国家发展改革委印发了《“十四五”生物经济发展规划》，明确将生物制造作为生物经济战略性新兴产业发展方向。预计未来十年，石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代，其中，PHA作为降解性能最好的生物制造产品，在生物基新材料领域最具产业化发展前景。
简介
PHA是一类生物聚酯的总称，相较于其他的生物可降解塑料而言，PHA的降解过程是完全天然自发的，无需进行堆肥处理，且降解周期可控，对环境的依赖性小，可以在海洋，湖泊，湿地，农田甚至生物体内等各种天然的条件下降解，是一种非常有前景的环保可降解塑料。
在生产上，PHA可由微生物在特定的外部条件下（如低氮、低磷、低氧等）在胞内累积形成，此外，也有在植物细胞内累积PHA的相关报道，主要生产方式以微生物发酵为主，虽然化学法也能够合成一些PHA，但其往往存在着分子量过低，成本过高等问题。
图1 生物发酵法生产PHA的主要流程
资料来源：清华大学合成与系统生物学中心、生物基能源与材料整理
细菌生产PHA的通路丰富多样，目前有尝试商业化的PHA主要包括4种，PHB、PHBV、PHBHHx和P34HB。不同类型PHA单体的发现极大的增加了人们对于PHA开发为商业化塑料产品的兴趣。因为PHB本身是一种偏脆性的材料，其他单体的加入改善了它的应用潜力。第一代的商品化的PHA产品PHBV随之出现。在更广泛的将PHA作为一种生物材料应用起来的愿景下，更多的PHA的组成单体被发现，截至目前，有150多种PHA被发现。
为了不断优化PHA的产率，提高生产效率，降低生产成本，科学家们也对PHA的生产过程进行了合成生物学手段的优化。推行“下一代工业生物技术”，进一步降低生产成本。首先，使用极端菌作为生产底盘，如嗜盐菌，嗜热菌等，可以使发酵体系无需灭菌进行开放式发酵，节省了防止染菌的人力和物力。此外，扩展可以使用的底物范围，不再使用葡萄糖等精制的原料进行发酵，转而使用餐厨废料，活性污泥等廉价的碳氮源作为底物，节省生产中的原料成本。更进一步的，使用海水而非淡水进行发酵，减少对淡水资源的依赖，保护有限的淡水资源。
图2 下一代工业技术设计的发酵生产示意图
资料来源：清华大学合成与系统生物学中心、生物基能源与材料整理
主要企业
由于PHA巨大的市场潜力和应用价值，一些企业也开始布局PHA业务，生产PHA相关产品，如微构工场、蓝晶微生物、Mango material、Kaneka、Danimer Scientific和Bio-on等。
微构工场成主要利用“下一代工业生物技术”平台，进行生物降解材料PHA、医药中间体四氢嘧啶、尼龙56前体戊二胺等多种高附加值产品研发和生产。该公司依托清华大学陈国强教授数十年来的研究成果，利用盐单胞菌Halomonas spp进行大规模的开放式生物发酵，大规模降低了生产成本。可以生产包括PHB、P34HB、PHBV等多种单体组成的PHA材料。目前，微构已经完成两轮3亿元人民币融资，投资方包括红杉资本、混改基金、富华资本等机构。在生产线上，该公司在北京顺义中德产业园建立了千吨的智慧示范生产线，并在湖北宜昌与安琪酵母合作成立了子公司“微琪生物”投资建设30000吨/年的PHA生产线路。未来5年内计划建设3-5个覆盖全国的生产基地。
产量分析
随着“限塑令”的进一步进行以及“碳达峰”、“碳中和”的理念的不断深入人心，中国大量生产PHA的公司都在不断的发展建设当中，包括中粮科技、天津国韵生物、蓝晶微生物、深圳意可曼、宁波天安生物、北京微构工场、珠海麦得发、江苏洁净环境、北京本农环保、丰原生化等，国内的PHA产业正在快速发展当中，其产业发展走在世界前列。
表1 PHA产业的相关公司的产能情况
| 公司名称 | 主要产品 | 目前产能 (年 ) | 规划产能 |
| 北京微构工场 | 全系列 | 1000t | 30000t |
| 天津国韵生物 | P34HB | 10000t(停产 ) | |
| 蓝晶微生物 | PHBHHx | 5000t | 25000t |
| 深圳意可曼 | P34HB | 5000t | |
| 宁波天安生物 | PHBV | 2000t | |
| 中粮科技 | 未知 | 1000t | |
| 珠海麦得发 | PHB、 P34HB | 1000t |
资料来源：全网、 清华大学、生物基能源与材料整理
国外布局PHA产业的时间较早，目前在PHA领域有布局或计划有布局的公司包括韩国的CJ制糖，日本的Kaneka、美国的Danimer Scientfic和Mango Material、新加坡的RWDC Industries等公司。此外，韩国乐天化学宣布将与中央大学尹成浩教授共同开发基于石油化学的可生物降解塑料材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）生产技术。
表2 国外布局PHA产业的相关公司的产能情况
| 公司名称 | 国家 | 主要产品 | 目前产能及（规划） (万吨 /年 ) |
| RWDC | 美国、新加坡 | PHBHHx | 5 |
| Danimer Scientific | 美国 | PHBHHx | 2（ 11.3） |
| Kaneka | 日本 | PHBHHx | 0.5（ 2） |
| Newlight | 美国 | PHB | 未知 |
| Full Cycle | 美国 | 未知 | 未知 |
| BOSK Bioproducts | 加拿大 | 未知 | 未知 |
| Genecis | 加拿大 | PHBV | 未知 |
| TerraVerdae Bioworks | 加拿大 | 未知 | 未知 |
| Nafigate | 法国 | PHB | 未知 |
| CJ | 韩国 | P3HB4HB | 0.5（ 30） |
| Biocycle | 巴西 | PHB | 0.01 |
| Biomer | 德国 | PHB | 0.1 |
| Bioextrax | 瑞典 | 未知 | 未知 |
| SABIO srl | 意大利 | 未知 | 未知 |
资料来源：全网、清华大学、生物基能源与材料整理
应用前景
PHA作为一种单体组成多样，可生物降解且具有生物相容性的塑料，其下游的应用场景也是多种多样的。PHA材料可以应用在食品包装，纤维织物，农用地膜，药物递送和医疗植入物等各个领域，具有广泛的市场应用价值。
图3 PHA的各类应用
资料来源：资料来源：清华大学合成与系统生物学中心
与PP、PE塑料相比，PHA具有类似的性能，尽管短期成本较高，长期来看PHA成本有望下探到1万元左右，售价与塑料PP、PE价格相比向上浮动20%，结合其环境保护价值，合理预测终局场景下，PHA将完全替代PP、PE材料作为包装主要用材料。随着生产成本的不断降低和新的材料类型的开发，PHA未来还会有更多应用前景，有望在包装领域完全替代PP、PE，达到1.2万亿元的市场规模。返回搜狐，查看更多