PHA,聚羟基脂肪酸酯,是一种生物高分子材料,以热加工特性、生物降解性及生物相容性著称,可同时用作生物可降解包装材料和生物医用材料。目前,尝试商业化的PHA材料有PHB、PHBV、PHBHHx和P34HB。
PHA材料的优势及应用:
PHA较之传统化工塑料产品,其生产能耗低,二氧化碳排放低,更环保;较之PLA(聚乳酸)等生物材料,其单体更多元。结构决定性能,通过改变菌种、给料、发酵过程,研发人员可方便地改变其组成,从而以结构多样性实现性能多样化。
全球范围内的塑料污染伴随着环境保护理念的盛行,各国正积极完善环保法规。低成本生产的可降解产品,跃升成为传统塑料绝佳的替代品。PHA作为唯一能够在海洋和土壤中实现快速降解的材料,完全符合环境友好的要求。
因降解后的产物是人体存在的能量分子,故PHA也广泛应用于医疗行业。PHA具有增强作用,可制成骨钉、骨棒等固定骨架材料,也可作为手术缝合线、整形填充材料发挥作用。另外,PHA具有良好的气体阻隔性,利于较长时间的鲜品保鲜包装;具有水解稳定性,能很好地用于器具生产;具有压电性,可制成压力传感器、点火器等。
PHA材料的瓶颈与突破:
PHA材料固然优越,但居高不下的生产成本阻碍了商业化进程。主要成本源自三方面:
1、原料成本高;
2、设备运行成本高(反应条件要求高);
3、产物纯化成本高。
目前,PHA的合成方法有两种,生物合成法和化学合成法。但因分子量过低、成本过高等问题,导致化学法并不常用。微生物发酵是现在较为主流的合成PHA的方法。
为了提高产率,降低成本,研发人员对PHA的生产过程进行了改善。用极端菌作为底盘细胞,使发酵体系无需灭菌,降低染菌需要的人力和物力成本;扩展底物范围,用餐厨肥料、活性污泥等廉价的碳氮源代替葡萄糖等精制原料,节省生产中的原料成本。此外,使用海水进行发酵,减少对淡水资源的依赖,节省水资源。
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