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PHA的應用與行業現狀

發布時間:2022-01-18 13:06:42 訪問量:638

PHA(polyhydroxyalkanoates,聚羥基脂肪酸酯)

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        2022 年 1 月 10 日,國內合成生物學賽道領跑者藍晶微生物(Bluepha)宣布完成 B3 輪融資,至此 B 系列融資總額已達 15 億人民幣。此前,藍晶微生物分別于 2021 年 2 月和 8 月獲得累計近 7 億人民幣的 B1 輪和 B2 輪融資。B 系列融資資金將會用于生物可降解材料 PHA 規?;a設施的建設運營、工業 4.0 合成生物學研發平臺 SynBio_OS 的開發部署、以及再生醫學材料與工程益生菌等新產品管線的研發落地。

       在藍晶微生物完成B輪融資僅一周后,2022年1月17日,北京微構工場生物技術有限公司(以下簡稱“微構工場”)宣布完成2.5億人民幣的A輪融資,由中國國有企業混合所有制改革基金有限公司(簡稱“混改基金”)領投,國中資本、GRC SinoGreen Fund(富華資本)、眾海投資和順義區國有投資平臺臨空興融跟投,老股東紅杉中國及SEE FUND(無限基金)繼續追加投資。本輪融資結束后,微構工場在成立未滿1年的時間內,順利完成天使輪及A輪融資,累計融資3億元人民幣。A輪融資完成后,微構工場將在北京市順義區全面建設新一代生物可降解材料PHA國際研發總部,完成千噸智能示范線高效投產,同步在全國啟動尋找年產萬噸PHA及高值化合物綠色智能制造基地。

       在一周內,兩家國內PHA生產商獲得了大筆的資本投入,為何資本如此青睞PHA?下面就對PHA材料及產業現狀進行介紹。

一、什么是PHA?

        PHA是一大類材料的統稱,由大量細菌合成胞內聚酯。PHA是一種完全可降解的新型生物材料,也是唯一完全生物合成的碳中和生物降解材料,PHA制品進入海洋后,約1-3年即可實現完全自然降解,相比普通塑料動輒數百年的降解周期大大加速。同時,純的PHA產品對海洋和陸地動物無害,甚至可以被動物食用。由于PHA的單體種類較多,使得PHA的材料學性質變化很大,某些PHA材料具有獨特的生物相容性、光學異構性等性能,使其在醫學、農業等領域有著廣泛的應用潛力。

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二、PHA的應用

環保包裝材料

    PHA具有良好的生物降解性、分解產物,可全部被生物利用。具體應用在可降解垃圾袋、購物袋、一次性餐盒等。

    2021 年5月12日,加州的材料創新公司科威(Cove)宣布計劃在年內推出首個完全由生物降解材料PHA制成的水瓶,該產品可能會是市面上第一批量產的PHA水瓶。

    2021 年3月,彩虹糖制造商瑪氏箭牌宣布將和Danimer Scientific合作,于今年年底或2022年初開始,在美國推出全生物降解的PHA包裝。該包裝將采用油菜籽和大豆等植物種子提煉制成NodaxPHA聚羥基脂肪酸酯可降解材料。

農業

    PHA具有水解性、生物降解性,具體應用在農業藥物的緩釋載體、化學肥料、除草劑、殺蟲劑、農膜等。

    PHA農膜已在華北、西北、東北區域的多個省份應用于大蒜、棉花、花生、藍莓、冰菜、旱作水稻等作物,推廣面積近3500畝。

醫學

    利用PHA的生物相容性、生物降解性、無排斥反應,無毒素等性能,具體應用在縫線、修復裝置、維修補丁、繃帶、心血管補丁、骨科針、防粘連膜、支架、引導組織修復/再生設備、關節軟骨修復支架、神經導管、肌腱修復裝置、人造食道及傷口敷料等。

    以P4HB為原料的可吸收縫合線(TephaFLEX),在2007年獲美國FDA批準上市,成為全球首個商品化的PHA醫療產品。目前,全球正密集研究PHA在組織工程、植入材料、藥物緩釋載體等多個領域的應用。

工業

    PHA具有生物降解性、生物相容性,在工業領域被應用在剃面刀、器皿、尿布、女性衛生產品、家居裝飾材料、地毯等。

    2021年5月3日,加拿大領先的生物塑料公司TerraVerdae Bioworks宣布在全球推出一種新的PHA基樹脂,可用于客戶對該材料的應用需求。新的生物基樹脂配方可用于吹膜、注塑成型工藝。

    除了上述應用領域外,PHA還應用在化學品、工業酶制劑、能源、環境治理等方面。

    據統計,全球范圍內PHA主要的生產企業包括:德國Biomers、日本Kaneka、美國Danimer、新加坡RWDC、美國Newlight和中國的寧波天安生物材料、藍晶微生物、珠海麥得發生物科技、微構工場等。

三、PHA行業的現狀?

        目前全球PHA總產能約為3.6萬噸/年,大部分產能來自美國、日本、意大利等西方發達國家。目前PHA的主要產品為短鏈PHA,例如聚羥基丁酸酯 (PHB)、聚 3-羥基丁酸酯 (P3HB) 和聚羥基戊酸酯 (PHV)等。國內現有的PHA產能較低,主要生產商為藍晶微生物生物科技有限公司和寧波天安生物有限公司。

四、為什么PHA的產能這么低?

        對比PLA、PBAT等動輒每年十數萬噸的產量來看,PHA的產能的確較低。這是因為在PHA產業化方案中,成本控制一直是一個核心難點。在現有工業生物技術中,用于生產PHA的野生型菌株及工程菌株已經得到了詳盡的研究。多種不同的菌種分別用于生產不同鏈長的PHA,工程化的大腸桿菌也常用于幾種PHA的生產。盡管成功地進行了工業規模生產,但這些菌株在發酵后仍需要徹底滅菌以杜絕污染。此外,復雜且高成本的CIB生產工藝導致PHA的市場化仍然受到限制。

五、此次兩家企業獲得大筆資金投入,對PHA行業有什么影響?PHA的應用


        PHA作為合成生物學重要的產品之一,而生物行業的底層技術在發生快速迭代,在「碳中和」的大趨勢下,凡是致力于解決資源短缺、環境污染等全球性問題的生物科技公司都受到了市場的看好。

        藍晶微生物致力于設計、開發、制造和銷售新型生物基分子和材料。2022 年 1 月 1 日,藍晶微生物首個產品管線——生物可降解材料 PHA 的年產 25,000 噸「超級工廠」在江蘇省鹽城市濱??h正式開工建設。藍晶微生物在 PHA 的研發和產業化過程中積累了大量的過程數據和工程經驗,公司通過自動化、數據化等工業 4.0 技術要素對這些數據和經驗進行沉淀,并在后續新產品的研發落地過程中復用,由此形成的飛輪效應將是藍晶微生物未來的核心競爭力之一。

        微構工場創始人,清華大學陳國強教授在PHA的合成、改性、產業化等方面深耕多年,其課題組在PHA功能化設計和工業化生產等方面取得了一系列成就,一手將我國PHA產業帶向世界領先水平。針對PHA工業化生產中成本高的難題,微構工場在合成生物技術平臺的助力下,通過對嗜鹽生產菌株進行全方位的重新設計和構建,開創了一整套全新的PHA生產技術,稱為“下一代工業生物技術”。

        獨特的“新方案”中突顯三大核心技術優勢:“開放、連續培養不染菌”發酵技術、可控形態學工程“自凝絮和自沉降”以及發酵廢水的多次回用下游關鍵技術。嗜鹽生產菌的合成生物學改造產生了多種PHA的結構,帶來多種不同的材料性能和應用場景。

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