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綠色可降解材料-聚乳酸的生物合成
所屬領(lǐng)域:
項目成果/簡介:
全球塑料的大規(guī)模生產(chǎn)和使用對地球造成的嚴(yán)重的危害。由于其難以降解，產(chǎn)生的廢物留在我們的生態(tài)環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了改善生態(tài)環(huán)境，尋找一種可生物降解、可持續(xù)發(fā)展的材料是解決這一問題的關(guān)鍵。
聚乳酸是一種僅含有單體乳酸、通過聚合生成的可降解聚合物。聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性以及環(huán)境友好性等特點，可用作生物塑料用以解決環(huán)境污染問題。聚乳酸作為重要的有機高分子材料，本身就具有很優(yōu)秀的性質(zhì)，良好拉伸強度和耐溶劑性，較好的生物相容性讓聚乳酸能代替絕大多數(shù)塑料，可用作人體骨組織代替物，生物芯片基質(zhì)，以及手術(shù)醫(yī)療器具等。同時，聚乳酸在醫(yī)用、食品包裝、3D打印以及農(nóng)用地膜等有很好的應(yīng)用前景。現(xiàn)階段聚乳酸的合成方法主要有兩大類，化學(xué)合成法和生物合成法。
圖1.聚乳酸應(yīng)用范圍
應(yīng)用范圍:
新材料領(lǐng)域
效益分析:
化學(xué)合成法應(yīng)用廣泛且技術(shù)成熟，但是由于其多使用催化劑以及有機溶劑，成本高且容易造成環(huán)境污染；生物合成法是在細胞內(nèi)進行，反應(yīng)條件溫和，成本低且環(huán)保。本項目是在大腸桿菌中，用生物合成法，合成綠色可降解材料-聚乳酸均聚物。已經(jīng)完成5升發(fā)酵罐中試實驗，聚乳酸均聚物產(chǎn)物的分子量在3萬左右。
可生物降解塑料是聚乳酸的重要市場應(yīng)用領(lǐng)域之一，與其他常見的可降解生物塑料相比，聚乳酸在研究基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)（產(chǎn)能）、市場應(yīng)用、主要性能、生產(chǎn)成本、加工工藝等方面占據(jù)優(yōu)勢，是產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的可生物降解塑料。2022年，我國塑料制品總產(chǎn)量達7771.6萬噸。若僅其中5%以聚3乳酸代替，則至少需388萬噸，遠超當(dāng)前的全球年產(chǎn)能，對應(yīng)市場規(guī)模將超過400億元。隨著國家相關(guān)限塑政策推動及國民環(huán)保意識增強，聚乳酸行業(yè)將持續(xù)保持增長勢頭，替代石油基塑料的發(fā)展市場空前巨大。
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