可生物降解！研究人员首次用细菌制造出热稳定性塑料【附生物降解塑料技术赛道观察图谱】

图源：摄图网

瞻观前沿

近日，韩国科学技术院研究人员首次利用细菌制造出一种具有热稳定性的塑料，性质类似于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯。相关研究21日发表于《细胞》旗下《生物技术趋势》杂志。

大多数用于包装和工业用途的塑料都含有环状“芳香族”结构，例如聚苯乙烯和PET。先前的研究成功培育出一种微生物，能生产由芳香族和脂肪族（非环状）单体交替组成的聚合物。但在此次研究中，研究人员培育出的微生物首次生产出了完全由芳香族单体（具有芳香族侧链的单体）组成的聚合物。

研究人员首先通过重组来自其他微生物的酶构建了一种新型代谢途径，使细菌能生产出芳香族单体苯乳酸。然后，他们利用计算机模拟设计了一种聚合酶，这种酶能高效地将苯乳酸构建块组装成聚合物。

在优化了细菌的代谢途径和聚合酶之后，研究人员在一个6.6升的发酵罐中对这些微生物进行了培养。最终，菌株的聚合物生产能力达到12.3克/升。

技术赛道观察

韩国科学技术院研究人员表示，这种聚合物可生物降解，且物理特性适用于生物医学领域，如用于药物输送等。

这也意味着，这种可生物降解的聚合物对环境的影响较小，因为它可以自然分解成无害的物质，不会对土壤和水源造成污染，这对于环境保护来说具有重大意义。此外，该聚合物的发展将有望推动生物医学领域的创新，为药物输送系统的设计和开发提供新的可能性。

生物降解塑料是指在自然界如土壤和(或)沙土条件下，和(或)特定条件下(如堆肥)，或厌氧消化条件下，或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳或(和)甲烷、水及其所含元素的矿物无机盐以及新的生物质的塑料。根据原材料来源的不同，生物可降解塑料又可分为生物基塑料和石油基塑料：

该研究成果位于产业链中游环节。具体来看，生物降解塑料产业链的上游为原材料的生产，按照原料来源分类，原材料大致分为生物基塑料和石油基塑料。其中，生物基塑料(如淀粉基塑料、PLA、PHA等)的基本原料是可再生的天然生物质资源如淀粉(如玉米、土豆等)、植物秸秆、甲壳素等，石油基塑料(如PBAT、PCL、PBS、PGA等)则是以石化产品为单体形成的;生物可降解塑料产业链的中游为可降解塑料制品的生产;产业链下游为生物可降解塑料的应用，涉及领域包括包装、电子、汽车&运输、消费品、纺织、农业、涂料、3D打印、现代医药、建筑&建造等。

宏观市场观察

“禁塑令”驱动产能扩张

我国生物降解塑料作为“十三五”期间塑料行业发展的重点，得到快速发展，目前国内产能已达50万吨左右，在建和拟建产能合计超380万吨。

生物降解塑料主要包括PLA、PHA、PPC和二元酸二元醇共聚酯，从目前的产能结构来看，我国现有产能、在建/拟建产能均以二元酸二元醇共聚酯(属于石油基)为主，其次是PLA(属于生物基)。

行业发展前景预测

根据中科院物理所工程料国家工程研究中心的预测数据，在2022年底国家限塑令禁止的约200万吨产品中，PBAT/PBS的需求量达100万吨以上，限塑令最终(2025年底)涉及产品将超过800万吨/年，预计生物降解塑料的需求量将突破500万吨。

中国生物降解塑料技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，目前生物降解塑料关键技术强相关的城市集群主要集中在华中和粤港澳大湾区，尤其是河南省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于生物降解塑料研发，成为潜在的生物降解塑料技术发展中心。根据热力图的分布华北地区有极大的可能性成为生物降解塑料技术的先导区域。重点关注河北省沧州市任丘市、广东省深圳市福田区、龙华区及宝安区、以及安徽省安庆市桐城市等地的相关企业，以及这些地方对生物降解塑料产业发展的投资环境和潜力市场。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国生物降解塑料行业深度调研与投资战略规划分析报告》

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