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有关于生物降解材料PHA的介绍
目前在生物基材料中，发展最快的是生物基塑料。这种极具发展潜力的材料可望在许多应用领域替代传统聚合物。为此，本版从今日起专题报道最热门的几类生物基塑料技术的最新进展。
性能：接近通用塑料
综合性能不及传统石油基塑料是人们对生物基塑料的普遍印象，也是除价格因素外推广生物基塑料的拦路虎。但随着技术的进步，PHA产品性能目前已经接近通用塑料，获得了欧洲一些厂商的认可，信用卡生产商等对第四代PHA产品表现出了浓厚的兴趣。
PHA是聚羟基脂肪酸酯类材料的总称，目前产业化品种已有四代。第一代产品的典型代表为均聚物PHB(聚3-羟基丁酸酯)。该材料脆性大，很难大规模应用。为了改善加工性能，人们又研发了第二代产品PHBV(聚3-羟基丁酸酯/3-羟基戊酸酯共聚物)、第三代产品PHBHHx(3-羟基丁酸酯/3-羟基己酸酯共聚物)以及第四代产品P34HB(聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯共聚物)。
原料：上百种可供选择
清华大学教授、长江学者陈国强接受本报记者采访时表示，PHA以可再生生物质为原料，由微生物直接合成，可生物降解，它已经与PLA(聚乳酸)并列为完全生物降解材料的最热门研究课题。
他说，与大家熟知的PLA等生物基材料相比，PHA的显著优点是能通过结构调节使最终产品适用于不同的应用领域，而支撑这种优点的就是其单体的多样性。
国内外研究证明，生物合成PHA新材料的潜力几乎是无限的。据陈国强教授介绍，在2000年时人们就已发现了超过150种的PHA单体。单体结构变化以及共聚物中不同单体比例的不同，给PHA结构变化带来了无限可能。结构的多元化，又带来了性能的多样化。
PHA可以坚硬如硬塑料，也可以柔软如弹性体，可以制成吹膜级、压片级、吹瓶级、发泡级以及弹性体级的产品。通过调整单体配比，PHA产品性能可以横跨纤维、塑料、橡胶、热熔胶等不同范畴，加上PHA兼具良好的生物相容性，其应用领域已不局限在单一的塑料制品，还可以在农药缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料方面大显身手。
产业化：中国已走在前列
国内外已建、在建或拟建的PHA项目主要有德国慕尼黑Biomers公司1000吨/年和江苏南天集团10吨/年的第一代PHB项目，英国ICI(Zeneca)公司350吨/年、宁波天安生物材料公司2000吨/年的第二代PHBV项目，美国P&G公司5000吨/年的第三代PHBHHx项目，以及美国ADM公司5万吨/年、天津国韵生物公司1万吨/年、深圳意可曼生物科技有限公司5000吨/年的第四代P34HB项目。日本三菱瓦斯化学公司、日本卡奈卡公司、美国Metabolix公司、巴西PHB Industrial S/A公司、英国Biocycle公司、德国Biomer 公司和荷兰Agrotechnology&Food Tnnovations公司等也在研发生产相关产品。其中，去年7月底投产的意可曼5000吨/年P34HB项目是全球首个第四代PHA产品产业化项目，是PHA材料产业化的重大突破。 在几个五年计划和“863”计划支持下，我国生物基材料取得了长足发展。其中，PHA年总产能超过1.5万吨，提供了国际市场上所有PHA类型，使我国PHA产业化种类和产量都处于国际领先地位。
生物降解材料PHA介绍
与PLA相比，PHA要贵一些，同属生物降解材料，但是PHA的应用更广泛一些，适用于多种加工工艺。PLA不耐高温，容易水解，但制品透明性比PHA要高。另外,PLA比较脆一些。
聚羟基脂肪酸酯PHA的成分分析
PHA，是聚羟基脂肪酸酯的简称。聚羟基脂肪酸酯(PHA)，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。因为PHA同时具有良好的生物相容性能?生物可降解性和塑料的热加工性能。因此同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，这已经成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点。PHA还具有非线性光学性?压电性?气体相隔性很多高附加值性能。
天然的或合成的生物可降解的高分子材料往往有很高的水蒸气透过性，这在食品保鲜中是不利的。而PHA则具有良好的气体阻隔性，使其可能应用在较长时间的鲜品保鲜包装上。因为水汽的穿透是保鲜包装中的重要指标，PHA在这一点上的性能是完全可以和现在的PET?PP等产品等相比的。另—方面，PHA还具有较好的水解稳定性，将PHA用75℃的自动洗碗机总洗20个循环，PHA制成杯的形状和分子量都没有发生变化，表明PHA可以很好地用于器具生产。此外与其它聚烯烃类?聚芳烃类聚合物比，PHA还具有很好的紫外稳定性。PHA还可作为生物可降解的环保溶剂的来源，如3-羟基丁酸乙酯
EHB(ethyl3—hydroxy—butyrate)是水溶性的，聚有低挥发性，可以用于清洁剂?胶)粘剂?染料?墨水的溶剂。正因为PHA汇集了这些优良的性能，使其可以在包装材料?粘合材料?喷涂材料和衣料?器具类材料?电子产品?耐用消费品?农业产品?自动化产品?化学介质和溶剂等领域中得到应用。
(1)与PLA等生物材料相比，PHA结构多元化，通过改变菌种?给料?发酵过程可以很方便地改变PHA的组成，而组成结构多样性带来的性能多样化使其在应用中具有明显的优势。根据组成PHA分成两大类:一类是短链PHA(单体为C3-C5)，一类是中长链PHA(单体为C6-C14)，这些年已有报道菌株可合成短链与中长链共聚羟基脂肪酸酯。PHA的生产经历了第一代PHA——聚羟基丁酸酯(PHB)，第二代PHA——羟基丁酸酸共聚酯(PHBV)和第三代PHA—聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯(PHBHHx)的生产，而第四代PHA羟基丁酸羟基辛酸(癸酸)共聚酸[PH-BO(PHBD)]尚处于开发阶段。其中作为第三代PHA的PHBHHx是由清华大学及其合作企业实现了首次大规模生产。与传统化工塑料产品的生产过程相比较，PHA的生产是一种低能耗和低二氧化碳排放的生产，因此从生产过程到产品对于环境保护都是很有利的。
(2)PHA生产的另一条可行的途径是利用转基因植物来实现。PHA在植物中的合成，可以利用光能消耗二氧化碳，成为一种可持续?可再生的材料生产方式。现在已在烟草?马铃薯?棉花?油菜?玉米?苜蓿等植物中实现了包括 PHB?PHBV以及中长链PHA等不同PHA的合成。而其中在马铃薯块根中的PHA合成是最具生产前景的。目前PHA的价格还很难和石油化工塑料相竞争，而聚丙烯的价格低于1美元/kg，而一些最便宜的生物可降解塑料的价格为3-6美元 /Kg，而当今理想的PHB的生产成本为4美元/kg，随着规模的扩大，生产成本将进一步降低，但很难达到2-3美元/kg，这主要是由于细菌发酵底物成本所决定。 但通过转基因植物的PHA合成，有望将PHA的成本大大降低，因为植物利用二氧化碳和太阳能生产植物油和淀粉的成本分别为0.5-1美元/kg和0.25美元/kg，另外植物中PHA的提取过程也有了较好的研究，提取成本不高于细菌中PHA的提取成本。PHA在植物中的生产将使经济作物的可再生资源使用大大地迈进，这个项目的成功可能使到2020年植物生产基本化学原料和材料中可更新资源的使用达到现在的5倍。
PHA因其良好的生物降解性和生物相容性在药物缓释体系中发挥着越来越重要的作用。最早的PHA作为药物释放包裹微球的研究是1983年对于PHB的研究，之后随着PHBV 的发展，PHA的药物包裹研究带来了很大的进展。研究表明可通过调节PHA的单体组成?分子量?药物包裹量?包裹颗粒大小实现药物的可控速率释放。此外，很多学者还利用PCL等其他聚合物与PHA进行混合包裹药物的研究也取得了一定的成果。在PHA近十年的研究热潮中，虽然在生产和应用方面的主要技术专利仍掌握在美?欧?日等发达国家和地区
生物降解材料PHA介绍
中，但我国这几年在这方面的研究取得了长足的进展，在生产方面掌握了一些具有自主知识产权的菌种和后期工艺，特别是近两年在组织组织工程研究方面有较好的研究成果，已有多项专利处于申请公开期，这些为PHA作为我国有自主知识产权的生物材料今后的产业化打下了良好的基础。
PHA既是一种性能优良的环保生物塑料，又具有许多可调节的材料性能，其随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发，将成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物材料。由于它是一个组成广泛的家族，其从坚硬到高弹性的性能使其可以适用于不同的应用需要。PHA的结构多样化以及性能的可变性使其成为生物材料中重要的一员。相对于PLA，PHA发展的历史很短，发展的潜力更大，其应用的空间也更大。 天津国韵生物材料有限公司(简称“国韵生物”)致力于可完全生物降解的生物基高分子材料聚羟基烷酸酯PHA及其应用产品的研发、生产及销售。公司已在天津滨海新区建设全球最大的PHA生产基地，逐步实现人类自1925年发现PHA以来要将其产业化生产并服务大众的梦想。
国韵生物的目标是推动完全生物降解材料更多的应用于生产和生活的各个领域，使人类减少对石油资源的耗用，从而更有效的减少温室气体的排放和塑料垃圾对环境的污染，为社会的可持续发展做出贡献。与相同使用功能的塑料产品相比，由于采用的是植物而非石油制造，因此PHA产品的整个生命周期有更少的能源耗用，同时能减少温室气体的生成。
国韵生物开发的PHA系列产品(商品名：绿素 SoGreen)是一种可完全生物降解的生物基高分子材料，其制品用完废弃后无需堆肥，于土壤、污水、河水、海水中经3～6个月可被微生物分解成CO2和水，是国际公认的具有100%生物分解能力的聚合物材料。
公司具有年产万吨PHA的生产能力，且具有雄厚的下游应用领域开发实力。现已成功的开发了吹膜粒料(绿素2013)，性价比在全生物降解膜粒料中最优。国韵还独家开发了PHA发泡粒料，发泡倍率在20倍以上，可制成取代传统的聚苯乙烯(PS)的全降解发泡餐盒。同时还在研发压片、制胶、纤维等工艺。
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