目前，使用生物基乙二醇（MEG）单体和化石基对苯二甲酸（TPA）制得的30%生物基PET已进入市场并在包装等领域得到应用。与此同时，替代型生物基PX-TPA单体技术的研究与开发也取得了巨大进展，100%生物基PET有望在未来成为产能最大的生物基聚合物。现阶段，生物基聚合物的制备方法大致有以下 3 种途径（图 1）。
图 1 生物基聚合物的几种制备路线
以纤维素与淀粉为原料，采用生物催化过程，完成新单体如乳酸（LA）、2,5-呋喃二甲酸（FDCA）聚合过程而得到全新的聚合物，诸如PLA和聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯（PEF）等。另外一种制备工艺是通过生物化学催化过程，得到诸如乙烯、TPA的替代型生物基单体，进而得到可替代石油基聚合物的生物基PE和生物基PET。
对传统聚酯行业来说，使用生物基PX、TPA和生物基MEG单体替代化石基单体制备生物基PET技术日益受到重视。该生产技术可融入现有的聚酯生产设备和基础设施中。对于尝试开发生物基聚酯产品的企业来说，不仅可以节省老设备更新改造以及相应的基础设施的投资，且先前的生产管理经验、品质管控流程等得以沿用，一举两得。正因如此，近年来市场上对基于生物基PX、TPA与MEG单体制备100%生物基PET技术的研发投入明显增长，成效显著，如利用Virent公司、Anellotech公司技术开发的生物基PET加工的包装材料、纤维和薄膜等产品已见诸市场。
BioForm-PX技术
Virent公司开发的BioForm-PX技术旨在生产100%生物基PET，研究初期使用玉米、甘蔗和甜菜做原料，目前其原料结构已转向非粮食生物质如甘蔗渣、玉米秸秆和草料等，原料供给摆脱了农作物生长周期的影响。利用BioForm-PX技术生产生物基TPA单体并制备生物基PET的生产工艺过程如图 2 所示。
BioForm-PX工艺的技术特征主要包括以下 4 个方面：采用无机催化系统，工艺条件温和；能效高；原料适应性强，可使用常规糖料，亦可使用非粮食糖料；与传统聚酯设备和基础设施的兼容性好。该技术取材于可再生资源，制品具有可回收再利用特点。随着原料供给的差异，生产过程中的CO2排放量也不尽相同。与化石基PX相比，以玉米糖、甜菜、甘蔗为原料加工生物基PX，温室气体排放量（GHG）可分别降低30%、35%、55%。
BioForm-PX工艺中，2.6 t碳水化合物大约可产出1 t碳氢化合物，进而可得到0.6 t生物基PX以及其他甲苯、生物燃油和生物燃料。目前该项目 3 万t/a的商业化试验已成功实施，商业化生产拟在规模为22.5万t/a的装置上进行。可口可乐公司100%生物基PET饮料瓶早已在2015年米兰国际博展会上亮相，远东新世纪公司使用Virent公司技术开发的生物基PET纤维和T恤衫亦已见诸市场。此外，2019年Virent公司与英国BP公众有限公司签订协议将合作生产生物基PET产品，其后，又与日本东丽（Toray）公司合作拟于2022年扩大生物基PET的生产规模。
Bio-TcatTM技术
Anellotech等 5 家企业联合开发了生物基PET生产技术“Bio-TcatTM”（热催化生物质转化技术），可利用非粮食生物质资源即松木片为原料，采用热催化转化系统制备生物基PX及生物基PET。用该技术开发的100%生物基聚酯已供给三得利（Santory）公司用作食品与饮料包装材料。其生物基PET制备工艺如图 3 所示。
Bio-TCat™技术
Bio-TcatTM工艺生产效率高，原料适用性强，因此具有很好的成本竞争优势。目前，其使用的生物质原料成本约为60美元/t（碳氢含量为54%，折算后C＋H价格约为111美元/t），低于糖原料的400美元/t（碳氢含量47%，折算后C＋H价格约为851美元/t）和纤维素糖的270美元/t（碳氢含量47%，折算后C＋H价格约为574美元/t）。生命周期评价（LCA）结果显示，该项技术生产过程的GHG较之于传统化石基PET生产工艺要低70%。采用Bio-TcatTM技术，Anellotech建设了年生产能力为 4万t的生物基混二甲苯（BTX）商业化生产工厂，自2018年投产以来已进入7500 h连续运转状态；其第 2 座商业化生产装置，即产能为20万～25万t/a 的生产工厂也已在建设中。
YXY技术
荷兰Avantium公司开发的YXY技术使用植物糖为原料，通过两步法催化工艺将糖转化为FDCA，进而制备PEF。YXY技术的灵活性表现在FDCA中间体可通过催化制备生物基聚酰胺（PA）、生物基聚氨酯产品。鉴于FDCA和TPA结构的相似性，FDCA经催化亦可转换成TPA而用于生物基PET生产。如图 4 所示。
新型聚酯PEF热稳定性好，机械性能优异，拉伸模量是普通PET的两倍，对水汽的屏蔽性比PET树脂高 2倍，对氧要高出10倍，对CO2则高出 4 倍。相比传统PET的生产工艺，PEF生产技术的GHG可降低70%，非再生能源的使用减少了65%。
YXY技术初期选用的原料主要是玉米、甘蔗和甜菜，目前已转为非粮食生物质，如玉米秸秆等农业废弃物及废纸类等。2016年，5 万t/a产能的FDCA商业化工厂已在BASF（巴斯夫）公司运转。商业化生产中，3.5 t植物糖约可产出 1 t生物基PX，PEF的成本为1 200～1 600美元/t。目前，其产能达50万t/a的FDCA/PEF生产工厂也已在建设中，预计2020-2024年间可实现批量生产并投放市场。
近年来，世界生物基聚合物市场呈稳步增长态势。依据欧洲NOVA研究所的研究报告，2020年全球生物基聚合物的市场份额将从2011年的1.5%提升到3%（全球聚合物生产规模以 4 亿t/a计），其中生物基聚酯产量将达500万t/a。替代型生物基PX-TPA单体及生物基PET技术日益受到重视，并不断取得新的进展。
随着生物基MEG生产技术的进步，部分生物基PET瓶基树脂逐渐受到消费者欢迎。目前包装市场所用的部分生物基PET瓶一般采用生物基MEG（占31.25%）与化石基TPA（占68.75%）制得。部分生物基PET的生物碳含量应在20%左右。根据测算，如目前我国的聚酯生产全部采用生物基MEG，则每年减少的GHG将超过400万辆乘用车行驶一年的CO2排放量，环境效益非常显著。
日本东丽公司基于Gevo公司的生物基PX技术成功生产了100%生物基PET纤维。可口可乐公司与Virent公司合作开发了100%生物基PET瓶基切片并用于商品名为“Plantbottle”的饮料包装材料。生物基PET及聚酯材料的可回收技术亦是可持续发展聚酯产业追求的目标之一，表 1 对比了绿色PET产品系列的GHG和化石燃料消耗（FFC）指标。
表 1 PET生产（瓶基）的GHG和化石燃料消耗（FFC）降低量
新型聚酯PEF一问世即被业内普遍看好，且FDCA可以通过催化系统转化为生物基TPA而用于加工生物基PET产品。目前，使用30%回收再生的PEF饮料瓶片制得的服装如T恤、运动服装等已在2010年南非世界杯上被不少国家用作运动员出场服，此后利用100%回收PEF瓶基切片作原料加工的衬衫亦进入市场。PEF产品的开发研究还证明，将再生PEF（rPEF）和传统再生PET（rPET）混合使用也不存在任何困难。
据统计，全球PET产能已超亿吨，在纺织及饮料包装领域应用广泛。随着技术进步和应用开发的深入，其已在纺织纤维行业占据绝对主导地位。从市场角度而言，开发生物基PET及其下游产品前景巨大。
目前，生物基MEG已实现规模化生产，部分生物基PET也已进入市场。在可预见的将来，生物基PX-TPA单体及100%生物基PET也将完成商业化生产。虽然生物基产品的环境效益突出，但成本仍是不容忽视的因素。根据2015年的一项调查，生物基PET成本约为化石基PET的2倍，而根据测算，2020年这一比例将降至1.25-1.50倍，这是技术进步的必然结果。生物可再生资源的选择和利用，对生物聚合物的成本具有重要影响。
生物基PET生产技术的发展历经实验室研究（千克级）到中试放大阶段（吨级），目前已进入商业化生产试验阶段（约 5 万t/a级），预计2030年前后100%生物基PET将进入工业化生产。生物经济的发展壮大要求产业链上企业的强强联合，如Anellotech公司生物基PET技术的开发应用即联合了Axens公司（工程设计）、Ifpen公司（工艺技术）以及负责产品应用的三得利公司等协作实施。这对我国传统的纺织行业具有很好的参考意义，尤其是对于一些先进纤维材料的开发，要求企业更新观念，投入到跨行业跨学科的技术合作中。
现阶段，PET、PE等品种占据着全球90%左右的聚合物市场，是生物基聚合物领域重要的研究对象。虽然生物基聚合物在其聚合物总量中占比尚小，但未来相当长时期内将与传统聚合物产品同行。从经济效益和环境效益角度而言，不管是部分生物基PET还是100%生物基PET，能依托传统PET的加工工艺与装备进行生产是一种趋势。为了降低成本，生物基MEG、TPA单体也需要融入技术水平相对先进的传统PET生产工艺中。
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