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日期:2019-02-06 | 作者:缅甸小勐拉

可降解生物聚酯材料产业化提速

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  近日,俄罗斯传统化石巨头TAIF JSC 集团与意大利生物降解技术公司Bio-on签署了总额达1760万欧元的PHA(聚羟基脂肪酸酯)生物可降解材料技术授权协议。作为俄罗斯首个PHA生物可降解生产项目,TAIF JSC集团将再投资9000万欧元建设生产基地,该基地预计在2020年投入运营。

  PHA是一种100%生物基的生物可降解材料,也是一种常见的生物聚酯材料。不久前在北京召开的国际生物聚酯大会(ISBP)就将主题聚焦在生物降解材料PHA的代谢基础、合成调控、生产加工和农业、医学领域应用等方面的最新进展上。

  大会主席、清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强告诉《中国科学报》记者,塑料是由单体聚合形成的高分子聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯等。不同于其他垃圾,环境中的分解者微生物不能消化降解塑料中连接单体的化学键,因此无法将其重新分解为单体形式,换句话说,塑料一旦合成,就“再无回头路”。

  那么,能否制造这样一种物质,既具有像塑料一样优异的聚合物性质,又可以很容易被降解为单体呢?“生物聚酯”提供了这样一种可能性。

  据陈国强介绍,生物聚酯是由微生物通过发酵产生的一类高分子聚合物,它具有和塑料类似的多聚结构,因此拥有类似的物理化学性质。常见的生物聚酯材料有PHA、聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等。

  其中,PHA材料在自然条件下即可降解,对人体和环境无毒无害。陈国强表示,由于PHA单体种类多样,聚合方法及聚合链长度差别很大,因而PHA可以制造出不同性质的材料,从硬塑料到弹性体。随着PHA产业的发展,越来越多的PHA应用正在开发中,除了常见的包装材料、农膜之外,PHA在药品、化妆品、动物饲料等方面的市场前景也非常广阔。

  在科技部、财政部等主管部门的大力支持下,我国科学家在PHA的基础研究和应用研究领域取得了世界瞩目的成就。陈国强团队就通过对嗜盐微生物进行优化改造,并以此为基础开发出高效节能的“下一代工业生物技术”,也称“蓝水生物技术”用于高效低成本生产PHA。

  据介绍,该技术利用嗜盐微生物进行发酵生产,一方面能够实现无灭菌开放式连续发酵,从而减少灭菌过程的能耗及其所带来的复杂操作和人力成本,实现高效率生产;另一方面,培养嗜盐微生物需要含高浓度盐的底物培养基,这意味着可以使用海水来替代淡水资源,从而解决水资源问题。此外,无需灭菌还意味着生物反应器无需使用不锈钢材料来耐受高温高压蒸汽,可使用塑料或陶瓷等材料降低设备成本。

  为了实现这一技术的快速产业化,在清华大学的支持下,北京蓝晶微生物科技有限公司于2016年10月正式成立。2017年9月,该公司基于“蓝水生物技术”平台的PHA中试生产基地建成投产,实现了无灭菌开放连续发酵生产低成本PHA。目前,全球首创5吨级塑料生物反应器已经在该公司的PHA生产基地组装运行。

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