清华大学教授陈国强最新撰文道，以5吨发酵罐规模（产能万吨以下）中试生产PHA为例估算，NGIB技术采用开放不灭菌发酵过程，生产成本可降低至约21000元/吨，相较于传统发酵，基于嗜盐菌的下一代工业生物技术生产PHA将显著降低生产成本（约30%）。
1、PHA 材料在淋膜领域的应用
PHA 材料在淋膜领域具有广泛的应用前景，以下是一些具体表现：
可回浆的纸塑复合解决方案：例如微构工场使用 PHA 做为阻隔层，开发出可回浆的纸塑复合解决方案，并经过规模化稳定生产的验证。其纸张回浆率可达88.9%，这一高效的循环利用不仅减少了对森林资源的依赖，也显著降低了废弃物的处理压力和环境污染。
纯 PHA 解决方案可海洋降解：由纯 PHA 组成的淋膜材料具有卓越的海洋降解能力，能够在海洋环境中被微生物分解，减少了对海洋生态系统的破坏，保护了海洋资源。
良好的食品接触安全性：淋膜材料拥有良好的食品接触安全性，离子迁移率检测结果优良，在重金属、双酚 A 等指标方面，检测数据远低于欧盟、美国、中国等的食品安全检测标准中的限值。用于食品包装可以放心使用，享受健康、安全的食品体验。
广泛的应用场景：可以应用于纸杯、纸包装袋、替塑包装等多个场景。在纸杯与咖啡杯方面，PHA 淋膜纸杯能提供既环保又便捷的饮用体验，减少塑料垃圾的产生，且在保持饮品温度和口感方面表现优异。在纸包装袋方面，可用于制作各种食品的包装袋，保护食品免受外界污染，在使用寿命结束后通过生物降解减少环境负担。在方便食品包装方面，能够有效阻隔水分和氧气，延长食品的保质期，同时减少塑料包装对环境的影响。PHA 淋膜纸杯还是塑料包装和塑料杯的理想替代品，在使用性能上与塑料制品相媲美，而在环保性能上远超传统塑料，可显著减少对原生塑料的依赖和消耗，从而减少塑料垃圾的产生和对环境的污染。
韩国 CJ 第一制糖公司也利用可生物降解的生物基材料 PHA 开发出了“可堆肥淋膜纸技术”，将具有柔韧性的 PHA 与具有高耐热性的 PLA 混合，创造了可在微波炉中烹调的可堆肥涂层。该涂层与聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等石化涂层相比不易破裂，可承受烹饪热量，适用于纸杯、倒入热水的杯面、需要微波炉加热的复合米饭容器等各种纸制食品包装，具有很高的实用性。此外，混合 PHA 后提高了材料的生物降解性，甚至可以在家庭堆肥环境中分解，包装的可持续性有望得到提高。同时，该技术还克服了生物基材料在生产力方面的局限性，可在相对较低的温度下使用生物基材料批量生产包装材料。
总体而言，PHA 淋膜材料的应用，标志着一次性消费品行业向更加绿色、可持续的方向发展，有助于减少塑料污染，促进循环经济的发展，推动社会整体向更加环保、健康的生活方式转变。不过，PHA 材料目前可能存在生产成本较高等问题，但其市场前景依然广阔，随着技术的进步和成本的降低，预计会在淋膜等更多领域得到更广泛的应用。
2、PHA 材料淋膜技术目前存在哪些问题？
PHA 材料淋膜技术目前可能存在以下一些问题：
成本较高：PHA 的原料成本、生产能耗和提取加工等方面的耗费可能高于传统石化塑料，这在一定程度上限制了其大规模生产和应用。例如，PHA 生产的主要原料为植物油和糖类，其成本可能是传统塑料的数倍，导致 PHA 淋膜产品的价格相对较高。
生产工艺复杂：PHA 淋膜的传统制备工艺存在高耗能、易染菌、过程复杂、产物难提取等缺点，大规模发酵生产的技术门槛也较高，实现规模化的生产工艺存在难题。虽然合成生物学技术的发展在一定程度上提高了 PHA 的产量并降低了成本，但后端工艺放大，如产品的高效、低成本分离纯化等方面，仍对技术有较高要求。
性能有待进一步优化：尽管 PHA 具有良好的生物相容性、气体阻隔性等优点，但其某些性能可能还需要进一步改进和优化，以更好地满足不同应用场景的需求。例如，PHA 的透明性相比传统塑料可能还有一些差距。
市场认知和接受度需提高：PHA 作为一种相对较新的材料，市场对其了解和认知程度可能相对较低，需要进一步加强市场推广和教育，提高消费者和相关行业对 PHA 淋膜产品的接受度。
降解速率的控制：PHA 降解速率较快，这虽然有利于其在自然环境中的降解，但可能导致贮存稳定性相对较差，在产品的储存和使用周期方面需要更精准的控制。
然而，随着技术的不断进步和研究的深入，许多企业和研究机构正在努力解决这些问题。例如，通过优化合成生物技术、开发新的生产工艺、寻找更廉价的原料等方式来降低成本；通过改进材料配方和加工工艺来提升性能；加强市场宣传和推广来提高认知度等。这些努力将有助于推动 PHA 材料淋膜技术的发展和更广泛应用。
3、PHA 淋膜技术的成功案例
以下是一些PHA 淋膜技术在实际应用中的成功案例：
韩国 CJ 第一制糖：2023年1月27日，该公司宣布利用可生物降解的生物基材料 PHA 开发出了“可堆肥淋膜纸技术”。这是世界上首次利用 PHA 开发出可在微波炉中烹调的可堆肥涂层。他们将具有柔韧性的 PHA 与具有高耐热性的 PLA 混合，创造了这种可堆肥涂层，使其可与聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等石化涂层相媲美，不易破裂，可承受烹饪热量。该涂层不仅适用于纸杯，还适用于倒入热水的杯面、需要微波炉加热的复合米饭容器等各种纸制食品包装，预计具有很高的实用性。此外，混合 PHA 后提高了材料的生物降解性，甚至可以在家庭堆肥环境中分解，包装的可持续性得到提高。同时，新技术克服了生物基材料在生产力方面的局限性，可在相对较低的温度下使用生物基材料批量生产包装材料。CJ 第一制糖计划于2024年上半年首先将这项技术应用于专为微波烹饪设计的方便米产品 Hetban Cupban 的纸容器，然后将其应用范围扩大到其他各种纸质食品包装材料。
微构工场和恒鑫生活：北京微构工场生物技术有限公司与合肥恒鑫生活科技股份有限公司达成战略合作，双方即将正式推出 PHA 吸管、淋膜、注塑三大制品类型，并签署了千万级的产品合作订单。其中，PHA 淋膜将应用于日常餐饮领域的淋膜纸杯等，其纸张回浆率可达88.9%。新推出的 PHA 吸管经测试显示能够耐受90摄氏度以上的温度，有效填补了类似产品在吸管市场热饮应用方面的空白。恒鑫生活是许多快消品牌的供应商，例如瑞幸咖啡和喜茶等。
这些案例展示了 PHA 淋膜技术在食品包装等领域的创新应用，具有良好的发展前景。随着技术的不断进步和成本的降低，PHA 淋膜技术有望在更多领域得到广泛应用。
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来源：贤集网
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