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　　自从塑料问世往后，其已正在生涯的各个规模发扬首要效用，跟着经济进展，环球对塑料成品的需求不休攀升，对塑料成品的品种和质料哀求也越来越高。数据显示，截至 2020 年环球临盆的塑料已达 80 亿吨，且每年以数亿吨的范畴一连增进。

　　假使为生涯带来了便当，但古代石油基塑料也同时带来了“白色污染”、“微塑料”等情况污染和人类康健题目，于是，寻找石油基塑料的代替产物迫正在眉睫，环绕生物基塑料的考虑与开荒是当下的热门规模。

　　聚羟基脂肪酸酯（PHA）具有与石油基塑料产物相同的物化本质，可正在自然条目下被微生物齐全降解，具有杰出的生物可再素性、可降解性以及生物相容性等众种上风，可平凡操纵于工业、农业、筑立业以及生物医药等众个规模，是一种极具潜力的石油基塑料代替产物。

　　现阶段，业界环绕 PHA 的微生物合成途径、临盆和范畴化量产曾经展开了大方考虑，目前已有企业 PHA 年产能已达数万吨级别。据欧洲生物塑料协会（EUBP）数据显示，2028 年，环球 PHA 产能希望到达100 万吨。

　　聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一种由微生物通过种种碳源发酵合成的可降解高分子生物聚脂。PHA 怪异的分子构造使其具有优异的加工本能和刻板本能，可制成薄膜、纤维、注塑件等众种方式，平凡操纵于包装、医疗、农业、纤维纺织等规模。

　　行动一种生物可降解资料，PHA正在自然情况中可被微生物齐全分析，不会对情况变成污染。正在碳中和指数方面具有较大上风，比照其他常睹的生物基塑料，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT）为 30%，聚乳酸（PLA）达 70%，而 PHA可达 100%；正在降解本能上，PHA 的降解对情况的依赖性较小，无需实行堆肥处分且降解周期可控，可正在泥土、淡水或海水等种种自然情况下杀青 100% 降解。

　　其它，PHA 具有杰出的生物相容性，可用于医疗规模，譬喻手术缝合线、结构工程、植入资料、药物缓释等，而且 PHA 没有毒性，对人体安静无害。以 PHB 为例，其正在人体内可降解成属于血液因素的 3HB，不会发生排斥反响。2007 年，以 P4HB 为原料的可招揽缝合线获 FDA 同意上市，成为首个贸易化 PHA 医疗产物。

　　PHA 实在属于一类高分子聚酯的统称，目前已发掘构成 PHA 的羟基脂肪酸单体有150 余种，单体的品种、碳链长度以及侧链基团等决议 PHA 的构造和本能。

　　按照单体构造的差别，PHA 可分为众品种型，常睹的譬喻聚 3-羟基烷酸酯（PHA）、聚 3-羟基丁酸酯（PHB）、聚 3-羟基戊酸酯（PHV）和聚 3-羟基丁酸酯与 3-羟基戊酸酯的共聚物（PHBV）等。个中，PHB 是最早发掘、考虑最深切、构造最简陋同时也是最常睹的 PHA 家族成员，具有杰出的抗氧化性、防水性和较高的硬度，首要被开荒用作包装资料，属于第一代贸易 PHA 资料。

　　为了优化资料本能，业界后续又开荒出 PHB 和 PHV 的共聚物 PHBV，相较于 PHB，其正在热加工本能、韧性和延展性方面均获得较大普及，属于第二代 PHA 资料；而今，业界曾经接踵开荒出了第三代（聚 3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯，PHBHHx）和第四代（聚 3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯，P34HB）的 PHA 资料，正在本能上杀青更众提拔。

　　PHA 的合成首要是通过微生物的代谢经过，底物原料原因较为平凡，可能是葡萄糖米乐M6官方网站、脂肪酸、甘油等，微生物通过发酵将原料最终转化为 PHA。目前，业界已发掘超越 90 个属的500 余种细菌也许合成 PHA，举座而言，PHA 合成代谢途径首要有3 条。

　　第 1 条途径，从糖酵解途径天生的两分子乙酰 CoA 递次经β-酮基硫解酶和乙酰乙酰 CoA 还原酶，终末正在 PHA 合酶催化下合成 PHB；第 2 条途径，脂肪酸被活化成酯酰 CoA 落伍入 β-氧化途径，中心产品 S-3-羟基酯酰 CoA 正在差向异构酶效用下转换成可能被 PHA 合酶催化诈欺的 R-3-羟基酯酰 CoA；第 3 条途径，以乙酰 CoA 为出发点的脂肪酸从新合成途径的中心产品加入 PHA 的合成。

　　其它，业界还通过基因工程修建出少少新的 PHA 合成途径，譬喻从草酰乙酸启程通过基因工程方法为 PHBV 的合成供应 3-羟基戊酰 CoA；以及从琥珀酰 CoA 启程为 P（3HB-co-4HB）合成供应 4-羟基丁酰 CoA。

　　正在 PHA 的微生物合成经过中，临盆本钱首要集结正在发酵底物的花消和灭菌经过的能源花消上，个中底物原料约占本钱的 50% 支配，灭菌约占 30% 支配，与此同时，本钱掌管也是 PHA 范畴化量产经过中的主旨寻事。

　　为了消浸 PHA 临盆本钱，业界的考虑首要环绕消浸发酵底物本钱和灭菌经过能源花消本钱，譬喻普及菌株产率、诈欺低价底物以及开荒微生物实行非无菌发酵等。

　　目前，考虑职员诈欺基因工程等本事对微生物实行改制曾经大幅普及了 PHA 的产量和合成恶果，譬喻，通过敲除或调控症结基因的外达使微生物也许更高效地诈欺底物原料合成 PHA。

　　其它，合理诈欺低价碳源底物，更加是工农业烧毁物原料也许有用消浸 PHA 的临盆本钱。譬喻，诈欺秸秆经生物炼制获得的纤维素和木质素可能行动 PHA 临盆的碳源底物；生涯中的烧毁生物质（豌豆皮、土豆皮、洋葱皮等）资源经酸化后可能转化为挥发性脂肪酸用于低本钱 PHA 的临盆。

　　每每情景下，古代微生物发酵临盆是正在无菌情况中实行的，无菌化处分经过（譬喻设置灭菌、培育基灭菌的蒸汽花消等）导致本钱较高。对此，清华大学陈邦强老师和团队开荒出基于耐污染特别微生物的“下一代工业生物本事”（NGIB），其行使特别条目下成长的菌种，譬喻盐单胞菌，因为无需灭菌经过，也许消浸办法、能源花消和资料本钱，而且可能杀青接连发酵。

　　试验注明，盐单胞菌正在非无菌条目下（60 g/L NaCl，pH=9）下可杀青 14 天的无污染成长，正在没有任何基因工程的情景下，细胞干重（CDW）为 80 g/L，PHB 质料分数达 80%；正在另一项试验中，采用适宜性进化使盐单胞菌诈欺高醋酸盐正在 5 L 非无菌生物反响器中发生了 49.79 g/L 的 PHB。

　　以特别微生物为主旨的“下一代工业生物本事”可开荒为众种 PHA 的低本钱临盆平台，杀青 PHA 临盆的怒放性和接连性，撙节能源花消，简化临盆经过，将希望普及 PHA 的墟市角逐力并促进贸易化经过。

　　假使 PHA 是公以为绿色环保型高分子资料，但它也并非完好，譬喻其疏水性强、热安宁性差、加工窗口窄、临盆本钱上等过错限制了进一步进展。对此，考虑职员正在 PHA 的改性方面也实行了深切探寻，通过引入差别的官能团或与其他高分子资料共混，可能加强 PHA 的刻板本能、热本能等，拓展操纵规模。譬喻，通过与其他生物基可降解高分子资料，譬喻聚乳酸（PLA）、透后质酸（HA）、壳聚糖（CS）等实行共混，也许有用改革其疏水性、热安宁性、结晶本能等题目，可能获得具有杰出刻板本能和生物降解性的复合资料，从而餍足更众规模的需求。

　　客岁 11 月，欧洲议会情况委员会（ENVI）通过了“包装和包装烧毁物原则”（PPWR）的拟议修订案，旨正在鞭策再诈欺和接受并办理不休增进的塑料包装烧毁物题目。PPWR 首要涵盖三大宗旨：制止包装烧毁物的发生、鞭策高质料接受和补充包装中接受塑料的行使，预备到 2030 年让总共包装变得可反复行使或可接受。

　　值得留神的是，2021 年 1 月，邦内被以为是史上最厉的“限塑令”（邦度进展蜕变委、生态情况部等九部分笼络印发的《闭于踏实促进塑料污染解决使命的告诉》）正式实践，一次性的不行降解塑料吸管和包装袋等正在少少特定的园地被厉禁行使。

　　有业内人士曾指出，“此前可降解生物基塑料进展较慢首要是因为临盆本钱高和履行战略不足强力，近年来欧洲邦度联贯推出限塑强制战略，邦内战略也愈发庄厉，可降解塑料行业趋向爆发了分明变动，曾经进入了发生期。跟着邦内计划到 2025 年慢慢夸大对一次性塑料成品的临盆行使局限，这或将带来切切吨级的可降解代替空间。”

　　无须置疑，环球边界禁/限塑令的联贯公布，邦内“双碳”宗旨的提出，日渐厉厉的情况污染题目和人们对环保和可一连进展的日益眷注，以 PHA 为代外的可降解生物基资料工业迎来进展契机。

　　工业层面，就目前而言，环球边界内 PHA 研发临盆企业包罗美邦 Danimer Scientific、Newlight Technologies、德邦 Biomers、新加坡的 RWDC Industries，以及邦内中粮集团、微构工厂、麦得爆发物、蓝晶微生物和天安生物等公司。

　　创造于 2021 年的微构工厂采用前文中提到的“下一代工业生物本事”平台实行生物降解资料 PHA、医药中心体四氢嘧啶、尼龙 56 前体戊二胺等众种高值产物的研发和临盆，目前该公司曾经笼络清华大学团队修建新菌株并开荒新代谢途径杀青了 PHB、PHBV、PHBHHx、P34HB、P34HBHV 等的临盆，先后竣事了 5 和 15 吨小范畴临盆，以及 200 吨发酵罐众次众种 PHA 的临盆。现阶段，微构工厂合成生物学智能临盆线已正在北京中德工业园正式投产，其位于湖北宜昌的年产万吨级临盆基地正正在征战中，该公司预备正在 5 年内筑筑遮盖宇宙的 3-5 个大型临盆基地。截至目前，该公司曾经竣事三轮近 7 亿元群众币融资，投资机构包罗中石油昆仑本钱、红杉中邦、混改基金、富华本钱等。

　　麦得爆发物采用合成生物学工程本事，通细致胞工场范畴化临盆 PHA 及其下逛衍生品，目前现已竣事了千吨级 PHA 临盆线的征战并最先投产供应墟市，工业级 PHA 下逛操纵开荒包罗特种纤维、非织制布、3D 打印线材、高端包装、水处分等，其它该公司医疗级 PHA 也已被平凡操纵于Ⅱ类、Ⅲ类可招揽医疗用具的研发。该公司于 2022 年竣事七千众万元群众币的 A 轮融资，于本年 2 月竣事了由华发集团旗下投资平台领投，安定改进、摩天石跟投的数切切元群众币 A+ 轮融资。

　　蓝晶微生物埋头于针对生物功效分子和新型功效资料开荒定制化研发计划，包罗齐全可降解生物资料 PHA、植物自然药用分子和新型体外诊断试剂等。环绕 PHA 资料，可再生生物质（包罗各种淀粉和油脂）行动微生物底物，过程发酵提取，下逛加工等工艺方法获得功效众样的 PHA 产物。目前，蓝晶微生物首个 PHA 量产工场已筑成投产，一期产线 吨/年）产线工程正正在计划征战中。

　　天安生物也是一家埋头于 PHA 资料的研发和范畴化临盆的公司，其首要采用可再生的资源（譬喻玉米）通过生物发酵本事量产 PHBV。目前，该公司正正在对 PHBV 成品临盆工艺实行开荒，个中注塑工艺已成熟并批量临盆，注塑产物包罗高尔夫球托、一次性餐具等，吹塑、制板、涂覆等工艺也根基成熟，正正在实行批量化临盆的完满使命，制膜等其它工艺正正在开荒中。

　　放眼邦内，行动可降解生物资料改日的首要进展倾向之一，PHA 贸易化进展目前所面对的一个首要局限成分是墟市代价，同时正在举座产能方面也与其他生物基或可降解资料存正在差异，不外跟着学术界和工业界对 PHA 考虑的深切和产能的提拔，代价上风将慢慢突显，辅以优异的物化本质加成，PHA 将希望成为一种被墟市平凡授与、操纵规模广宽的生物基资料，为减轻对石油资源的依赖、阻挠白色污染、掌管温室效应以及社会可一连进展供应助力。