据统计，从1950年到2015年之间，全球共消耗广义塑料量为83亿吨，其中纤维塑料10 亿吨，日常所说的塑料73亿吨，至2020年，人类累计消耗的广义塑料量已经超过了100亿吨。

全球性“限塑令”要来了，同时也带火了可降解塑料。这就是既可以当塑料，也可以“吃”的聚羟基脂肪酸——PHA。

天然PHA材料，既能应用于热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、润滑剂、胶、粘合剂等传统的塑料应用，也能应用于一些非传统的聚合物应用，如动物饲料、人类和动物的细胞再生、反硝化和化妆品等。

1、世界上用途最广的材料

我们认为，天然PHA材料展现其巨大的应用多功能性，胜过其他任何现有材料所能达到的。原因是，自然界许多地方都存在天然的PHA材料，甚至出现的时间远超人类。

PHA代表聚羟基脂肪酸酯，它可以有无数个不同的基团，因而我们直言PHA的性质是无意义的，因为不同的分子具有不同的性质。

然而，许多PHA材料是天然存在的，如PHB及其一些共聚物，像PHBV、PHBHHx、P3HB4HB、PHBO和PHBD。这些材料不是合成塑料，而是在自然界中发现的天然材料，就像纤维素或淀粉。

这些天然大分子并不是通过化学聚合产生的，而是由天然的营养物质（糖、植物油、淀粉等）通过酶控的生化反应转化而成的。

这些天然的PHAs是自地球上的生命开始以来，所有生物体（包括植物、动物和人类）新陈代谢的一部分。它们是营养和能量储存物质，自然我们可以认为是生物降解材料，也可以认为是各种环境中的生物机体饲料。此外，与大多数其他材料不同，它们可以完全满足于各种形式的末端处理。

如今，PHAs材料既能应用于热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、润滑剂、胶、粘合剂，也能应用于一些非传统的聚合物应用，如动物饲料、人类和动物的细胞再生、反硝化和化妆品。有许多产能扩张正在计划或在建，特别是在亚太地区和北美地区。即便这些生物良性材料是由工业规模生产，不过也只是模仿其自然合成途径。

2、PHA关注度显著提升

近期 PHA 建设规划明显增加。国内合成生物学赛道领跑者蓝晶微生物（Bluepha）宣布完成由多家知名投资机构主导的 4.3 亿人民币 B2 轮融资。目前，蓝晶微生物首个自主研发管线--全生物可降解材料 PHA 的产业化项目已确定在江苏省盐城市落地。该项目总产能规划为 10 万吨，分三期建成，其中年产能 5000 吨的一期生产线将在 2022 年内建成投产。

此外，蓝晶微生物正在扩张升级包含柔性自动化实验系统、超高通量发酵系统和智慧云端数据系统在内的数字原生研发平台 CloudLab1。基于 CloudLab1，蓝晶微生物有望将后续产品管线的完整研发周期再缩短 70%。

2021年8月11日，北京蓝晶微生物科技有限公司（以下简称“蓝晶微生物”）发生工商变更，原股东深圳力合华石投资合伙企业(有限合伙)等退出，新增广西腾讯创业投资有限公司等为股东；同时公司注册资本由约2656万人民币增至约3198万人民币，增幅约20%。

榆树市首个“生态材料”项目--中粮生化能源（榆树）有限公司 PHA 项目在长春五棵树经济开发区举行开工仪式，中试项目装置规模为 200 t/a， 是中粮生化能源（榆树）有限公司 1000 吨/年 PHA 中试装置建设和工艺优化项目的一期，二期项目的规模为 800 t/a，该项目投资金额为 2985.12 万元，施工工期为 6 个月。

PHA作为一种天然的高分子材料，PHA当然具有常见高分子的基本特征，如热可塑性或可热加工性。同时，PHA还具有一些特殊的材料学特征，如：非线性光学活性、压电性、气体阻隔性等。

PHA作为一种生物材料，还具有非常重要的两大属性：

（1）良好的生物可降解性

（2）良好的生物相容性

生物可降解性是指材料可被环境中的微生物所降解，最终消失。

PHA材料作为微生物的食物，当PHA被丢弃在环境中后，由微生物生产出来的PHA会慢慢的由微生物吃掉，最终转化为微生物们的碳源和能量。微生物的种类和数量越多，PHA材料的降解速度一般都会更快，一般认为堆肥降解的效果最佳。PHA作为纯生物基材料，也可以把PHA作为猪饲料、鱼饲料，安全无害。

而生物相容性是指，被植入人体中后（人体某些组织病变或坏死时，需通过外科手术植入一些材料替换原来的组织），材料不会引起严重排异反应，而是可以与人体自身的组织和平相处。

除此以外，PHA具有优良的热塑加工性、生物相容性以及生物可降解性，公认为是绿色环保型高分子材料。

同时，PHA对水蒸气和空气中大多数气体的阻隔性能类似于PET，在堆肥、土壤、海水等几乎所有环境中都可以被微生物分解，并且分解后的产物大多都是水和碳基，也不会污染环境。

3、传统的塑料应用

在过去的十年里，许多公司已经投资了数十亿美元用于开发和建设，并利用工业化大规模生产天然PHA材料。同时，许多应用得到开发，主要集中在注重生物降解性和高附加值的领域。

事实上，天然的PHA物质是各种环境中生物的饲料，因此它们能在各种环境下实现生物降解(即碳转化为二氧化碳气体)，尽管生物降解的速率取决于几何形状和外部条件，如温度、湿度和其他。

应德国联邦食品和农业部的要求，BioSinn项目的结果描述了25种市场产品组合，其中生物降解是一种可行的处理结果。例如当很难甚至不可能从用于家庭或工业堆肥的有机材料中分离出塑料时，当为了避免塑料碎片进入开放环境，又或者清除它们十分困难或代价昂贵时，生物降解性体现出它的优势。

目前市场上天然PHA材料的产品包括咖啡胶囊、垃圾袋、夹子、无纺布、食品包装薄膜、化妆品中的微塑料和咖啡杯中的涂层纸。其中涂层纸还可被造纸业回收利用。除此之外BioSinn报告还提到了许多应用的可能。总而言之目前最大的挑战是全球天然PHA的总生产力，而许多新工厂也正在建设中。

当然生物降解性并不是PHA唯一的独特卖点(USP)，一家联合企业已经明确表示，他们显著提升了公司的科研水平以研发天然的PHA材料。他们开发出新的PHA化合物，100%由生物基构成，耐高温，易于加工，并可订做成为各种耐用的产品。

这家复合公司已经开发了500多种不同的天然PHA基配方，从刚性到极柔韧，耐高温高达130°C，耐气候和紫外线，熔融快速成核，以及改善的阻隔性能，证明天然PHA材料可以转化为一系列新的生物聚合物，其加工速度可以与当前行业中使用的所有转化技术的聚合物一样快，甚至更快。

不仅如此，PHA已可作为薄膜或3D打印中的主体成分，而几年前，它们经常与PBAT或PLA一起作为添加剂使用。高分子量非结晶或低结晶度PHA等级(如P3HB4HB的50% 4HB或PHBHHx的30% Hx)的可调性让我们得以改变高分子的性能、属性。

这些例子不仅仅是理论，已经用于现实中诸如眼镜盒(取代ABS或PP滑石)、钢笔(取代ABS)、设计椅子(取代GFR-PP)、灯具、电灯开关(取代PC/ABS)等产品。

此外，一些低E-模量的天然PHA材料已经被开发出来用于热熔粘合剂、压敏粘合剂、层压粘合剂和密封剂。此外，还有几种PHA材料被用于涂层中的抹灰剂，以取代二氧化硅，从而获得更好的透明度和触觉性能（软感觉），这些触觉特性是这些材料的独特卖点之一。到目前为止，PHA材料由于产量较低，使用范围较小，但我们相信距离大规模的使用也只是一个时间问题。

值得一提的是，鉴于每年都有大量的塑料进入我们的海洋，很多人积极参与到用PHA制作纺织布与无纺布纤维的开发中。虽然首批应用已经出现在市场，但规模依然很小，应用的发展还处于早期阶段，特别是纺织应用。目前该市场上用于纺织的纤维，除了含有天然PHA材料外，还含有其他聚合物。

4、非传统的塑料应用

鉴于天然PHA材料在自然环境中的作用和其独特外观，一些非传统的塑料应用也得到开发并实现商业化。包括动物饲料、医疗保健（包括人类和动物）、反硝化作用、人造草皮和化妆品等方面的应用。

在特定环境（废水处理、水族馆、虾、鱼、龟养殖场等）中，当氨过多时，需要反硝化处理。众所周知，氨通过氧化变成硝酸盐和亚硝酸盐，而天然的PHA则是硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮的优良碳源，因为它通过生物降解为反硝化过程提供了碳。如今，依靠这些应用的材料已经在市场上销售。

另一个完全不同的应用则是将天然PHA用于医疗。在人体内，人们可以使用由PHA构成的微球来容纳并培养干细胞。微球的降解时间约为一年，降解产物被细胞利用并帮助细胞的生长。

除此之外PHA还可用于骨再生、皮肤损伤修复（伤口闭合）、神经引导导管等。由这种材料制成的支架也已经被证明可以处理骨修复，以及修复受损的食道。Tepha公司（美国）生产上述几种产品已有约10年，麦得发（中国）也在这一领域有所成果，其中一个便是利用PHA为材料的载体来控制药物运输传递。

像足球场这样的人工运动场地总是需要填充物。虽然以往会将旧的汽车轮胎作为填充物，但如今它已因为健康和环境安全问题所淘汰，然而天然的PHA材料已被允许用于人造草坪填充物(国际足联批准)。

除了这些，PHB和其他天然PHA材料也可用作动物的饲料或饲料添加剂。

用PHB喂养水生生物研究证实，PHB在动物的生长，肠道微生物群落结构，和抗病能力方面有优良的效果，同时PHB可作为欧洲海鲈鱼幼鱼的能量来源，有助于增加全身的脂质含量。

PHB也被用作保护虾免受致病的坎贝尔弧菌的抗生素的替代品，观察到它可以诱导热休克蛋白(Hsp)的表达，并在一定程度上有助于保护虾免受坎贝尔弧菌的侵袭，提高虾的生长性能和消化酶活性、以及虹鳟鱼的免疫系统功能，提高中华绒螯蟹幼体的体重。

PHB还提高了罗氏沼虾幼虫、蓝贻贝幼虫和尼罗罗非鱼幼鱼的存活率。

PHB不仅能影响海洋生物，还能影响大型牲畜。因为饲料的组成将影响大型家畜肠道细菌群落，从而影响其健康。

综上所述，PHB对大黄鱼等海洋动物和对食物敏感的断奶幼猪等常见陆地动物的生长无不良影响。将来，PHB制成的塑料，可能包括其共聚物PHBV和P3HB4HB，可以再次用作动物的饲料添加剂。更好的是，由天然PHA材料制成的塑料可以取代石化塑料，以避免海洋或陆地动物误食塑料包装垃圾而死亡。

基于天然PHA材料平台的合成和应用实例，我们认为这种新型材料平台好比一个沉睡的巨人，具有很好的前景。

文章来源： 塑连网，俺搜塑讯