PHA,聚羥基脂肪酸酯,是一種生物高分子材料,以熱加工特性、生物降解性及生物相容性著稱,可同時用作生物可降解包裝材料和生物醫用材料。目前,嘗試商業化的PHA材料有PHB、PHBV、PHBHHx和P34HB。
PHA材料的優勢及應用:
PHA較之傳統化工塑料產品,其生產能耗低,二氧化碳排放低,更環保;較之PLA(聚乳酸)等生物材料,其單體更多元。結構決定性能,通過改變菌種、給料、發酵過程,研發人員可方便地改變其組成,從而以結構多樣性實現性能多樣化。
全球范圍內的塑料污染伴隨著環境保護理念的盛行,各國正積極完善環保法規。低成本生產的可降解產品,躍升成為傳統塑料絕佳的替代品。PHA作為唯一能夠在海洋和土壤中實現快速降解的材料,完全符合環境友好的要求。
因降解后的產物是人體存在的能量分子,故PHA也廣泛應用于醫療行業。PHA具有增強作用,可制成骨釘、骨棒等固定骨架材料,也可作為手術縫合線、整形填充材料發揮作用。另外,PHA具有良好的氣體阻隔性,利于較長時間的鮮品保鮮包裝;具有水解穩定性,能很好地用于器具生產;具有壓電性,可制成壓力傳感器、點火器等。
PHA材料的瓶頸與突破:
PHA材料固然優越,但居高不下的生產成本阻礙了商業化進程。主要成本源自三方面:
1、原料成本高;
2、設備運行成本高(反應條件要求高);
3、產物純化成本高。
目前,PHA的合成方法有兩種,生物合成法和化學合成法。但因分子量過低、成本過高等問題,導致化學法并不常用。微生物發酵是現在較為主流的合成PHA的方法。
為了提高產率,降低成本,研發人員對PHA的生產過程進行了改善。用極端菌作為底盤細胞,使發酵體系無需滅菌,降低染菌需要的人力和物力成本;擴展底物范圍,用餐廚肥料、活性污泥等廉價的碳氮源代替葡萄糖等精制原料,節省生產中的原料成本。此外,使用海水進行發酵,減少對淡水資源的依賴,節省水資源。
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