合成生物学在可降解塑料领域的应用前景

《生物基材料技术与应用论坛》将探讨生物基材料前沿技术与产品应用，例如PHA、PLA、bio-PBS等生物基塑料和生物基纤维，重点围绕聚乳酸的改性、加工与下游应用（纤维、膜袋、餐饮具、包装材料等）。

可降解塑料指的是一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。可降解塑料应用空间广阔，根据欧盟塑料制造商协会数据，2020 年全球塑料产量约为3.67亿吨，5年CAGR约为2.7%。

可降解塑料预计将可以取代塑料的大部分用途，持续推进可降解塑料应用的主要驱动为环境保护方面的需求，并且全球多个国家与地区进行政策导向的强制推行。在我国，可降解塑料主要下游主要应用领域在薄膜与包装，例如外卖餐盒、快递包装、购物塑料袋、农膜等，行业规模目前约在数十万吨级别，正处于快速增长阶段。

可降解塑料根据聚合原料来源可进一步分为生物基可降解塑料与非生物基可降解塑料，生物基可降解塑料实际上更符合碳中和要求。所谓生物基可降解塑料，是由来源于生物代谢过程的聚合单体聚合而成的可降解塑料，具体种类有

PLA(聚乳酸)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、淀粉共聚物等。

由于可降解材料最终的降解产物通常是二氧化碳和水，因此可降解塑料最终是碳排放的过程，如果可降解塑料的材料来源来自于石油，是不符合“碳中和”理念的解决污染等问题的方式，塑料降解将加速碳排放。因此碳源来自于可再生能源的生物基可降解塑料在大趋势上更符合碳中和要求，从根本上解决塑料降解过程中的碳排放问题。

生物基可降解塑料由于单体来源为生物代谢过程，因此会涉及到合成生物学的领域范畴，合成生物学在可降解塑料领域将发挥重要作用。

在可降解塑料内部的种类选择上，产品性能、成本、降解过程是重要的因素。产品性能决定塑料种类适用的范围，在产品性能可以满足需求的基础上，成本是最重要的选择种类判断指标，而降解过程可能成为未来政策导向的重要考虑因素。目前我国应用最为广泛的可降解塑料为PLA、PBAT，迅速发展的可降解塑料种类有PBS (生物基)、PHA，其产品性能，价格及应用领域如下：

降解过程方面，PLA、PBAT、PBS、PHA均为可生物降解塑料，但PLA与PBAT的降解环境要求更为严格，需要恒温恒湿工业堆肥条件才能完成较好的降解，在实际的应用场景中需要后续回收措施配合。

PBS与PHA可以由多种微生物产生的酶分解，降解条件更为温和，可以实现自然降解，同时PHA可以实现海洋降解，对缓解海洋污染情况意义更加重大( 与之对比，PLA在海水中难降解，与传统PE塑料无异，PBAT，PBS在海洋中降解速度缓慢)。

欧盟计划于2022年出台针对可堆肥降解塑料的使用政策框架，对PBAT等塑料的使用进行进一步讨论。由此观之，可降解塑料的降解过程对使用场景及政策导向起到一定影响。

目前我国应用最为广泛的可降解塑料为PLA与PBAT，PBS未大规模应用的限制在于其原料丁二酸产能供给不足，传统石化法生产方式高能耗受限。PHA未大规模应用的限制在于技术尚不够成熟，生产成本较高。

合成生物学正在集中解决的问题有进一步提高PLA生产效率，扩充PBS合成生物学方法产能，降低PHA生产成本，整体看合成生物学在可降解塑料领域的应用正处于快速发展阶段。

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