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绿色可降解材料-聚乳酸的生物合成

2024-06-17 15:50:43
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
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所属领域:
新材料及其应用
项目成果/简介:

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

应用范围:

新材料领域

效益分析:

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。

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