目前在生物基材料中，發(fā)展最快的是生物基塑料。這種極具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧峡赏谠S多應用領域替代傳統(tǒng)聚合物。為此，本版從今日起專題報道最熱門的幾類生物基塑料技術(shù)的最新進展。
如果想知道哪家公司會成為下一個谷歌，那就請看達沃斯世界經(jīng)濟論壇的技術(shù)先鋒獎。在2010年的技術(shù)先鋒獎中，美國Metabolix開發(fā)的聚羥基脂肪酸酯（PHA）生物基可降解塑料與掀起全球熱潮的Twitter一起光榮入榜，成為代表全球最具創(chuàng)新力的技術(shù)。讓PHA生物基材料在不久的將來變得像普通塑料一樣“平易近人”，不只是產(chǎn)業(yè)界的希望，也成為全球經(jīng)濟界的期盼。
性能：接近通用塑料
綜合性能不及傳統(tǒng)石油基塑料是人們對生物基塑料的普遍印象，也是除價格因素外推廣生物基塑料的攔路虎。但隨著技術(shù)的進步，PHA產(chǎn)品性能目前已經(jīng)接近通用塑料，獲得了歐洲一些廠商的認可，信用卡生產(chǎn)商等對第四代PHA產(chǎn)品表現(xiàn)出了濃厚的興趣。
據(jù)深圳市塑膠行業(yè)協(xié)會秘書長王文廣介紹，PHA是聚羥基脂肪酸酯類材料的總稱，目前產(chǎn)業(yè)化品種已有四代。第一代產(chǎn)品的典型代表為均聚物PHB（聚3-羥基丁酸酯）。該材料脆性大，很難大規(guī)模應用。為了改善加工性能，人們又研發(fā)了第二代產(chǎn)品PHBV（聚3-羥基丁酸酯/3-羥基戊酸酯共聚物）、第三代產(chǎn)品PHBHHx（3-羥基丁酸酯/3-羥基己酸酯共聚物）以及第四代產(chǎn)品P34HB（聚3-羥基丁酸酯/4-羥基丁酸酯共聚物）。
深圳市意可曼生物科技有限公司去年在全球率先實現(xiàn)第四代PHA的產(chǎn)業(yè)化。該公司總裁鐘路華博士告訴記者，P34HB克服了之前產(chǎn)品可選單體少、成本高、難以產(chǎn)業(yè)化的難題，具有成本低、發(fā)酵效率高、綜合性能優(yōu)異、應用范圍廣、可在傳統(tǒng)塑料加工機械上加工成型等優(yōu)點。第四代產(chǎn)品P34HB的綜合性能已經(jīng)接近聚乙烯、聚丙烯等通用塑料，而且還可以通過調(diào)整單體比例，來調(diào)節(jié)P34HB性能，滿足不同應用領域?qū)λ苄院蛷椥缘男枰�。該公司表示，P34HB不僅性能與石油基塑料接近，成本也與石油基塑料相接近。
原料：上百種可供選擇
清華大學教授、長江學者陳國強接受記者采訪時表示，PHA以可再生生物質(zhì)為原料，由微生物直接合成，可生物降解，它已經(jīng)與PLA（聚乳酸）并列為完全生物降解材料的最熱門研究課題。
他說，與大家熟知的PLA等生物基材料相比，PHA的顯著優(yōu)點是能通過結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)使最終產(chǎn)品適用于不同的應用領域，而支撐這種優(yōu)點的就是其單體的多樣性。
國內(nèi)外研究證明，生物合成PHA新材料的潛力幾乎是無限的。據(jù)陳國強教授介紹，在2000年時人們就已發(fā)現(xiàn)了超過150種的PHA單體。單體結(jié)構(gòu)變化以及共聚物中不同單體比例的不同，給PHA結(jié)構(gòu)變化帶來了無限可能。結(jié)構(gòu)的多元化，又帶來了性能的多樣化。
PHA可以堅硬如硬塑料，也可以柔軟如彈性體，可以制成吹膜級、壓片級、吹瓶級、發(fā)泡級以及彈性體級的產(chǎn)品。通過調(diào)整單體配比，PHA產(chǎn)品性能可以橫跨纖維、塑料、橡膠、熱熔膠等不同范疇，加上PHA兼具良好的生物相容性，其應用領域已不局限在單一的塑料制品，還可以在農(nóng)藥緩釋劑、高性能生化濾膜、醫(yī)藥緩釋長效藥物載體以及骨釘、手術(shù)縫合線、人體整形填充材料方面大顯身手。
產(chǎn)業(yè)化：中國已走在前列
據(jù)王文廣介紹，國內(nèi)外已建、在建或擬建的PHA項目主要有德國慕尼黑Biomers公司1000噸/年和江蘇南天集團10噸/年的第一代PHB項目，英國ICI（Zeneca）公司350噸/年、寧波天安生物材料公司2000噸/年的第二代PHBV項目，美國P&G公司5000噸/年的第三代PHBHHx項目，以及美國ADM公司5萬噸/年、天津國韻生物科技公司1萬噸/年、深圳意可曼生物科技有限公司5000噸/年的第四代P34HB項目。日本三菱瓦斯化學公司、日本卡奈卡公司、美國Metabolix公司、巴西PHB Industrial S/A公司、英國Biocycle公司、德國Biomer 公司和荷蘭Agrotechnology&Food Tnnovations公司等也在研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。其中，去年7月底投產(chǎn)的意可曼5000噸/年P(guān)34HB項目是全球首個第四代PHA產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項目，是PHA材料產(chǎn)業(yè)化的重大突破。
陳國強表示，在幾個五年計劃和“863”計劃支持下，我國生物基材料取得了長足發(fā)展。其中，PHA年總產(chǎn)能超過1.5萬噸，提供了國際市場上所有PHA類型，使我國PHA產(chǎn)業(yè)化種類和產(chǎn)量都處于國際領先地位。