生物发酵罐 生物塑料梦工厂 首创下一代工业生物技术平台

塑料是我们生活中最常见的材料之一，它是重要的有机合成高分子材料，通常用石油炼制的产品制成，在自然环境中可能数百年都不会被分解。人们喜欢塑料的廉价与方便，但是，废弃塑料带来的“白色污染”也越来越严重。塑料有没有可能变成一种有利无害的材料呢？科学家们为此研发出了塑料的新品种“生物塑料”

生物塑料与石油基塑料有何不同？它能否取代石油基塑料？请看《经济日报》记者从生物塑料工厂发回的见闻。

PHA：一种可食的塑料

由细菌合成的聚合物材料绿色环保

从1994年回国至今，清华大学教授陈国强一直在研究生物塑料。

“不少微生物能生产一种塑料，叫PHA。”陈国强告诉记者，PHA全名是聚羟基脂肪酸酯，是一种细菌合成的聚合物材料。

由此，陈国强所在的清华大学生命科学院合成与系统生物学中心，与山东百盛生物科技有限公司展开PHA项目产学研合作，在中试车间里，记者看到了一粒粒米黄色的塑料，这就是经过生物发酵制成的PHA粒料。生物发酵罐

中试车间外的展示厅里，展示了PHA粒料制成的各种终端产品：有刀叉勺等一次性塑料餐具，有彩色的3D打印线材，有薄薄的可降解农膜，有成卷的超市塑料袋，有可以做出衣物布料的电纺纤维……

与石油基塑料相比，这种生物塑料做出的产品有哪些好处？最大好处是绿色环保。

清华大学曾在校园里做过这么一个实验：学生们在校园里挖了一个坑，把PHA和聚乙烯两种塑料片埋到土里。半年后他们把塑料片挖出来，PHA塑料片已经千疮百孔、细菌在上面快乐地生长，而聚乙烯塑料片完好无损，至少要花数百年的时间才能降解。

此外，生活中经常会看到动物因吞食塑料而死、植物因塑料添加剂的毒性而枯萎，这些塑料都是石油基塑料制品，如果换成PHA塑料就不会出现这种恶果。陈国强团队曾给刚断奶仔猪的饲料中添加PHA塑料颗粒，发现没有对猪仔的生长发育产生毒害作用。“PHA塑料是微生物脂肪，可以食用。生物发酵罐”

不仅如此，陈国强团队还研究出一系列的PHA家族高端产品——PHBHHx和它的衍生物。由于具有很好的生物相容性和生物降解性，其医用价值被逐渐开发出来。它可以开发软骨修复材料、神经导管、人工食道等；它可以补脑，改善老年痴呆症状；它还能减少钙流失，其衍生物已成为针对航天员骨质疏松的候选口服药物，正在进行各种实验。

目前，PHA中的P4HB已经作为手术缝线，在美国批准进入了临床。

那么，为何PHA还是令普通百姓感到陌生，并没有大规模进入他们的日常生活呢？

原来，作为医疗类产品的应用，因涉及人体健康安全，需要长时间的审批和实验周期。而作为工业类产品的应用，又受限于PHA传统制备方式的高昂成本，难以市场化。

“PHA生产成本高昂，价格远高于其他可降解材料。所以，尽管PHA力学性能优异，可100%完全降解，但在可降解材料市场中占有率仅为5%，远低于可降解材料PLA和PBAT。”陈国强说，现有生物制造技术无法使PHA制造成本降低到能与石油基材料竞争的水平，迫切需要发展新一代生物制造技术。“如果PHA通过下一代生物制造技术获得竞争性,其他生物塑料产品也可能通过该技术获得竞争性！”

嗜盐菌：一场神奇的改造

可解决现有生物制造技术4个短板

那么，如何降低PHA的制造成本？

陈国强团队分析了PHA生物制造的成本结构，发现底物（原料）成本占50%、能耗占27%、下游生产成本占23%。他们决定从占成本比例最高的底物做起。“现有生物制造技术有很多缺点，比如大量耗淡水、高能耗、易染杂菌、设备投资大、使用大量农产品做原料、原料转化率低等。我们希望下一代生物技术解决这些难题，第一步就要找出符合需要的极端微生物底盘。”陈国强说。