人们普遍认识到，只有大幅推动工业脱碳，才能实现全球气候目标。为将全球变暖控制在 1.5°C 以内，避免气候变化带来的最严重后果，亟需采取切实行动。每个行业都面临其独特的挑战，医疗健康行业及其供应商，包括制药行业也不例外。
图 1.通用产品生命周期示意图。
为应对这一挑战，生物制药行业的 22 个代表企业共同发布了《BioPhorum 环境可持续发展路线图》。该路线图支持整个行业的协作，并为生物工艺的可持续转型提供了行动指南。该路线图强调了脱碳和循环利用在产品与工艺全生命周期 (1) 中的关键作用，涵盖四个生命周期领域，包括我们将在此重点介绍的原材料（图 1）。根据该路线图，医疗健康行业约占全球温室气体排放总量的 4%-5%，其中高达 71% 来自其供应链。这些排放大多属于采购商品与服务范畴，在温室气体排放核算中被归类为范围 3，第 1 类排放。
作为生物制药行业的一级供应商，Cytiva 已承诺设定基于科学的减排目标：在 2030 年实现重大减排，并于 2050 年实现净零排放。这些目标及其所依托的数据，是战略转化为可衡量成果的关键推动力。一些策略的落地需要时间，而另一些则可以快速部署。
我们必须寻找替代化石基塑料的方案
图 2.请更新图注以匹配饼图。
在 Cytiva，我们计算得出原材料约占公司总温室气体排放的 30%，属于采购商品与服务的一个子类。其中，塑料是当前排放增长最快的原材料类别，其快速增长主要受行业发展和一次性技术成熟的推动。进一步分析发现，我们所用的材料中，聚烯烃占据主导地位。这类热塑性塑料包括聚乙烯 (PE)、聚酯 (PET/PBT)、聚丙烯 (PP) 和尼龙。我们估算每年使用此类材料超过 600 万公斤，而每生产 1 公斤聚合物通常会产生至少 3 公斤二氧化碳 (2)，这意味着存在每年减少 1.8 万吨碳排放的潜力。如果转向更可持续的材料，可直接帮助客户减少其范围 3，第 1 类排放。这相当于一辆汽车行驶约 1.28 亿公里所产生的排放 (3)，无疑是一个具有显著减排潜力的机会。
目前市场上越来越多可持续原料塑料的出现，为在短期内实现大量二氧化碳减排提供了切实可行的路径。这类生物聚合物通常将可再生原料与传统化石资源混合使用，以实现显著的碳足迹降低，许多情况下甚至接近零碳或实现负碳排放。实际减排效果取决于生物基原料所占比例，目前大多数供应商提供的聚合物树脂由不与食物竞争的生物基原料制成，如废弃植物油和非食用作物。
质量平衡与认证
在聚合物生产中，最终树脂的品质与原料种类无关。因此，树脂供应商会依据可用性等因素调整原料来源，同时严格把控最终产品质量。不过，为确保排放核算的准确性以及对所售树脂及其制成产品的减排声明负责，所有原料的溯源必须得到完整保留。由于在工业规模下，生物基与化石基原料的输出分离不可行也不经济，行业普遍采用质量平衡溯源模型进行原料控制（图 3）。该模型定义了可持续原料所占比例，并确保此比例在整个产出总量中得以维持。当与国际可持续发展与碳认证 (ISCC) 体系 (4) 的独立认证相结合时，这一模式使得原材料的来源得以追溯，并可在整个供应链的范围内将相应的 GHG 减排量计入范围 3 排放。
图 3.质量平衡溯源模型。
至关重要的是，这一生产流程和质量平衡方法使原料种类的改变不会影响最终产品性能。因此，对于使用此类塑料制品的最终用户而言，无需进行材料变更流程，即可获得生物聚合物带来的可持续性优势。
生物聚合物的需求预计将在 2022 年至 2027 年间达到 14% 至超过 20% 的复合年增长率 (CAGR) (5)。产能也预计将相应提升；然而，全球供应压力和自然过程的内在风险可能会给供应格局带来难以预测的压力。通过采用质量平衡方法混合原料，实现的灵活性进一步保障了供应链的安全，使其能够适应需求变化和特定可持续原料的供应情况。
使用生物聚合物值得吗？
仅从环境驱动因素来看，这个问题的答案似乎显而易见，但我们不能忽视变革带来的经济影响。不可避免的现实是，可持续原材料的成本确实更高。对于塑料而言，价格溢价取决于材料和供应商，通常比基于化石燃料的材料高出 10% 至 100%。单独看这是一个不小的增幅。然而，在大多数制药应用中，原材料成本通常只占产品总销售成本的一小部分。因此，原材料成本的增加对最终产品成本的影响往往很小。
大多数 PE 和 PP 原材料供应商正在推广可持续选项，声称每公斤塑料可减少 2 至 3 公斤的二氧化碳排放。PE 和 PP 都是许多 Cytiva 产品以及典型一次性生物工艺流程中重要的原材料，包括接头和过滤产品。仅以一种 PP 树脂为例，如果我们开始使用质量平衡链条追踪模型认证的完全生物基原料制成的相同树脂，初步计算显示我们的范围 3 排放每年将减少超过 3000 吨，并有助于减少整个供应链的 GHG 排放。
生物聚合物具有显著影响力且现已可用
如前言所述，BioPhorum 的环境可持续发展路线图呼吁我们行业紧急实现脱碳。大多数制药公司对此表示完全认同，并通过承诺实现基于科学的温室气体 (GHG) 减排目标来体现这一点。因此，我们应优先考虑并积极推进在价值链中切实可行的减少范围 3 排放的机会。就影响力大小和实施变革的可行性而言，很少有机会能比生物聚合物更具优先级。在 Cytiva，我们正与客户和供应商携手合作，推动这一简单而有深远影响的变革成为现实。
可持续发展之路任重道远，每一步都使我们更接近共同的目标。
参考文献
1. BioPhorum Operations Group. BioPhorum environmental sustainability roadmap 2022. December 16, 2022. https://www.biophorum.com/download/biophorum-environmental-sustainability-roadmap/ Accessed June 20, 2024.
2. Borealis Group. The Bornewables™ ― a sustainable alternative to virgin polyolefins. August, 2022. https://www.borealisgroup.com/storage/Polyolefins/Circular-Economy-Solutions/The-Bornewables/BOREALIS_Bornewables_Brochure_final.pdf
3. OpenCO2net Oy. CO2 converter. https://www.openco2.net/en/co2-converter
Accessed July 3, 2024.
4. ISCC System GmbH. ISCC certified materials are tracked along the supply chain. https://www.iscc-system.org/certification/chain-of-custody/mass-balance/ Accessed July 3, 2024.
5. Adams B. Informa Markets. Plastics Today. Bio-based polymers projected to grow at double digits through 2027. February 13, 2023. https://www.plasticstoday.com/biopolymers/bio-based-polymers-projected-to-grow-at-double-digits-through-2027. Accessed July 3, 2024.