6月3日，2023生物化工助力双碳战略发展论坛暨第二届中西部合成生物产业科技前沿研讨会在宜昌举办。活动现场，湖北合成生物产业园正式揭牌成立，其中，微构工场年产3万吨合成生物PHA可降解材料绿色智能制造项目作为论坛重要环节，也作为湖北省合成生物产业园重要项目重磅亮相，将为湖北合成生物产业高质量发展注入新的动力。

项目建成后，预计将成为利用中国自有知识产权的“下一代工业生物技术（Next Generation Industrial Biotechnology，简称NGIB）”建设的全球最大合成生物产线，这不仅是微构工场创新发展路上的又一里程碑，也是中国合成生物学产业化的标杆。NGIB技术也在今年3月收获了国际代谢工程奖（IMES）的关注 ，标志着中国自有知识产权技术得到全球的认可。

1、绿色低碳无毒，真正可持续发展的塑料

PHA是一种生物基降解材料，以可再生的生物质为原料，由微生物全生物合成而来；PHA在生物无毒性方面具有优越的表现，是目前一种完全无毒甚至可食用的降解塑料。早在上世纪90年代初期，我在英国诺丁汉大学做PHA医疗方向研究时便了解到，PHA降解后的主要单体是人体里原本就有的3-羟基丁酸，它可以作为能量物质为人体供能，已被开发为功能饮料广泛使用。

由于完全无毒副作用，PHA的回收与处理也独具优势，它可以作为动物饲料而被循环利用。传统的废旧塑料一般是通过填埋或焚烧进行处理，由此产生了土地、空气等污染问题。而PHA则可经过一些列处理加工后，作为饲料可再次产生经济收益，实现材料和经济的双循环。

此外，针对塑料弃海问题，PHA也是非常好的解决方案。在海洋中，PHA会降解为微塑料，被水体中的草履虫等原生动物所食用，此外一些小鱼、小虾也可食用，从而使塑料弃海问题得以根本性地解决。

除了产品本身完全绿色无毒外，PHA的原料也具有低碳、可持续发展的特性，在我国“双碳”战略背景下，全流程低碳具有至关重要的意义。PHA的原料是淀粉、秸秆水解物等，这些原材料在其生长过程中本就是消耗二氧化碳的绿色植物，其制造过程也仅需常温常压，与其他生产过程需要高温高压的高能耗材料相比，常温常压本身就是一种减碳。同时，在工业安全方面，与高温高压易爆炸的石油基产品相比，PHA常温常压水性的生产过程更为温和，不会产生安全隐患。

综上所述，PHA作为一种全过程绿色低碳、完全可降解且无任何毒副作用的降解材料，是一个非常好的朝阳产业。

2、与石油基产品优势互补

PHA是一大类材料的统称，有很多种具有不同性能的细分材料。整体而言，PHA与石油基降解塑料的关系是互补的，而非竞争的。PBS、PLA在自然环境中的降解速度可以通过与PHA材料共混得到控制，如果埋到泥土里，只需较短时间就可完全降解。

与传统塑料相比，各种降解塑料在硬度、弹性等材料性能上也可以通过与各种互补性能的PHA共混实现性能的改善。比如，针对PBAT硬度低的问题，可以加入刚性PHA来增加硬度；针对PBAT弹性低的问题，则可以加入高弹性PHA来改善性能，PBS等材料也同理。PLA比较刚性、不耐热，可选用性能互补的PHA共混来提高应用能力。比如，目前降解塑料袋普遍存在材质较软的问题，均可通过与PHA进行共混来改善性能，从而拓展PLA的应用场景。

综上所述，PHA与现有生物降解材料是优势互补的，随着PBAT、PBS以及PLA等降解塑料大量上马产能，基于共混的优势，PHA的产能也将被带动起来。

3、产业化面临3大难题

据微构工场创始人、清华大学教授陈国强介绍，当前PHA产业化面临三大难题：

01、生产成本

PHA之所以比PLA和PBAT贵，主要是由于其原料到产品的转化率比较低，理论上为48%，但实际上仅为30%~35%。因此，我们希望通过提高PHA的使用性能，与PLA、PBAT进行互补以提高其价值。例如，PLA刚性高，不好加工，PHA的多种性能恰恰可以作为补充；PBAT的降解速度较慢，这时可少量添加PHA加速其降解。这样即使PHA价格偏高，也有人愿意买单。

02、加工温度不好控制

PHA加工窗口比较窄，一般只有5℃~10℃。温度太高会热降解，温度太低又不容易加工，所以需要控制好加工条件。

03、结晶速度慢

这是所有生物降解材料的共性问题，需要通过添加纳米碳酸钙、纳米碳纤维等方式实现。

陈国强表示，与安琪酵母的合作是合成生物学在产业端成功落地转化的又一重要标志。国内合成生物学产品PHA生产线进入3万吨级生产级别，将使更多产业、消费者享受到合成生物学带来的全新技术和优秀产品，为人们的生活带来更加绿色的生活方式。

4、多家企业“十四五”将扩产

目前，全球对可生物降解塑料材料的需求每年都在持续增长。据相关预计，生物降解塑料的需求量将从2020年的97万吨左右增长到2026年的200万吨左右，年均增长14%。

其中，PHA尽管在可生物降解的包装材料、组织工程材料、缓释材料、电学材料以及医疗材料方面有广阔的应用前景，但由于其市场价格（5万~6万元/吨）明显高出其他主流生物降解材料价格（2万~4万元/吨），所以大规模应用受到了一定限制。

未来，随着大量资本的入局、PHA产能的进一步提升和更多项目成果的实现，其材料成本将持续下降，价格优势将逐渐显现，从而促进应用市场开拓，形成良性循环。PHA有望成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物材料，并作为可降解材料未来的主要发展方向之一，在未来几年内迎来爆发式发展。

据统计，全球范围内PHA主要的生产企业包括德国Biomers、日本Kaneka、美国Danimer、新加坡RWDC、美国Newlight和我国的宁波天安生物材料、北京蓝晶微生物、珠海麦得发生物科技、北京微构工场等。

目前PBAT、PBS和PLA等材料均有较为成熟的生产工艺，而PHA则仍在发展当中，因此技术研发能力非常重要，一定是研发能力非常强的公司才有可能做大做强。

文章来源： 中国石油和化工，中国化工信息周刊