聚羥基脂肪酸酯（PHA）到底是什么？可否解決環(huán)保問題？

時間：2024-06-17

聚羥基脂肪酸酯 (PHA)是近年來一種備關(guān)注的生物。它是一種生物合成的高分子聚合物，具有無限的潛力，可以從多個角度影響我們的生活，包括環(huán)保、和能源領(lǐng)域。

聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，簡稱PHA）是一種由微生物合成的生物高分子聚合物，由羥基取代了脂肪酸鏈上的部分羧基。PHA在自然界中廣泛存在，特別是在污水處理廠、農(nóng)業(yè)和工業(yè)環(huán)境中。

聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，簡稱PHA）通常被微生物用作碳源，并通過聚合反應(yīng)形成聚羥基脂肪酸酯（PHA樹脂），這是一種可生物降解的塑料材料。

聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，簡稱PHA）的合成受到許多因素的影響，包括環(huán)境壓力、營養(yǎng)供應(yīng)和微生物種群動態(tài)等。由于其特的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用，PHA已成為生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

每年，大約有1000多萬噸的塑料廢棄物進(jìn)入海洋，由于塑料無法在海洋中自然降解，因此也成為了海洋動物的大之一。又由于塑料袋在海洋中的形態(tài)與海龜喜愛吃的水母相像，常常導(dǎo)致海龜誤食，乃至死亡。

因此，尋找由可自然降解的生物質(zhì)材料制成的塑料成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的領(lǐng)域。

由于高分子生物材料PHA(Polyhydroxyalkanoates，聚羥基脂肪酸酯)可以在淡水、海水、土壤、堆肥等自然和人工環(huán)境中，在有氧和無氧條件下實(shí)現(xiàn)生物降解，轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，不會留有任何有毒的殘留物、微塑料或納米塑料的小顆粒，而且，PHA具有類似塑料的力學(xué)性能和加工性能，因此成為產(chǎn)業(yè)界試圖大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新型材料，并期望在不久的未來取代一次性塑料的使用。

自塑料被發(fā)明以來，它已經(jīng)成為人類生活中的產(chǎn)品。塑料的原料品種很多，有聚乙烯、聚丙烯、聚、聚苯乙烯、ABS等，這些皆是化學(xué)合成的高分子材料。

高分子材料產(chǎn)業(yè)始于20世紀(jì)初，發(fā)展至今已有左右的歷史，像尼龍（PA，聚酰胺）做成的，滌綸樹脂（PET，聚對苯二甲酸乙二醇酯）做成的飲料瓶，聚酯（PU，聚基甲酸酯）做成的航空飛行甲板墊、客艙墻等均已滲透到現(xiàn)代生活的方方面面。

然而，塑料在提升人類生活品質(zhì)的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。上述材料在自然界很難被降解，尤其是包裝中使用的塑料占全部塑料產(chǎn)量的40%，根據(jù)經(jīng)合組織發(fā)布的《塑料展望報(bào)告》，其中僅有9%的塑料被回收利用，成為環(huán)保中的一大難題。在此背景下，業(yè)界開始尋找傳統(tǒng)塑料的替代方向。

目前的替代方案有兩種：傳統(tǒng)非石化材料(如玻璃、陶器、金屬、紙等)和生物可降解材料。生物可降解材料又分為石油基和生物基。

目前，生物降解聚合物主要分為三類:生物質(zhì)來源且由生物合成的聚合物，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪（包括PHA）等；生物質(zhì)來源的單體經(jīng)化學(xué)合成得到的聚合物，如、PGA等；化石來源的單體經(jīng)化學(xué)合成得到的聚合物，如PBAT、PBS等。

PHA在生物體內(nèi)主要是作為能量的貯藏性物質(zhì)而存在。打個形象的比喻，它就是細(xì)菌要吃的“能量棒”。由這種“能量棒”做成的材料被埋入地下，或進(jìn)入海洋、淡水時，能夠在細(xì)菌的作用下自然降解，整個循環(huán)過程遵循著從自然中來，又回到自然中去的模式。

PHA是微生物合成的一系列聚酯，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有150多種不同的結(jié)構(gòu)單元或單體。在實(shí)際應(yīng)用中，該系列產(chǎn)品包括PHB、PHBV、PHBH等，它們各自具有不同的屬性。

PHBH是目前商業(yè)化生物降解材料中可以與纖維素和淀粉對等的，在不同環(huán)境中都可以進(jìn)行很好降解的高分子材料。

相比其他的可降解材料，它除了在降解性上有不錯的表現(xiàn)，還可以通過與其他材料共混改性來提高終產(chǎn)品的可降解性。

“PHA產(chǎn)品作為傳統(tǒng)塑料的替代品，能夠解決傳統(tǒng)塑料不可降解、回收利用難等問題，減少廢棄塑料對環(huán)境的污染，有效幫助上下游企業(yè)完成低碳轉(zhuǎn)型?！?張曉蕊說。

“PHA是材料，富含纖維素的秸稈、富含淀粉的玉米也是材料，PHA本身就存在于自然界，但它是以微生物脂肪的形式而存在，人類并沒有發(fā)明它，我們只是找到了將PHA大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)?！彼{(lán)晶創(chuàng)始合伙人兼市場副白淵斌說。

從歷史上來看，一個材料對環(huán)境的影響需要?dú)v經(jīng)一個長期且復(fù)雜的過程。普華永道中國ESG可持續(xù)發(fā)展市場主管合伙人倪清告訴《商學(xué)院》記者，“材料對環(huán)境的影響涉及材料從提取到廢棄的整個過程，每個階段對環(huán)境產(chǎn)生的影響具有不同屬性，所以很難用具體的時限去概括?！睘榱嗽u價(jià)材料對環(huán)境的長期影響，進(jìn)行的生命周期評估是很重要的，這就需要考慮材料的來源、生產(chǎn)、處置及回收，同時將相關(guān)的能源消耗、溫室氣體排放等因素納入考量范圍。

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