陈国强：PHA坚持下去，总会有春天！

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生物降解材料研究院报道，3月11日，由广东省塑协、广东省塑协降解塑料专委会、生物降解材料研究院主办，金发科技、蓝山屯河、金晖兆隆、安瑞检测、珠海麦得发协办、广州找塑料网络科技有限公司承办的2021中国生物降解材料论坛在广东佛山召开。

清华大学合成与系统生物学中心的陈国强教授以《PHA 生产技术与产业链概述》为题，做了主题报告。

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陈国强教授研究生物降解材料PHA已有36年时间，他提出，自己和团队正争取用5年时间，将PHA成本降低至12000元每吨，如果这一目标实现，意味着未来生物降解袋将与目前的塑料袋价格相当。

任何一个行业坚持下去总会有它青春到来的时候PHA是一个小众的材料，跟大家熟知的PBAT、PLA，它小众很多。

PLA在去年年底已经有174万吨了，增量大部分是在国内，丰原有好几个模块，30万吨、50万吨都有。PBAT是去年的数据，今年又涨了很多，可以看到这个行业在蓬勃发展中，最近的挑战是中间体BDO的大幅涨价，他认为这是一个短期的现象。这几个材料是非常好的材料，合成技术也已经成熟。

PHA相对于现今比较热门的生物降解材料，它的价格比较高。目前正在低调发展。PHA学术发表的学术论文仅次于美国，是非常活跃的。在文章的引用数上，清华也是第一的。所以我们学术上并不落后。

在专利上是美国的Metabolix，还有宝洁公司、IBM公司等跨国公司排名靠前，清华大学排第四，所以在专利上我们也不落后。

PHA全球行业的发展状况

PHA跟PBAT、PLA一样，可以制成各种化学制品，大家比较熟悉的制品，比如纺织品等，都可以用PHA制作。

据不完全统计，研发和生产的公司大约有20~30个。从事最久的是宁波天安，还有是中粮，中粮是掌握了很多原料的国企，还有之后会进军PHA行业的中化，PHA很快会发展起来。

市面为什么鲜有廉价的大批量低价PHA出售？

市面上卖的PHA价格都比较高，麦得发制作的很多关于PHA的材料，制造成本比较高，基本上对准医疗。但是市面上需要的是大量的廉价供应的PHA。

PHA的挑战：如何解决生物制造的缺点？

一个是制造成本特别高，一个是制造工艺特别复杂，所以陈教授的实验室在20多年一直在解决这个问题。在1994年陈教授开始研究PHA这个领域的时候，是有50多个实验室在做PHA，现在剩下不到5个，所以在PHA研究中，面临的挑战是蛮高的。

PHA制造过程中，有一个最大的问题是成本，包括原料、下游和能耗，其中能耗里面又包括空气压缩机、高温高压灭菌等，所以对于这些大宗产品来说，每一个环节的降低成本都能使它的成本降低，竞争力提升。

如果规模从1000吨变到10000吨的话，原料的成本要提高整个制造成本的75%，所以陈教授也在与麦得发合作，争取将PHA产能提高到1万吨，成本降低到能与PLA或PBAT竞争。

下一代生物制造技术的目标：解决生物制造的缺点

PHA最大问题是成本，成本是由很多问题引起的，里面包括耗能耗水以及过程生产的不连续，消耗大量的农作物，以及转化率低、产物浓度低，回收困难，过程慢等，像我们PBAT、PBS、PLA等一天或更短时间就能做出来，但PHA需要更长的时间获得，时间越长，成本越高。

PHA的特点

值得一提的是PHA虽然量少，但是它还是有很多特点的。比如它的结构有很多种，因为结构不一样，它的性能也有不一样，有弹性体、有高强度的硬度很高的材料、有透明体不透明体等。生产原料也可以很多样，原料可以是淀粉、葡萄糖、餐厨处理废液等。多种工艺改进可能性，可以是连续发酵、半连续发酵等。

除此之外，PHA有均聚物、随机共聚物、嵌段共聚物、功能聚合物。PHA功能团可以接枝成为更多的功能材料，比如发光、发色、亲水、吸水、吸油等。而且PHA材料可以改变透明度和弹性制成不同要求的制品。

他强调PHA是可食用产品，可以作为猪饲料、鱼饲料等，是安全无害的产品。

PHA与其他性能优良的生物可降解材料互补

PHA是高度结晶的晶体，结晶度的范围在55－80%，其在物理性质甚至分子结构上与聚丙烯(PP)很相似，例如熔点、玻璃态温度、结晶度、抗张强度等，而比重大、透氧率低和抗紫外线照射以及具有光学活性、阻湿性等则是PHA的优点。

PHA与PLA或PBAT共混

PHA/PLA混料的应用

在高速熔融纺丝的较强拉伸流场作用下，PHA 快速变形、结晶成为高取向的纳米微纤结构，有效促进PLA 结晶，并改善PLA/PHA 共混纤维的耐热性和柔韧性 (手感)。此外，PLA/PHA共混纤维的光泽 (外观) 与真丝等高档纤维相媲美，具有天然抑菌、防螨等功能特性。

PHA/PBAT混料的应用

PHA和PBAT混合能改善双方的性能，可以增加PBAT膜的挺度和硬度，可以增加PBAT纤维的可纺性，改善PBAT的可降解性 （从工业堆肥等级到家庭堆肥等级），改善PBAT的密封性能等。随着PBAT材料市场量在飞速增长，PHA作为辅料的重要性也会增加。

陈教授还详细介绍了下一代工业生物技术成功用于PHA的大规模生产和应用的例子，以及由于开放式的发酵减少了工艺流程和设备的复杂性的例子。他表示，现在的工艺是需要进行一系列复杂的无菌操作，下一代工业生物技术就向着自动化方向发展。

他表示，随着PLA、PBAT、PBS、PPC和淀粉基材料的大力发展，PHA必然被带动。相对于其他绿色材料，PHA的降价空间和性能可调都为最大，降低PHA生产的复杂程度和制造成本，将带来PHA发展的黄金时代。未来发展的重要方向是使用废弃可发酵原料制造PHA。

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【研报】

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