可生物降解塑料PHAs
2024年聚3-羟基烷酸酯(PHA)市场分析现状

2024年聚3-羟基烷酸酯(PHA)市场分析现状简介聚3-羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是一类具有生物可降解性质的聚酯类高分子聚合物。
自20世纪80年代中期开始,PHA作为一种可持续发展的生物塑料受到了广泛的关注,具有广泛的应用前景。
本文将对PHA市场的分析现状进行介绍。
产业链分析PHA生产环节PHA的生产主要包括原料获取、菌种培养、发酵生产以及后续的提取和纯化过程。
生产工艺相对较为复杂,需要较高的技术水平和设备投资。
目前,PHA的主要生产企业还处于小规模试验阶段,工业化生产规模相对较小。
PHA市场链条PHA的市场链条主要包括原料供应商、PHA生产企业、加工制造商、分销商以及最终的使用者。
原料供应商主要提供PHA生产所需的原料,如植物油和废弃物等。
PHA生产企业将原料转化为PHA产品,并销售给加工制造商。
加工制造商将PHA作为替代传统塑料的材料,制造成各种塑料制品。
分销商将成品分销给最终的使用者,如包装、食品、医疗等领域。
市场概况市场规模目前,PHA市场规模较小,但呈逐步增长的趋势。
据统计,全球PHA市场规模在2020年约为1000万美元,预计到2025年将达到约3.5亿美元,年复合增长率约为30%。
应用领域PHA具有优异的生物可降解性能和物理性能,广泛应用于包装、农业、医疗、纺织、汽车等领域。
其中,包装领域是PHA的主要应用领域,占据了PHA市场的60%以上。
地理分布目前,PHA市场主要集中在北美、欧洲和亚洲地区。
北美地区以美国为主,欧洲地区以德国为主,亚洲地区以中国为主。
这些地区的PHA市场发展较为成熟,相关企业数量较多。
市场竞争态势PHA市场竞争主要分为两个方面:技术竞争和市场占有率竞争。
技术竞争PHA的生产技术是影响市场竞争力的重要因素。
目前,PHA生产技术主要包括微生物发酵法和生物合成法。
微生物发酵法是目前主流的生产技术,相对成熟,但仍存在成本较高的问题。
生物可降解塑料PHA了解一下。

⽣物可降解塑料PHA了解⼀下。
作者:谢⽟曼今天你是做饭还是叫外卖?你是否还陷⼊在既不想洗碗⼜不想使⽤⼀次性餐具的纠结中?想⽤⼀次性餐具⼜害怕污染环境怎么办?不要怕!⽣物可降解塑料PHA了解⼀下。
试想⼀下,如果将⼀次性餐具的材料都换成⽣物可降解塑料,吃完就扔,既不⽤洗碗还不⽤担⼼污染环境,是不是太幸福了!01 塑料之“伤”塑料⾃问世以来,因其⽅便耐⽤的特点受到⼈们⼀致追捧,并且对它的依赖越来越深。
然⽽,塑料之所以耐⽤是因为它们不可⽣物降解,这也就导致陆地和海洋中积累了⼤量的塑料废物。
据报道,在海洋垃圾总量中,塑料垃圾约占80%, 有海洋塑料垃圾摄⾷记录的海洋⽣物达600种以上,⼀年海洋污染的⾃然资本成本保守估计约为每吨海洋塑料3300美元⾄33000美元。
截⽌到2017年,全球塑料产量已达到⼤约3.48亿吨。
此外,塑料⽣产和燃烧的过程中会产⽣⼤量温室⽓体,使得地球上的环境更加恶化,塑料问题俨然成为威胁⽣态系统和⼈类健康的全球危机之⼀。
各种环境中的塑料垃圾02 什么是⽣物可降解塑料?那到底什么是⽣物可降解塑料?顾名思义,⽣物可降解塑料就是指拥有塑料性能且在⽣物化学作⽤过程或⾃然环境中可以被微⽣物降解的材料,其中包括⼀些化学合成聚合物、淀粉基⽣物可降解塑料以及微⽣物合成的聚酯类化合物等。
化学合成聚合物的代表有聚⼄⼆醇酸、聚乳酸、聚对⼰内酯、聚⼄烯醇、聚环氧⼄烷等等。
这类材料⽬前已经有⼀定的应⽤,但还是不能与塑料所有的性能相抗衡。
淀粉基⽣物可降解塑料主要是向常规的塑料中加⼊淀粉作为填充剂和交联剂,以产⽣淀粉和塑料的混合物(例如,淀粉聚⼄烯), 再利⽤⼟壤微⽣物很容易降解淀粉的性质从⽽分解聚合物, 这会显著减少塑料的降解时间。
但这种塑料在淀粉脱除后留下的碎⽚不易降解,在环境中会存留很长时间,还是治标不治本。
微⽣物合成和积累的聚酯类化合物,主要是聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA),具有与各种合成热塑性塑料(如聚丙烯)相似的性能。
聚羟基烷酸酯及其纳米复合材料

聚羟基烷酸酯及其纳米复合材料3.1 概述聚羟基烷酸酯(PHA)是一类细胞体内的生物降解聚合物,是生物聚酯里的一大家族,目前已经发现有150多种不同的单体结构。
虽然PHA结构变化多,物理性能各异,但都具有生物可降解性。
PHA的主要品种有聚β-羟基丁酸酯(PHB)、聚β-羟基戊酸酯(PHV)及其共聚物——聚β-羟基丁酸酯/聚β-羟基戊酸酯(PHBV)等。
PHA聚合度高,因而结晶性高,全同立构,不溶于水,与传统的PP 类似,但其具有完全生物降解性,可在环境中完全降解为水和CO。
PHA既具有2完全生物分解性、生物相容性、憎水性、良好的阻透性等独特的性质,又具有石油基树脂的热塑加工性,可采用注塑、挤出、中空成型等工艺进行加工,成型注塑制品、薄膜、容器等,也可以和其他材料复合。
其应用遍及高档包装材料、医药卫生(可被人体吸收的药物缓释材料、植入型生物材料等)、农业等各个领域。
其中,PHB是最常见的,是短链的PHA,包括PHBV,是目前大规模生产的生物聚酯。
3.2 PHAs的合成PHAs的化学结构如图3-1所示,其中单体长度为3~15个碳不等,主要取决于侧基R的大小。
图3-1 PHAs的结构PHAs的合成方法可分为生物合成法和化学合成法。
化学合成法由于成本较高,目前已基本不采用。
生物合成法又可分为细菌合成法和基因合成法。
由于PHAs是许多细菌在营养不平衡的条件下合成的细胞内能量和碳源贮藏性物质,因此细菌合成仍是目前研究的重点,微生物种类、合成底物与合成途径都对PHAs的合成起关键作用。
目前,科学家们在尝试各种组合方法,以取得更好的实验效果。
随着转基因技术的日趋成熟,人们又把目光投向转基因植物。
如果将细菌合为碳源、太阳能为能源合成PHAs,就可大幅度降低生成路径引入植物后,以CO2产成本。
因此,基因合成法是最具发展前景的合成方法。
3.2.1微生物合成路线用微生物生产PHB和多羟基戊酸的聚合物技术早已经出现。
1975年,英国帝国化学公司(ICI,后改为Zeneca)以葡萄糖为底物开发了P(3HB),商品名为Biopol®。
功能高分子-可降解生物材料PHAs

(如作为药物的缓适载体、手术缝线等)。
(2)在自然环境中酶降解 许多细菌和真菌可分泌外解聚酶,有些甚至可
以利用PHB作为唯一碳源生长。
PHAs展望
➢ PHAs作为一种生物可降解的热塑性材料,早 在60年代就已引起了人们的广泛关注,但由 于工业化生产的PHB与聚丙烯的价格相比高 出许多,缺乏相应的市场竞争能力。
可降解生物材料
-聚羟基脂肪酸酯(PHAs)
CONTENTS
1. PHAs简介 2. PHAs合成方法 3. PHAs生物降解 4. PHAs展望
PHAs简介
1.1 PHAs概述
➢ 聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHAs) 是原核微生物在受到某种基本营养成分(如N、 P、S、O 或 Mg)的供给限制时,将过量碳源 以碳源和能源形式储存而合成的一类胞内热塑 性聚酯,积累量可占到细胞干重的 30%~80%, 是一种天然的高分子生物材料。
• 容器、瓶、 袋、薄膜等包装材 料;
• 妇女卫生用品、 尿布等; • 合成手性化合物的前体原料。
PHAs简介
1.4 PHAs的应用
人 工 心 脏 瓣 膜
一 次 性 塑 料 制 品
骨 骼 软 组 织
医 用 纱 布
PHAs合成方法
合成 方法
Байду номын сангаас
生物合成法 化学合成法
微生物发酵法 转基因植物法
活性污泥法
1 在提取过程中尽可能减少聚 合物分子量的降低 2 纯度高
性能 改进
与其它可降解材料共混
1 进行侧链修饰,增大分子量 2 采用淬火工艺,解决脆性大 和易老化问题
生物降解材料PHA介绍

有关生物降解材料PHA目前在生物基材料中,发展最快的是生物基塑料。
这种极具发展潜力的材料可望在许多应用领域替代传统聚合物。
为此,本版从今日起专题报道最热门的几类生物基塑料技术的最新进展。
性能:接近通用塑料综合性能不及传统石油基塑料是人们对生物基塑料的普遍印象,也是除价格因素外推广生物基塑料的拦路虎。
但随着技术的进步,PHA产品性能目前已经接近通用塑料,获得了欧洲一些厂商的认可,信用卡生产商等对第四代PHA产品表现出了浓厚的兴趣。
PHA是聚羟基脂肪酸酯类材料的总称,目前产业化品种已有四代。
第一代产品的典型代表为均聚物PHB(聚3-羟基丁酸酯)。
该材料脆性大,很难大规模应用。
为了改善加工性能,人们又研发了第二代产品PHBV(聚3-羟基丁酸酯/3-羟基戊酸酯共聚物)、第三代产品PHBHHx(3-羟基丁酸酯/3-羟基己酸酯共聚物)以及第四代产品P34HB(聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯共聚物)。
原料:上百种可供选择清华大学教授、长江学者陈国强接受本报记者采访时表示,PHA以可再生生物质为原料,由微生物直接合成,可生物降解,它已经与PLA(聚乳酸)并列为完全生物降解材料的最热门研究课题。
他说,与大家熟知的PLA等生物基材料相比,PHA的显著优点是能通过结构调节使最终产品适用于不同的应用领域,而支撑这种优点的就是其单体的多样性。
国内外研究证明,生物合成PHA新材料的潜力几乎是无限的。
据陈国强教授介绍,在2000年时人们就已发现了超过150种的PHA单体。
单体结构变化以及共聚物中不同单体比例的不同,给PHA结构变化带来了无限可能。
结构的多元化,又带来了性能的多样化。
PHA可以坚硬如硬塑料,也可以柔软如弹性体,可以制成吹膜级、压片级、吹瓶级、发泡级以及弹性体级的产品。
通过调整单体配比,PHA产品性能可以横跨纤维、塑料、橡胶、热熔胶等不同范畴,加上PHA 兼具良好的生物相容性,其应用领域已不局限在单一的塑料制品,还可以在农药缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料方面大显身手。
2024年PHA工业市场需求分析

2024年PHA工业市场需求分析引言PHA(聚羟基脂肪酸酯)是一种生物可降解塑料,其在工业市场上具有广泛的应用前景。
本文将对PHA工业市场的需求进行分析,探讨其潜在的市场规模,以及各个行业对PHA的需求情况。
PHA的概述PHA是一类由微生物合成的生物塑料,具有可降解性、可生物合成和可生物降解等特点。
由于其对环境友好、可持续发展等优势,PHA在传统塑料替代、医药、农业等领域得到了广泛关注。
PHA工业市场需求潜力传统塑料替代市场PHA作为一种可降解塑料,可以替代传统的石油基塑料。
随着环境保护意识的增强和政府相关政策的出台,传统塑料袋、包装材料等行业对PHA的需求逐渐增加。
根据市场研究机构的数据,目前传统塑料替代市场对PHA的需求占到总需求的一半以上。
医药领域需求PHA具有良好的生物相容性和可生物降解性,因此在医药领域也有着广阔的应用前景。
目前,PHA已经被应用于缝合线、给药系统、组织工程材料等方面。
随着人们对医疗保健品质量要求的提高和生物可降解性材料需求的增加,PHA在医药领域的需求将进一步增长。
农业领域需求PHA作为一种可生物降解材料,可以应用于农业领域,如农膜、肥料包衣等。
PHA对土壤环境影响小,不会造成环境污染,因此在现代农业发展中具有重要作用。
伴随着农业模式的转型和可持续农业的需求增加,PHA在农业领域的市场需求也将持续增长。
PHA工业市场前景根据当前市场需求的增长趋势和预测,PHA在工业市场的前景非常广阔。
市场需求持续增长随着环境保护意识的不断增强和可降解塑料需求的增加,PHA作为一种生物可降解塑料,其市场需求将继续保持上升的趋势。
技术进步推动创新PHA的制备技术不断进步,新的PHA材料的研发不断涌现。
技术进步将进一步推动PHA市场的发展,为各个行业提供更多创新应用的可能性。
政策支持助力发展政府出台的环保政策和降解塑料的限制措施将进一步促进PHA在市场中的发展。
政策支持将为PHA工业市场提供更多机会和发展空间。
生物降解材料PHA介绍
有关生物降解材料PHA目前在生物基材料中,发展最快的是生物基塑料。
这种极具发展潜力的材料可望在许多应用领域替代传统聚合物。
为此,本版从今日起专题报道最热门的几类生物基塑料技术的最新进展。
性能:接近通用塑料综合性能不及传统石油基塑料是人们对生物基塑料的普遍印象,也是除价格因素外推广生物基塑料的拦路虎。
但随着技术的进步,PHA产品性能目前已经接近通用塑料,获得了欧洲一些厂商的认可,信用卡生产商等对第四代PHA产品表现出了浓厚的兴趣。
PHA是聚羟基脂肪酸酯类材料的总称,目前产业化品种已有四代。
第一代产品的典型代表为均聚物PHB(聚3-羟基丁酸酯)。
该材料脆性大,很难大规模应用。
为了改善加工性能,人们又研发了第二代产品PHBV(聚3-羟基丁酸酯/3-羟基戊酸酯共聚物)、第三代产品PHBHHx(3-羟基丁酸酯/3-羟基己酸酯共聚物)以及第四代产品P34HB(聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯共聚物)。
原料:上百种可供选择清华大学教授、长江学者陈国强接受本报记者采访时表示,PHA以可再生生物质为原料,由微生物直接合成,可生物降解,它已经与PLA(聚乳酸)并列为完全生物降解材料的最热门研究课题。
他说,与大家熟知的PLA等生物基材料相比,PHA的显著优点是能通过结构调节使最终产品适用于不同的应用领域,而支撑这种优点的就是其单体的多样性。
国内外研究证明,生物合成PHA新材料的潜力几乎是无限的。
据陈国强教授介绍,在2000年时人们就已发现了超过150种的PHA单体。
单体结构变化以及共聚物中不同单体比例的不同,给PHA结构变化带来了无限可能。
结构的多元化,又带来了性能的多样化。
PHA可以坚硬如硬塑料,也可以柔软如弹性体,可以制成吹膜级、压片级、吹瓶级、发泡级以及弹性体级的产品。
通过调整单体配比,PHA产品性能可以横跨纤维、塑料、橡胶、热熔胶等不同范畴,加上PHA 兼具良好的生物相容性,其应用领域已不局限在单一的塑料制品,还可以在农药缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料方面大显身手。
微生物利用有机废物合成聚羟基烷酸脂(PHAs)的研究
0 引言
塑料 制 品 涉及 人们 生 活 的 方 方 面 面 , 界 每 年 约 消 耗 10万 t 世 5 塑
使 用 发 酵 固 体 而 不 需 要 下 游 加 工 过 程 ,故 以 S F工 艺 方 法 获 得 的 产 S 品 . 以使 生 产 成 本 大 为 降 低 。 可 研 究 表 明 , 些 使 用 液 态 发 酵 (MF) 生 产 P s所 得 产 物 的 浓 一 S 法 HA
【 摘 要】 聚羟基烷酸脂(HAs p ) 是微 生物 细胞 内碳源和能源的储存物 , 同时也是一种可完全生物 降解的环境友好塑料 。由于其 良好 的环境 效应及理化性能, 受到广泛关注。文章综述 了微生物利用有机废 物合成 P A 的最新研究进展 。 H s 【 关键词 】 聚羟基烷酸脂 ; 生物 ; 微 有机废物 ; 合成
PHAs
光来看 , 废水处理产生 的剩余污泥 中的微 生物 , 含有大量未被有效利 用 的 生 物 活性 物 质 处 理 有 机 废 水 的 同 时 , 用 其 中活 性 污 泥 生产 , 利 既 净 化 处 理 了有 机 废 水 , 利 用 活 性 污 泥 生 产处 理 P A , 而 避 免或 减 又 H s从 少 剩余 污 泥 的排 放 . 有 机 废 水 综 合利 用 的一 种 方 式 。 是 利 用 有 机 废 水 发 酵 生 产 P As 工 艺 中 , 水 的 生 物 处 理 部 分 的 H 的 废 工 艺采 用 传 统 活 性 污 泥 法 处 理 废水 工艺 。 当进 水 碳 氮 比较 高 时 , 平 不 衡 的 营养 条 件 使 得 污 泥 中的 微 生 物直 接积 累 P s 与传 统 活 性 污 泥 HA 。 法工艺不同的是 , 污泥处理环 节 , 将活性污 泥中的微生物分离 回 在 是 收 生产 P s而 不 是 脱 水 后 焚 烧 。 般 来 说 不 需 要 对 现 存 的 污水 处 理 HA . 一 系 统做 大 的变 动 ,可 以 方便 地 将 传 统 污 水 处 理 方 法 直 接 转 化 为 P As H
pha行业概述
pha行业概述
PHA行业概述
PHA是一种生物可降解聚合物,它可以被微生物分解成二氧
化碳和水,不会对环境造成污染。
由于其良好的可降解性和生物相容性,PHA在医疗、食品、包装等领域具有广泛的应用
前景。
PHA的历史可以追溯到上世纪60年代,当时科学家们发现一
种能够在土壤中降解的聚酯。
随着对该聚合物性质的研究不断深入,人们发现PHA具有多种类型,如聚羟基烷酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)等。
目前,PHA已经成为生物可降解材料领域的热门研究方向之一。
在医疗领域,PHA可以作为医用缝线、人工血管、骨修
复材料等医疗器械的原材料。
在食品领域,PHA可以用于制
作食品包装袋、餐具等。
在环保领域,PHA可以替代传统塑
料制品,减少对环境的污染。
除了上述应用领域,PHA还可以用于生物肥料、生物染料等
领域。
随着技术的不断发展,PHA的应用前景将更加广阔。
然而,PHA的生产成本较高,限制了其大规模应用。
目前,国内外科学家正在开展相关研究,希望通过改良生产工艺、提高菌株筛选效率等手段,降低PHA的生产成本。
总之,PHA是一种具有广泛应用前景的生物可降解材料。
未来,随着技术的不断进步和成本的不断降低,PHA将会在更多领域得到应用。
天生我材生物可降解材料—PHA
天生我材生物可降解材料—PHA石油化工类塑料(简称石化塑料)为人们的衣食住行带来了巨大的进步,在家用电器、包装材料、建筑设施、医疗器械等领域都有广泛应用。
但是石化塑料降解缓慢甚至不能降解,生态“白色污染”问题愈演愈重。
图片来源:Biocatalysis如何开发运用一种能代替石化塑料的可降解材料成了科学家们的研究热点。
聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA),是一类生物可降解塑料,由于其优异的诸多性能,在众多可降解材料中脱颖而出,接下来让我们一起走近这类材料。
简介PHA是由微生物合成的一种生物基材料(bio-based materials),是细菌在生长条件不平衡时的产物,其生理功能首先是作为细菌体内的碳源和能量的储存物质。
于1926年被法国科学家Lemoigne发现,他首次在巨大芽孢杆菌中发现了聚3-羟基丁酸(PHB)天然高分子PHA最大的特点是几乎在任何环境(堆肥、土壤、海水)中都可以被微生物分解,可望成为一种环境友好型高分子材料, 为解决“白色污染”带来希望。
图片来源:danimerscientific合成方式聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成方法有生物合成法和化学合成法2种。
•生物合成法细菌合成法:不同的微生物在合适的条件下可将不同的发酵底物转化为PHA 。
基因工程法:将合成PHB 的产碱杆菌属富营养细菌的有关酶引入油料植物中,获得转基因植物, 从这些转基因植物的细胞或质体中克隆合成PHB。
基因法省掉了细菌法中PHB和细菌的分离提纯步骤,可降低合成成本。
•化学合成法β-丁内酯的开环聚合过程有2种方式:方式一:内酯环中的羰基与氧原子之间键断裂, 产物中外消旋体很少;方式二:内酯环中的β-碳原子与氧原子之间的键断裂, 能够产生对映体发生外消旋作用。
种类PHA由于其单体是手性R型的羟基脂肪酸,单体可以有多种侧链、多种碳链长度,所以其聚合形成的PHA也就多种多样,目前已有100多种不同的单体被报道。
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可生物降解塑料PHAs现状及发展浅谈摘要:塑料从产生以来给人类带来很大便利,但是也产生了“白色污染”问题。
本文主要介绍可生物降解塑料PHAs合成生产提取等方面状况,说明其存在问题,并展望可生物降解PHAs 今后的发展方向。
关键词:可生物降解塑料PHAs 合成发展1. 塑料因其具有密度小、强度高、耐腐蚀、价格低廉等优良特性,在人类生活各方面及工农业生产中获得了广泛的应用。
然而,塑料垃圾在填埋、焚烧处理过程中已暴露出种种弊端。
目前塑料垃圾以每年2500万t的速度在自然界中积累[1],破坏自然环境,对人类和各种生物的生存造成了严重威胁。
随着人类环保意识的加强,许多国家都开始关注可降解塑料的研究与开发,种种可降解塑料不断问世。
在各种可降解塑料中,可生物降解塑料PHAs(聚-β-羟基烷酸Polyhydroxyalkanoates,简称PHAs)尤其受到关注。
PHAs作为有光学活性的一种聚酯,除具有高分子化合物的基本特性外,其独特优点是还具有生物可降解性和生物可相容性,因此,用PHAs制作各种容器、袋和薄膜等,可大大减少这些废弃物对环境的污染。
此外,PHAs还可用作医药方面的骨骼替代品、骨板和长效药物的生物可降解载体等[1,2]。
2. PHAs 的生物合成2.1 传统的 PHA 合成方法PHA通常通过两阶段的流加培养方式生产 ,即细胞生长期和 PHA 合成期。
在细胞生长期 ,使用营养丰富基质以得到高细胞产量;在随后的 PHA 合成期 ,通过限制某些营养物质 ,例如 N、 P、 O等,使细胞生长受限制 ,从而达到使微生物的代谢转移到PHA 的合成[5]。
糖类物质 ,例如葡萄糖和蔗糖是 PHA 合成最常用的碳源 ,因为它们的价格相对较便宜。
2.2 使用植物油或脂肪酸合成 PHA脂肪油或它们的衍生物脂肪酸也是合成 PHA的较好碳源因为它们是不太昂贵且可再生的原料。
此外 ,由脂肪酸合成 PHA 的产率系数(例如 ,丁酸的产率系数为 0.65~0.95kg/kg)比由葡萄糖合成的(0.32~0.48kg/kg)高得多[5]。
然而 ,由植物油或脂肪酸合成PHA 仍然存在一些问题有待解决。
其中一个主要问题是微生物相对较低的生长速率 ,并且细胞内 PHA 的含量较低。
尽管由月桂酸合成PHA 的含量达到细胞干重的50%,但是科学家仍有许多工作要做 ,比如 ,筛选和开发能够高效利用植物油的菌种及发酵技术。
2.3 使用农业或食品废物(水)合成 PHA农业或食品废物能够作为合成 PHA 的廉价碳源和氮源。
木糖在这些废物中的含量仅次于蔗糖 ,但是由于微生物对其利用率较低 ,因而 PHA 的产率较低。
木糖通过乳酸菌的厌氧发酵产生的乳酸和乙酸能够被大多数合成 PHA 的微生物高效利用 ,因而它们是合成 PHA 的有效碳源[5,10]。
2.4 另外有人利用活性污泥合成生物降解塑料 PHAs的研究[3,4],,因为污泥里存在大量不同种类的微生物,这些微生物里广泛存在 PHAs合成菌。
华南理工大学实验人员以污泥微生物作为PHAs的合成菌 , 采用乙酸钠、丙酸钠及丁酸钠作为单一碳源在好氧条件下合成得到占污泥干重 5.58%、3.90%及4.98%的 PHAs和在厌氧条件下合成得到占污泥干重12.32%、 9.55%及 11.35%的 PHAs。
实验表明厌氧条件比好氧条件的 PHAs产率要高;最佳的实验条件下得到 PHAs的量占污泥干重的 12.32%,此时碳源转化率为 30.65%.3. PHAs的提取将PHAs提取出来的提取费用在其生产成本中占有很大比例,从降低成本角度来考虑提取技术就显得十分有意义。
现有的关于从A.eutrophus中提取PHAs技术的报导主要包括有机溶剂法、氯仿一次氯酸钠法和酶法。
有机溶剂法存在能量和原料消耗大、提取率难以达到很高、污染严重和操作困难等缺点;氯仿一次氯酸钠法则会使聚合物分子量严重降低;而酶法提取的产品纯度不高[1,2,5]。
因此,近年来国外对非有机溶剂提取技术越来越为重视。
4.国内外生产PHAs现状1984年以来,意大利、美国、日本、西欧等一些国家,一方面相继立法,限制合成塑料的使用范围;另一方面,投入大量资金加快进行对生物降解性塑料的研究开发。
据报道,英国ICI公司在80年代就对生物降解性塑料中的聚够一羟基丁酸酯(PHB)做了系统的研究,并于1990年推出商品名为Biopol的产品,当时年产量已达1000t以上,估计90年代后期将达数千吨/年,由Biopol制造的产品如香波瓶、一次性剃须刀、饭盒等已在德国、日本、美国等国家上市。
美国也以几家大公司为支柱,成立了“可降解塑料协会”,目前正执行至少两项大规模的生物塑料工程。
日本通产省更将分解性塑料列为继金属材料、无机材料和高分子材料之后的“第四种新材料”,并将用2亿美元巨资支持生物降解性塑料的研究计划。
世界其他许多国家也纷纷建立了专门的机构进行调查研究,协调开发,掌握国际开发现状和发展趋势。
[7,8]。
我国可降解塑料的研究开发起始于20世纪年代中期,起初是对光降解塑料进行研究, 随后有众多的高等院校、科研院所参与研究光降解、光-生物降解、光-碳酸钙降解、光-氧-生物降解、完全生物降解、全淀粉塑料、崩坏性生物降解等塑料以及高填充碳酸钙环境友好材料等。
目前我国从事降解塑料生产的单位主要有宁波天安生物材料有限公司,生产(PHBV)羟基丁酸醋共聚羟基戊酸醋 ,是在特殊菌种的细菌体内合成得到的一种生物可降解塑料 ,可用于包装领域和日用化学品领域。
目前,公司生产装置的设计生产能力为1000t/a,生产规模在全世界名列第一。
主打产品为高尔夫球托、耐热餐具、啤酒周转箱、注塑瓶、吹塑瓶等各种塑料产品。
但目前的销售量为几百t,且绝大部分出口国外。
广东联亿生物工程公司:2004年年底建成世界上第一条PHA专门生产线。
PHA产品与其它可再生资源型塑料相比 ,具有更好的抗热湿气性能 ,用PHA制成的薄膜 ,其透氧率仅为聚丙烯的1/40,并具有很强的抗紫外线能力 ,对食品保鲜更为有利 ,可以在食品包装上大显身手。
此外 ,这种材料还可作为新型生物医学材料用做骨骼、血管代用品、骨板、肘钉、缝线、烧伤覆盖膜或药物缓释载体等 ,附加值更高 ,前景更是不可限量[9]。
5.PHAs生产存在问题及发展趋势虽然PHAs是环境友好型的可生物降解塑料,但是其推广运用还存在很多问题。
例如合成PHAs的菌体需要优化、纯化从而提高其产率,PHAs的物理性能还有待提高,PHAs的提取成本有待降低等。
据有关文献报道,可生物降解餐盒的成本价格是现有一次性餐盒价格的五倍,所以其生产成本有待降低。
今后研究的重点[1,2,5,7]:培育特种高产率的菌种,提高菌种对底物的转化率,降低PHAs 的高生产成本;研究高效先进的发酵、纯化技术;提高可生物降解材料的性能,研究光-生物综合降解型的可生物降解材料;发展新型的提取技术,采用低价高效无污染的无机提取剂,以降低成本;建立规模化自动化的生产技术以运用到工程中······6.结语塑料为人们的生活带来极大的方便和便利,但也同时带来“白色污染”问题,破坏人类生活环境,威胁人类的生存。
由于可生物降解塑料可在环境中被卫生物较快降解掉,从而不会残留在环境中,不会对环境造成危害,属于环境友好型的材料,所以发展高性能、低价格的可生物降解塑料必将越来越受到各国的重视,必将成为今后全世界各国学者研究的重中之重。
参考文献:1.现代环境生物技术,王建龙文湘华编著,清华大学出版社2.细菌合成生物可降解塑料(聚羟基烷酸PHAs)——过去、现在和未来,陈坚李寅等,无锡轻工大学生物工程学院环境生物技术研究室3.外加碳源的活性污泥合成生物降解塑料 PHAs的试验,林东恩张逸伟等,环境科学第24 卷第2期2003年3月4. The Study on Waste Activated Sludge Reclamation via Alkaline Fermentation,Hong Chen LeiyuFeng, Yinguang Chen ,School of Environmental Science and Engineering Tongji University5.生物降解塑料聚羟基烷酸(PHA)的研究进展,金大勇 ,顾国维 ,杨海真,同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室6. Association des Amixonniers et Feculiers (AAF).The markets of starch industry in Europe.Website of Association des Amidonniers et feculiers[N/OL].2009,7. 可生物降解塑料聚爹-羟基丁酸酯(PHB) 的研究与发展,清华大学化工系,生物化工研究所于慧敏沈忠耀8. Platt D K. Biodegradable Polymers: Market Report[M]. US: Smithers Rapra Publishing,2006:85-92.9. 我国可降解塑料研究与生产现状,史吉平 ,杜风光 ,闰德冉 ,董青山 ,张龙,上海天之冠可再生能源有限公司10. Tsuge T,Tanaka K,Shimoda M,IshizakiA.Optimization of L-lacticacidfeedingfor production of poly-3-hydroxybutyric acid by Alcaligenes eutrophus in fed - batch culture. [J] J.Biosci. Bioeng,1999,88,404~409.。