能在下表中提及这些通用屏障。否则，下表中未提及：

总结

• 欧洲的生物基溶剂产量<0.5 kt/年，而化石溶剂的生产量约为5000kt/年。与其他产品组相比，欧洲化石溶剂生产的市场是中型（1000-10000吨）。
  
• 生物溶剂在挥发性有机化合物排放方面由欧盟和ＲＥＡＣＨ推动。符合低毒标准和低VOC的生物溶剂，与基于化石的对应物相比，可能被视为有效的替代品，前提是它们满足溶剂特殊应用中的要求。
  
• 工业界正在采取尽可能多的措施，通过减少废物和回收废溶剂来保持竞争力。这对于生产商，尤其是那些使用溶剂萃取的生产商来说非常重要，能够回收利用溶剂。萃取是化工、食品、制药和采矿业中常见的加工步骤
  
• 对于可能最终进入环境的产品，完全生物降解性是一个相关的可持续性驱动因素。这是典型用于清洁产品（家用清洁剂、个人护理品）或农用化学品配方的溶剂的情况。然而，最大的使用溶剂的工业终端组是油漆和涂料，其中溶剂在油漆涂覆后蒸发，从而消散到空气中。在这种情况下，生物降解性不是一个相关的可持续性驱动因素。
• 生物基溶剂需要满足化石等同物的功能要求，以便在不同的应用中加以替代。研发和示范规模项目有很大的发展空间。广泛的生物基溶剂和配方，可用于不同的应用。一些积极参与•生物技术的公司基于溶剂的市场包括：: Cellulac, BioAmber, Green Biologics, DuPont-Tate & Lyle, Pennakem Europa SAS, Circa, Roquette, Cargill, Solvay-Rhodia