2018-2019年1月全球及中國聚乳酸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來聚乳酸產(chǎn)業(yè)分析[圖]

    一、聚乳酸（PLA）應(yīng)用最廣，聚酯類（PBAT/PBS）發(fā)展?jié)摿薮?/p>

    目前商業(yè)化的生物降解塑料有聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯（PBSA）、聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）等，其中PLA目前應(yīng)用最為廣泛，PBAT應(yīng)用前景最為突出。

    1、聚乳酸（PLA）行業(yè)發(fā)展情況分析

    聚乳酸系乳酸單體經(jīng)脫水縮聚所形成的高分子聚合物，是一種典型的合成類可完全生物降解材料，由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、環(huán)境友好性、良好的力學(xué)性能及易于加工成形等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)用高分子、紡織行業(yè)、農(nóng)用地膜和包裝等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。

    聚乳酸（PLA）又稱聚丙交酯，是以乳酸為單體脫水聚合生成，目前是產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛、價(jià)格最低的生物基和生物降解塑料。乳酸可以用玉米、木薯、秸稈等可再生生物質(zhì)作為原料，來源廣泛且可再生。PLA使用后可以堆肥降解成CO2和水，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)。

聚乳酸生物降解塑料特點(diǎn)

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國聚乳酸行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

    目前聚乳酸合成主要有2種方法。

    一步法：乳酸直接脫水縮聚。該法優(yōu)點(diǎn)在于單體轉(zhuǎn)化率較高，工藝簡(jiǎn)單，不需要經(jīng)過中間體的純化，因而成本較低，主要問題是產(chǎn)物的分子量及其分布難以控制，不易得到高分子量的聚合物。目前國內(nèi)僅使用同濟(jì)大學(xué)技術(shù)的同杰良公司采用一步法制聚乳酸。

    PLA一步法制備

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    兩步法：乳酸生成丙交酯，再開環(huán)聚合制得聚乳酸。該方法可以得到分子量和微觀結(jié)構(gòu)均可調(diào)的聚乳酸，但丙交酯開環(huán)聚合法要經(jīng)過丙交酯純化的步驟，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，成本較高。目前聚乳酸的生產(chǎn)主要采用丙交酯開環(huán)聚合工藝

    PLA兩步法制備

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    聚乳酸的自降解以水解為主要形式，通常不需要特殊水解酶，降解產(chǎn)物可參加體內(nèi)循環(huán)，最終以二氧化碳和水的形式排出體外，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。聚乳酸屬脂肪族熱塑性高分子材料，其力學(xué)性能主要受其結(jié)晶度的影響，和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）等性能相當(dāng)，可有效替代石油基高分子材料。聚乳酸具有良好的加工性能，可采用注塑、熱塑、擠出成型、吹膜成型、發(fā)泡成型等方式加工。

    我國政府在2007年12月發(fā)布了《關(guān)于限制生產(chǎn)銷售使用塑料購物袋的通知》，規(guī)定自2008年6月1日起在全國范圍內(nèi)禁止生產(chǎn)、銷售、使用厚度小于0.025毫米的塑料購物袋，且實(shí)行塑料購物袋有償使用制度。2015年4月修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》規(guī)定：國家鼓勵(lì)科研、生產(chǎn)單位研究、生產(chǎn)易回收利用、易處置或者在環(huán)境中可降解的薄膜覆蓋物和商品包裝物；使用農(nóng)用薄膜的單位和個(gè)人，應(yīng)當(dāng)采取回收利用等措施，防止或者減少農(nóng)用薄膜對(duì)環(huán)境的污染。2018年4月，黨中央、國務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于支持海南全面深化改革開放的指導(dǎo)意見》，全面禁止在海南生產(chǎn)、銷售和使用一次性不可降解塑料袋、塑料餐具，加快推進(jìn)快遞業(yè)綠色包裝應(yīng)用。

    通過環(huán)保立法來限制或禁止一次性塑料制品的使用已成為越來越多的國家或地方政府的共識(shí)，也將有利于推動(dòng)乳酸及聚乳酸行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。

    目前全球聚乳酸產(chǎn)能超過50萬噸/年。美國NatureWorks公司是全球最大的聚乳酸生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能達(dá)18萬噸，占據(jù)了全球30%以上的聚乳酸產(chǎn)能。聚乳酸的生產(chǎn)在我國目前仍屬起步發(fā)展階段，江蘇允友成年產(chǎn)5萬噸聚乳酸生產(chǎn)線是目前國內(nèi)最大的聚乳酸生產(chǎn)線。

    2018年6月，豐原集團(tuán)年產(chǎn)10萬噸聚乳酸項(xiàng)目于安徽固鎮(zhèn)縣奠基，目前固鎮(zhèn)豐原生物產(chǎn)業(yè)基地玉米--乳酸--丙交酯--聚乳酸的全產(chǎn)業(yè)鏈加工線正在建設(shè)中。2019年3月，通遼經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)與豐原集團(tuán)簽約“百萬噸級(jí)生物新材料聚乳酸”項(xiàng)目，該項(xiàng)目總投資120億元，計(jì)劃分三期建設(shè)，一期項(xiàng)目投資50億元，年產(chǎn)30萬噸聚乳酸，計(jì)劃2019年開工建設(shè)，2021年建成投產(chǎn)。全部建成后形成年加工轉(zhuǎn)化玉米350萬噸、年產(chǎn)150萬噸乳酸、100萬噸聚乳酸及其他生物技術(shù)產(chǎn)品，并配套建設(shè)30萬千瓦熱電項(xiàng)目。

    國外聚乳酸項(xiàng)目產(chǎn)能情況

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    國內(nèi)聚乳酸項(xiàng)目產(chǎn)能情況

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    目前全球除生產(chǎn)聚乳酸以外，乳酸市場(chǎng)需求量約為40萬噸，生產(chǎn)企業(yè)主要集中在美國、中國、泰國、西歐、中南美等地，近70%的廠商采用微生物發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)。Corbion-Purac和Cargil公司是全球前二大的乳酸制造企業(yè)，產(chǎn)能合計(jì)達(dá)到38萬噸，約占全球總產(chǎn)能的50%，中國生產(chǎn)的乳酸約占42%的市場(chǎng)份額。金丹科技是國內(nèi)乳酸及其衍生產(chǎn)品生產(chǎn)的龍頭企業(yè)，具備L-乳酸年產(chǎn)能10.5萬噸，乳酸鹽年產(chǎn)能2.3萬噸。行業(yè)內(nèi)近些年陸續(xù)出現(xiàn)新進(jìn)入者，主要原因是看好乳酸及其衍生品丙交酯、聚乳酸在可降解生物新材料領(lǐng)域的廣闊市場(chǎng)前景。

    國外乳酸主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能情況

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    國內(nèi)乳酸主要生產(chǎn)企業(yè)

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    聚乳酸開發(fā)陸續(xù)被列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、“火炬計(jì)劃”、“十一五”、“中國制造2015”和《國家中長(zhǎng)期科學(xué)科技發(fā)展規(guī)劃》重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目。

    甚至在國家的“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提到,到“十三五”末，生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物基尼龍和生物基增塑劑的年產(chǎn)能分別達(dá)到15萬噸、20萬噸、5萬噸和20萬噸;在10個(gè)城市形成示范應(yīng)用對(duì)石油基日用塑料制品的替代率達(dá)到50%左右；在生物基農(nóng)用地膜推廣10萬畝以上(1畝=666.67m2)；形成一批生物基纖維新產(chǎn)品。生物基材料產(chǎn)業(yè)成為綠色與低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的亮點(diǎn),為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。

    2、聚己二酸、對(duì)苯二甲酸/丁二醇酯共聚物（PBAT）行業(yè)發(fā)展情況分析

    PBAT是聚己二酸、對(duì)苯二甲酸/丁二醇酯共聚物，具有良好的生物降解性，兼具聚己二酸丁二醇酯（PBA）和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的特性，熱穩(wěn)定性好、力學(xué)性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于包裝（包括食品包裝、化妝品盒、藥品盒）、餐具、一次性醫(yī)療用品，農(nóng)用薄膜等領(lǐng)域。

    PBAT結(jié)構(gòu)式

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    PBAT和主要可降解塑料的性能對(duì)比

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    全球PBAT產(chǎn)能最大的公司為BASF，目前產(chǎn)能為7.4萬噸/年。我國PBAT材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度快，行業(yè)內(nèi)企業(yè)集中度高。目前金發(fā)科技每年產(chǎn)能為3萬噸、金暉兆隆每年產(chǎn)能為2萬噸、匯盈新材料有限公司每年產(chǎn)能為2.5萬噸，藍(lán)山屯河每年產(chǎn)能為0.5萬噸，3萬噸/年生產(chǎn)線正在建設(shè)中。目前全球PBAT市場(chǎng)需求旺盛，由于PBAT價(jià)格較高，國內(nèi)產(chǎn)品主要用于出口。隨著歐洲市場(chǎng)的需求量的逐步增加，未來幾年國內(nèi)PBAT材料的產(chǎn)能有望逐步提升。

    全球PBAT主要生產(chǎn)裝置產(chǎn)能

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    國內(nèi)PBAT原材料條件良好，支撐PBAT快速發(fā)展

    PTA方面，2018年國內(nèi)PTA年產(chǎn)能為5129萬噸，產(chǎn)量約為4041萬噸，開工率為78.8%，其下游需求略低于產(chǎn)量，國內(nèi)已實(shí)現(xiàn)完全自己，目前行業(yè)生產(chǎn)能力過剩，PTA的價(jià)格也處于歷史低位，相對(duì)于2018年末的1020美元/噸，現(xiàn)在價(jià)格僅655美元/噸。1，4-丁二醇（BDO）方面，2018年我國產(chǎn)能為188萬噸，產(chǎn)量為140萬噸，自2015年以來BDO幾乎沒有新增產(chǎn)能投放，2018年開工率已經(jīng)處于歷史高位，但依然不到75%，目前行業(yè)同樣產(chǎn)能過剩。乙二酸方面，2018年我國己二酸產(chǎn)能256萬噸，產(chǎn)量146萬噸，自2012年以來，乙二酸的開工率始終維持在50%上下，同樣處于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩狀態(tài)。PBAT的發(fā)展有助于改善上游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的問題。

    2011-2018年我國1,4-丁二醇產(chǎn)能、產(chǎn)量和開工率

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    1,4丁二醇價(jià)格和價(jià)差（元/噸

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    2011-2018年我國己二酸產(chǎn)能、產(chǎn)量和開工率

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    己二酸價(jià)格和價(jià)差（元/噸）

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    2009-2018年我國PTA產(chǎn)能、產(chǎn)量和開工率

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    PTA價(jià)格和價(jià)差（元/噸）

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    我國PBAT的生產(chǎn)工藝條件也較為成熟。PBAT的生產(chǎn)裝置與PBT、PET及PBS的生產(chǎn)裝置在聚合反應(yīng)、真空系統(tǒng)、熔體輸送、處理系統(tǒng)、熱媒系統(tǒng)等方面存在諸多相似，工程轉(zhuǎn)化的互通性良好。目前國內(nèi)50萬t/aPET裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，高黏度聚合反應(yīng)器等關(guān)鍵設(shè)備均可在國內(nèi)制造，大型聚合設(shè)備的制造、檢驗(yàn)及施工安裝也已有成熟的經(jīng)驗(yàn)和程序，可為PBAT產(chǎn)業(yè)化提供借鑒。此外，由于PBAT材料的分子熱穩(wěn)定性高、降解速度低以及分子空間大，可以與其它分子共混；同時(shí)分子鏈具有良好的柔性，因此PBAT材料向柔性發(fā)展，側(cè)重于多品種切換，市場(chǎng)表現(xiàn)良好，特別是作為生物降解地膜的專用料方面表現(xiàn)突出，是公認(rèn)的最具前景的生物降解材料。

    3、聚羥基脂肪酸酯（PHA）行業(yè)發(fā)展情況分析

    PHA是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料，其大多數(shù)單體為鏈長(zhǎng)3~14個(gè)碳原子的3-羥基脂肪酸，具有生物相容性、生物可降解性、壓電性以及良好的使用與加工性能，其基本性能與聚丙烯相似，可在傳統(tǒng)塑料加工機(jī)械上進(jìn)行拉絲、模壓、熱注塑加工成型，可代替絕大部分石油基塑料原料，與聚乳酸(PLA)等其它生物降解材料相比，PHA結(jié)構(gòu)多元化，通過改變菌種、給料、發(fā)酵過程可以很方便地改變PHA的組成，而組成結(jié)構(gòu)多樣性帶來的性能多樣化使其在應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。PHA可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)保、生物化工、微電材料、能源、醫(yī)藥、醫(yī)用材料等領(lǐng)域。目前可以工業(yè)化生產(chǎn)出的PHA產(chǎn)品包括聚羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）、聚羥基丁酸戊酸酯（PHBV）等。

    PHA的生物合成法主要利用微生物的自身代謝來合成產(chǎn)物，主要有微生物發(fā)酵法，包括野生菌法和重組工程菌法，其次還有轉(zhuǎn)基因植物法和活性污泥法等。目前微生物發(fā)酵法研究最為廣泛，并且隨著合成生物學(xué)和形態(tài)學(xué)工程等基因操作手段與藍(lán)水生物技術(shù)的整合應(yīng)用有利于推進(jìn)PHA的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；而轉(zhuǎn)基因植物法和活性污泥法雖然有利于降低發(fā)酵成本，但是產(chǎn)率低以及提純困難嚴(yán)重制約PHA的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

    我國對(duì)PHA的研究雖然起步較晚，但目前是世界上生產(chǎn)PHA品種最多、產(chǎn)量最大的國家。其中，天津國韻能夠每年生產(chǎn)10000噸PHA；廣東江門生物技術(shù)開發(fā)中心與清華大學(xué)合作，首次在國內(nèi)外成功實(shí)現(xiàn)了第三代生物塑料聚3-羥基丁酸-3-羥基己酸酯（PHBHHx）的工業(yè)化生產(chǎn)。

    PHA主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能

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    二、聚乳酸將成為乳酸第一大應(yīng)用領(lǐng)域

    2018年全球乳酸市場(chǎng)(包含乳酸鹽、酯及聚乳酸)消費(fèi)量約為51.8萬噸，未來五年以5.6%的復(fù)合增速增長(zhǎng)。目前全球市場(chǎng)需求以L-乳酸為主，純D-乳酸全球市場(chǎng)需求僅約2000噸，除聚乳酸應(yīng)用外主要用于生產(chǎn)農(nóng)藥殺蟲劑、除草劑等。

    目前，全球乳酸生產(chǎn)企業(yè)主要集中在美國、中國、泰國、西歐、中南美及日本等，近70%的廠商采用微生物發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)?？票潭?普拉克公司在美國、泰國、西歐等都建有乳酸生產(chǎn)工廠，其生產(chǎn)的乳酸約占全球50%-60%的市場(chǎng)份額，中國生產(chǎn)的乳酸約占30%的市場(chǎng)份額，其余地區(qū)的制造商市場(chǎng)份額約占10%。

    目前乳酸的下游應(yīng)用中，用于食品飲料領(lǐng)域的乳酸在2018年占整體市場(chǎng)的46.40%，其次為應(yīng)用于聚乳酸市場(chǎng)占比約為37.60%。預(yù)計(jì)未來幾年，隨著聚乳酸市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，聚乳酸將超過食品和飲料行業(yè)成為乳酸的第一大應(yīng)用領(lǐng)域。

    2018-2023年全球乳酸行業(yè)消費(fèi)量變化預(yù)測(cè)

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    目前，乳酸作為聚合單體用于生產(chǎn)聚乳酸的應(yīng)用占乳酸整體應(yīng)用領(lǐng)域的比例達(dá)37.60%，作為環(huán)境友好型生物基可降解材料，未來隨著塑料、包裝、紡織、農(nóng)用地膜及現(xiàn)代醫(yī)藥材料等新興應(yīng)用領(lǐng)域需求的快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2023年全球乳酸需求中用于生產(chǎn)聚乳酸的消費(fèi)占比將上升至44.30%。

    2018-2023年全球乳酸行業(yè)消費(fèi)量結(jié)構(gòu)變化預(yù)測(cè)

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    2018年全球乳酸的產(chǎn)量約為52.0萬噸，表觀消費(fèi)量為51.80萬噸。北美是世界上最大的乳酸消費(fèi)市場(chǎng)，年乳酸消費(fèi)量為23.35萬噸，占世界乳酸消費(fèi)量的45.08%，該市場(chǎng)乳酸主要的用途為生產(chǎn)聚乳酸，其次為食品和飲料的應(yīng)用。

    亞洲作為世界第二大乳酸消費(fèi)市場(chǎng)，年乳酸消費(fèi)量為14.33萬噸，傳統(tǒng)的食品和飲料應(yīng)用仍是驅(qū)動(dòng)乳酸消費(fèi)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?，工業(yè)和聚乳酸的生產(chǎn)也占據(jù)一定的消費(fèi)比例。

    在世界的其他地區(qū)，乳酸的消費(fèi)主要應(yīng)用于食品和飲料領(lǐng)域，其中西歐乳酸年消費(fèi)量為8.96萬噸。隨著聚乳酸生產(chǎn)線的投產(chǎn)建設(shè)，美國、中國和其他亞洲地區(qū)的乳酸消費(fèi)將快速增長(zhǎng)。在其他地區(qū)，由于乳酸消費(fèi)量的增長(zhǎng)主要由食品飲料行業(yè)驅(qū)動(dòng)，乳酸的消費(fèi)增長(zhǎng)速度將保持自然增速。

    三、未來聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

    聚乳酸是一種很好的生物基產(chǎn)品，在塑料、纖維方面都有很好的應(yīng)用前景。經(jīng)過多年的研發(fā)，我國聚乳酸已經(jīng)形成萬噸級(jí)的規(guī)模，聚乳酸長(zhǎng)絲、短絲都有產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)，后道應(yīng)用也正在進(jìn)行。但是與化纖產(chǎn)品相比，聚乳酸的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化還不夠。此外，與聚酯纖維的高性價(jià)比和高市場(chǎng)接受度相比，聚乳酸纖維雖有優(yōu)點(diǎn)，但耐溫性差、染色性差等缺點(diǎn)不容忽視，在技術(shù)、工程、裝備等方面還需系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)攻關(guān)，市場(chǎng)接受度也有待提高。因此在放量時(shí)，需要考慮其成本和市場(chǎng)接受度，可以先把目標(biāo)放低一點(diǎn)，將基礎(chǔ)工作做扎實(shí)，待產(chǎn)品有需求、市場(chǎng)真正接受后，再向百萬噸的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。

    聚乳酸纖維是一種非常具有發(fā)展前景的生物基纖維。豐原集團(tuán)通過打通從乳酸、聚乳酸到纖維、服裝的全產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)聚乳酸纖維的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，尤其是開發(fā)秸稈纖維素作為聚乳酸的原材料，拓寬了聚乳酸的原料領(lǐng)域，進(jìn)一步提升了聚乳酸纖維的競(jìng)爭(zhēng)力。她還表示，發(fā)展聚乳酸產(chǎn)業(yè)要有耐心，做好精細(xì)化布局，考慮到技術(shù)、成本、質(zhì)量、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、品牌推廣等方方面面，以保持產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

    在環(huán)保壓力日益嚴(yán)重的形勢(shì)下，尋找可替代塑料基產(chǎn)品的材料尤為重要，而生物基聚乳酸材料則是一種非常理想的替代品。豐原集團(tuán)開發(fā)的生物基聚乳酸材料能夠在性能與成本上做到優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于聚乳酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。

    聚乳酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走，一方面要通過產(chǎn)學(xué)研合作，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)研究；另一方面要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，拓寬聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，提升聚乳酸產(chǎn)品的附加值。