绿色可降解材料-聚乳酸的生物合成

新材料及其应用

全球塑料的大规模生产和使用对地球造成的严重的危害。由于其难以降解，产生的废物留在我们的生态环境中，造成了严重的环境污染。为了改善生态环境，寻找一种可生物降解、可持续发展的材料是解决这一问题的关键。

聚乳酸是一种仅含有单体乳酸、通过聚合生成的可降解聚合物。聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性以及环境友好性等特点，可用作生物塑料用以解决环境污染问题。聚乳酸作为重要的有机高分子材料，本身就具有很优秀的性质，良好拉伸强度和耐溶剂性，较好的生物相容性让聚乳酸能代替绝大多数塑料，可用作人体骨组织代替物，生物芯片基质，以及手术医疗器具等。同时，聚乳酸在医用、食品包装、3D打印以及农用地膜等有很好的应用前景。现阶段聚乳酸的合成方法主要有两大类，化学合成法和生物合成法。

图1.聚乳酸应用范围

新材料领域

化学合成法应用广泛且技术成熟，但是由于其多使用催化剂以及有机溶剂，成本高且容易造成环境污染；生物合成法是在细胞内进行，反应条件温和，成本低且环保。本项目是在大肠杆菌中，用生物合成法，合成绿色可降解材料-聚乳酸均聚物。已经完成5升发酵罐中试实验，聚乳酸均聚物产物的分子量在3万左右。

可生物降解塑料是聚乳酸的重要市场应用领域之一，与其他常见的可降解生物塑料相比，聚乳酸在研究基础、产业链基础（产能）、市场应用、主要性能、生产成本、加工工艺等方面占据优势，是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的可生物降解塑料。2022年，我国塑料制品总产量达7771.6万吨。若仅其中5%以聚3乳酸代替，则至少需388万吨，远超当前的全球年产能，对应市场规模将超过400亿元。随着国家相关限塑政策推动及国民环保意识增强，聚乳酸行业将持续保持增长势头，替代石油基塑料的发展市场空前巨大。