今天你是做饭还是叫外卖？

你是否还陷入在既不想洗碗

又不想使用一次性餐具的纠结中？

想用一次性餐具又害怕污染环境怎么办？

不要怕！生物可降解塑料PHA了解一下。

试想一下，

如果将一次性餐具的材料

都换成生物可降解塑料，

吃完就扔，既不用洗碗还不用担心污染环境，

是不是太可了！

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塑料之“伤”

 

塑料自问世以来，因其方便耐用的特点受到人们一致追捧，并且对它的依赖越来越深。然而,塑料之所以耐用是因为它们不可生物降解，这也就导致陆地和海洋中积累了大量的塑料废物。据报道，在海洋垃圾总量中，塑料垃圾约占80%, 有海洋塑料垃圾摄食记录的海洋生物达600种以上，一年海洋污染的自然资本成本保守估计约为每吨海洋塑料3300美元至33000美元。

 

此外，塑料生产和燃烧的过程中会产生大量温室气体，使得地球上的环境更加恶化，塑料问题俨然成为威胁生态系统和人类健康的全球危机之一。

（图片来源：知乎@疯狂的赛先生）

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什么是生物可降解塑料

 

那到底什么是生物可降解塑料？顾名思义，生物可降解塑料就是指拥有塑料性能且在生物化学作用过程或自然环境中可以被微生物降解的材料，其中包括一些化学合成聚合物、淀粉基生物可降解塑料以及微生物合成的聚酯类化合物等。

 

化学合成聚合物、淀粉基生物可降解塑料各有优劣势，不在我们今天探讨的范围内，今天我们主要讲讲“微生物合成的聚酯类化合物”。

 

微生物合成和积累的聚酯类化合物，主要是聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate，PHA)，具有与各种合成热塑性塑料(如聚丙烯)相似的性能。自然界中的许多微生物中都含有PHA水解酶，它们可以将PHA水解为水溶性低聚物和单体，然后利用这些产物作为细胞内的营养物质，非常环保且高效。因此，PHA可以说是生物可降解塑料中最有潜力的一种。

 

截止到目前，已经有超过160种PHA单体被鉴定出来。PHA的结构变化几乎是无限的，不同单体可形成不同的共聚物，还可以形成均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物等多种结构。结构越多样，也就意味着能实现的塑料性能越多。

PHA和聚乙烯经过半年的降解情况（图片来源：中国科普博览）

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PHA的应用

 

可降解塑料之所以在环保大势之下受到各界的关注，作为重要的生物可降解材料，在石油危机日渐加剧的未来，是替代化工塑料制品的之一。在环保政策的驱动下，PHA等生物降解塑料，在一次性餐具、包装、农业、汽车、医疗、纺织等领域的应用正迎来市场发展新机遇。

PHA 的应用前景不言而喻，那么如何才能将PHA推入应用呢？一个直接的前提是得有足够稳定、大批量而且廉价的PHA向市场供应，这样的前提转化成对微生物的要求就是微生物需要具备快速，高效地生产PHA的能力。

 

专业的事还是得交给专业的人，如何增加PHA的多样性？如何提高PHA的产量，一步一步将它推向应用？清华大学生命科学学院、清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授将来到10月14-15日在上海龙之梦万丽大酒店举办的“2021 IPIF 国际包装创新大会”上，为大家讲解如何通过“下一代工业生物技术”低成本生产生物塑料PHA。

 

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“下一代工业生物技术”是什么？

工业生物技术是绿色制造科技，用微生物或者酶在水中转化农业资源如淀粉、葡萄糖、脂肪酸、蛋白甚至纤维素为食品、化学品、燃料、药品或者材料的技术。目前工业生物技术的制造规模都是万吨规模的。但是，工业生物技术由于高耗能，耗水，设备投资巨大和工艺复杂等缺点，还不具备与易燃易爆的石油化工的竞争。

 

为了克服工业生物技术的这些弱点，陈国强教授的研究团队用合成生物学技术重新编辑了嗜盐细菌的基因，并成功开发了“下一代工业生物技术”，包括其理论、模型、分子操作、实验室培养技术、中试技术及工业生产技术,也包括部分产品的应用等。

 

“下一代工业生物技术”使用耐盐细菌，可以用海水为介质，生产过程可以开放和连续化，使用廉价的塑料、陶瓷或水泥反应罐，大幅度降低了生物制造的复杂性和设备的高昂制造成本。这个技术目前处于全球领先水平。

 

陈国强教授的研究团队对嗜盐菌进行从头改造，使其能在无灭菌和连续工艺过程中、利用海水为介质高效生产各种化学品和材料。以生产环境友好塑料，生物材料聚羟基脂肪酸酯PHA为例，该嗜盐菌通过合成生物学的改造，实现了超高PHA积累（92％）和可控形变等工作。

 

合成生物学改造的嗜盐微生物体系也已经进行了各种生物及化学品的成功生产，包括肌醇、蛋白和工业酶等。利用嗜盐菌的“下一代工业生物技术由于其“节能、节水、连续和工艺设备简单”等特点，大幅度降低了生物制造的生产成本，使生物制造产品竞争性大幅度增强。

陈国强，清华大学 生命学院 化工系 合成与系统生物学中心 教授

 

1963 年生，1985 年本科毕业于华南理工大学应用化学系，1989 年获得奥地利格拉茨(Graz)工业大学应用化学博士学位。1990 至 1994 年在英国诺丁汉(Notttingham)大学和加拿大阿尔伯达(Alberta)大学做博士后研究，1994 年被聘为清华大学副教授，1997－今聘为清华大学教授，2003－2009 年兼任汕头大学多学科研究中心主任。长期从事“生物合成 PHA 材料及其下一代工业生物技术”的研究。

 

在多家国际学术期刊上共发表微生物技术和生物材料相关论文 350 多篇，他开发的技术已经在数家公司用于大规模生产微生物塑料聚羟基脂肪酸酯 PHA，使我国成为 PHA 领域国际上学术和产业最发达的国家、以及医学应用研究最多的国家。

 

10月14-15日，来上海龙之梦万丽大酒店，IPIF2021 国际包装创新大会现场感受陈国强教授的人格魅力吧！