本文分析了国内外化工新材料的产业发展现状，重点从化工新材料原料供给、新材料生产、产品回收与循环利用全生命周期（LCA）角度，阐述了可再生原料的汇碳作用，典型新材料（包括高端碳材料、汽车轻量化材料、新能源材料、碳捕集材料）生产的固碳作用，以及废弃材料回收和循环利用中的减碳作用。
一、全球新材料产业的发展现状
新材料是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料，其种类、品种很多，按结构组成划分，主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料等。化工新材料是新材料的重要“家族”成员，是化学工业中最具发展活力和发展潜力的新领域，广泛应用于交通运输、医疗卫生、电子信息、国防军工、航空航天、新能源等诸多领域，是国民经济建设所需的关键材料。化工新材料主要包括高性能合成树脂、特种合成橡胶、高性能合成纤维、特种弹性体、复合材料、工程塑料、高端碳材料、电子化学品、降解材料、特种涂料、特种胶黏剂、特种助剂等一系列品种。
由于新材料应用领域高端、前瞻，技术门槛高，附加值高，发达国家最先重视新材料开发及应用。为了抢占战略制高点，美、日、欧、韩等发达经济体均将新材料提升到战略高度并提前布局，启动多个专项计划，目前在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势。许多著名的跨国公司，如巴斯夫、杜邦、拜耳、陶氏化学、朗盛等，都将新材料作为其发展战略和经营创效的重点方向，并对我国形成技术优势。总体来说，全球新材料行业正处于快速发展阶段，规模加速增长，年复合增长率维持在10%以上。全球新材料产业近年来发展迅速，年全球新材料产业产值规模约为.1亿美元，年达到约.7亿美元[2]。—年，许多国家出台推动新材料产业发展的扶持政策及规划，加上下游电子信息、生物医疗、汽车工业等产业发展加快，年全球新材料产业产值规模接近3万亿美元，预计未来5年全球新材料产业产值规模将保持正增长态势，年增长到5.65亿美元，年有望突破6万亿美元，详见图1。
图1全球新材料行业产值规模变化及预测来源：中机院
近年来，我国将新材料产业作为未来发展的战略性新兴产业，先后出台《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》《关于石化产业调结构促转型增效益的指导意见》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《化工新材料“十四五”规划指南》等若干政策文件予以扶持。在政策指引下，我国新材料行业发展强劲，年新材料总产值达到约6.0万亿元，预计到年产业总产值将达到10万亿元，并保持年均增长20%[4]。然而，目前我国仅是材料大国而非材料强国，新材料属于我国对外依存度极高的八类产业之一，特别是高端化工新材料和化工高端装备及尖端技术严重依赖进口。据工业与信息化部统计，在我国大型企业所需的多种关键材料中，32%的材料我国处于空白、完全无法生产，54%的材料国内能够生产但质量较差，仅有14%国内可以完全自给。近10年我国新材料行业总产值变化及年预测见图2。
图2近10年我国新材料行业总产值变化及年预测来源：中机院
根据中国石油和化学工业联合会（简称石化联合会）数据，年我国化工新材料产业规模约亿元，市场总消费规模亿元，进口额约亿元，约占化工产品总进口额的25%；消费量约万吨，自给率为70.6%，其中，自给率最低的为高端聚烯烃，仅有45.3%，工程塑料和电子化学品自给率均为60%，高性能合成橡胶和高性能膜材料均为66.7%；预计“十四五”期间我国化工新材料消费量将从年的万吨增加到年的万吨，年均增速8.6%。年5月石化联合会发布的《石油和化学工业“十四五”发展指南》强调要加快化工新材料的发展，提出“十四五”末期化工新材料的自给率要达到75%，占化工行业整体比重超过10%。
随着未来消费端对石油产品需求产生的根本性变革，我国炼化行业进入深刻调整期，炼油化工领域面临转型升级和绿色低碳发展的紧迫任务。由于目前国内油品需求进入平台期并在年前后达峰，“十四五”期间需要将炼油能力控制在10亿吨/年以内。在减油增化和“双碳”目标等多重因素叠加的背景下，炼化转型升级的技术需求更加迫切。同时，新基建、新一代信息技术的发展，对高端石化产品和高性能材料提出更高要求，市场需求也更加旺盛。总体而言，化工新材料既是目前石化产业的短板之一，也是未来石化行业转型升级的主要方向。随着“双碳”目标的启动，全球化工新材料进入新的发展阶段，我国化工新材料产业迎来前所未有的历史机遇期。
二、化工新材料在低碳发展中的作用
从化工新材料的全生命周期分析，在材料的原料供应环节，可以采用生物质、绿氢等可再生低碳原料以及直接以CO2为原料生产化工新材料，从而实现汇碳；在材料的生产环节，可以通过各种不同生产工艺路线过程将原料中的碳转移到新材料产品中，从而实现固碳；在材料的使用消费环节，可以实现废弃材料的回收与循环利用，从而实现减碳。
2.1可再生原料的汇碳作用
2.1.1采用生物质原料生产新材料
根据年12月12日巴黎气候变化大会发布的《巴黎协定》，要确保全球平均气温上升幅度较工业革命前低2℃，并尽量将其控制在1.5℃以内；而要实现1.5℃的目标，未来全球60%的石油储量、90%以上的煤炭储量应“留在地下”，为此只有大幅削减化石能源的产量和用量，未来生物基替代化石基产品将成为大势所趋。我国生物质资源丰富，主要包括农林业废弃物、城市生活垃圾等。根据中投产业研究院研究结果显示，我国每年可利用的生物质资源中农业废弃物约4亿吨，林业废弃物约3.5亿吨。生物质原料主要来源于太阳能和植物的光合作用，是吸收自然界CO2、实现碳汇的最佳途径。在植物的生长过程中，通过光合作用，每年可将亿吨的CO2转化为碳水化合物，因此生物质材料的CO2排放量低，仅为石化基塑料的20%，属于典型的低碳材料。
生物基产品生产和使用过程中均能大幅削减碳排放，随着生物基产品占比逐步提高，减排优势将更加显著。根据国际能源署（IEA）的研究结果，如果用生物基产品来替代石油化工品，从乙酸到己内酰胺，1t产品可减少1.2～5.2t的CO2排放，以乙烯和己内酰胺为例，1t生物基乙烯可减少CO2排放2.5t，1t生物基己内酰胺可减少CO2排放多达5.2t，详见图3。
图3生物基化工品对CO2的减排效果来源：中机院
目前，生物质原料主要用于能源、生态农业和环境修复、绿色建材、储能碳材料等领域。在能源方面，生物柴油、生物乙醇、生物航空燃料等已经实现规模化工业应用，其碳减排功效得到普遍认可；在生态农业和环境修复方面，如生物质可降解地膜、生物炭直接还田等技术已经接近实用化，正在小规模推广；在绿色建材方面，木塑复合材料、秸秆复合墙板、新型纤维板等生物基新材料已经发展成熟；在储能碳材料方面，利用生物质材料制备碳材料，用作电池石墨电极的替代品，提升锂离子电池的储能性能。生物质将是今后生产化工新材料的主要原料来源之一，随着生物质气化、催化裂解、发酵、生物炼制等高值化转化利用技术的进步，目前以化石原料生产的高端合成树脂、特种合成橡胶、合成纤维、先进工程材料、可降解材料，将来都可以通过生物质原料路线来生产。以生物基纤维为例，当前最有市场应用潜力的生物基纤维材料包括纤维素聚合物、生物基聚酯类[聚乳酸（PLA）、聚β-羟基丁酸酯（PHB）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等]、生物基聚酰胺类（PA11、PA6、PA66、PA69、PA）、生物基聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、生物基热塑性聚氨酯弹性体（TPU）以及淀粉基聚合物等。
目前，全球生物基材料产能已达万吨/年以上，年均增速超过20%。由于各国生物质利用产业政策的驱动，生物基材料的应用范围不断拓展，正在加快从医用材料和高端功能性材料应用领域向大宗工业产品和生活消费品应用领域转变，在农用地膜、日用塑料制品、化纤服装等方面逐渐实现规模化应用。美国农业部于年发布报告称，到年，生物基化学品将占全球化学品22%的市场份额，其年度产值将超过亿美元。据“国际生物基材料技术与应用论坛”预测，我国生物基材料行业保持20%左右的年均增长速度，总产量已超过万吨/年，正值发展的上升期。我国的生物基材料产业已经在环渤海、长三角、珠三角等区域初步形成了产业集群。目前在生物基材料与制品中，生物基塑料发展最快，主要包括可降解生物基塑料，如PLA、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚乙烯醇（PVA）、二元酸二醇共聚酯、二氧化碳共聚物（PPC）等；非生物降解生物基塑料，如生物聚乙烯（BPE）、聚酰胺（PA）等；此外还有生物基再生纤维，包括生物基合成纤维、海洋生物基纤维、生物蛋白质纤维以及新型纤维素纤维等新材料。
在诸多的生物基化学品中，2,5-呋喃二甲酸（FDCA）、异山梨糖醇等生物基平台化学品备受
