从今天的塑料走向可持续的未来
迄今为止，人类已生产了80亿吨塑料，每年流入海洋的塑料吸管就重达800万吨。不管是我们珍爱的海洋哺乳动物，还是盛入餐盘的海洋鱼类，亦或是桌上调味品里的盐，无不遭到塑料微粒的侵袭，最终人类自己也未能幸免。 大量使用塑料制品到底会产生哪些影响？如今，越来越多的研究试图解答这一谜题，很多内幕也逐渐曝光于公众视线。消费者和生产商都争相关注塑料的替代品，而生物塑料作为潜在的选择项，似乎崭露头角。 什么是生物塑料？ “生物塑料”是指其全部或者部分是由有机天然物质制成,而非来自传统石油。许多生物塑料都是可生物降解的，这也是生物塑料最大的优势之一。 可是，你知道生物塑料是在生物反应器中制造的吗？Alicat质量流量控制器在生物反应器行业应用深耕多年，这两年来正为全球新冠疫苗大规模生产提供保障，助力全球抗役。 今天，我们就讲讲在生物塑料的应用吧。 生物塑料的种类？ 生物降解的塑料很多，根据生物降解塑料的原料来源，可将其分为生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料两类。生物基生物可降解塑料所用到的聚合物主要有两类：聚乳酸（PLA)，由微生物发酵和化学合成共同参与得到的聚合物、 PHA（聚羟基链烷酸酯），由微生物直接合成的聚合物。 PLA最常使用玉米淀粉、木薯根和甘蔗中的糖制成。用玉米制造PLA，需要用化学工业方法将玉米分解成几种成分。然后将淀粉分离出来，并与柠檬酸等添加剂结合，形成一种长链塑料聚合物，其外观和性能与聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯等传统塑料类似。 PHA是由微生物从固体废物或废水中吸收碳，通常利用甲烷产生的。这些细菌可以在发酵罐中生长，然后利用下游加工技术提取PHA。最终产品与传统塑料非常相似。 PHA和PLA生物塑料使用差别？ PHA和PLA的使用方式与传统的石油基塑料完全相同。生产这些聚合物的公司以塑料颗粒的形式生产，再加热并制成各种产品。PHA通常用于更薄、更柔韧的产品，如包装材料；而PLA用于更厚、更坚固的产品。 那么，PHA和PLA之间有什么区别呢? 虽然PHA和PLA都是可生物降解的，但PHA 被认为是更环保的选择。由于PLA的分解需要非常特殊的条件，所以如果将它装进密封的垃圾填埋场，其可能根本不会降解。相反，当环境存在水分时，还可能发生厌氧降解，从而产生甲烷造成空气污染问题。相比之下，PHA 则更容易分解，它是100%生物可降解，在不添加特殊物质的情况下，把它埋在土里面，半年到一年就没了，变成营养物质被微生物利用了。取之于自然，回馈于自然。 PHA生物塑料的环保优势 Newlight Technologies、Avantium、MPB Titan 和 Mango Materials 等越来越多公司都在使用发酵罐制造可生物降解塑料，因为这种技术比基于淀粉的 PLA 制造技术更接近碳中和。 使用来自垃圾填埋场和废水处理厂的碳来喂养产生 PHA细菌，这比生产PLA所需的有机糖更容易获得且更便宜。因此，PHA 制造设施可以建在垃圾场，以鼓励甲烷的捕获和利用废料，否则会导致全球变暖。这些塑料通常能够在有氧或无氧条件下进行生物降解—因此，无论是在家中堆肥、工业堆肥还是最终进入垃圾填埋场，它们都会分解成有机材料。这种灵活性成功地防止了微塑料对野生动物和生态系统的危害。此外，可以使用分解塑料释放的碳来制造新的生物塑料。 深入探讨：PHA 是如何制造的？ 荚膜甲基球菌是一种消耗甲烷的细菌，通常被用于生产燃料和塑料前体。它可以在发酵罐中非常成功地生长，在发酵罐中，精确控制甲烷、二氧化碳和空气的比例，供给微生物以产生 PHA 颗粒。也可以使用其他细菌菌株，包括野生的和转基因的。改良菌株的优势在于它们可以被设计用于生产力和高产量。然而，野生细菌的纯度问题比改良菌株少，这意味着发酵批次之间的清洁要求要低得多这就产生了增加发酵罐正常运行时间的机会，以弥补微生物产量较低的问题。用于聚合的化学催化剂也可以提高整体生产力。当细菌被塑料颗粒“膨胀”时，可以使用下游加工方法将塑料提取和造粒。通过调整生物塑料颗粒的性能和组成，可以创建用于各种应用的塑料的共聚物。 其中，质量流量控制器的重要性不言而喻，在生物反应器整个活动期间，因为微生物在不同阶段所需要的氧和PH等都是不同的，对于气体的快速又精准调控，才能生物物质平稳在适当的环境条件下生长。 Alicat提供了不止快人一步的质量流量测控技术，200:1宽量程比、5ms响应速度、内置98种气体，可对不同气体进行精准、快速、可靠的流量测量和控制。生物反应过程中，Alicat MFC系列质量流量控制器，配合多种反应过程所需传感器，实现无需人工干涉的快速、精准的自动调整生物反应过程中所需的实时气体配比，以对反应器进行适当的控制。 真实案例 （Bluepha首席技术官·张浩千）在清华校园里作为实验，在清华校园里挖了一坑，然后把两个塑料片埋到土里面，然后半年以后再把塑料片挖出来。 实验结果： 左边的图就是生物塑料“PHA”片，半年以后千疮百孔，细菌在上面生长着。 右边的图“聚乙烯塑料片”还是完好无损，在那呆300年以后才能降解。 结语-科学的创新性科技 生物可降解塑料可有效保护和改善环境，极大推动环保事业的发展，解决城市白色污染和残留地膜污染等问题，在当前节能减排的严峻形势下，发展生物可降解塑料发展具有战略意义。另一方面，发展生物可降解塑料能够满足医疗、药物、3D打印等高端市场的需求，创造高附加值产品。提升产业整体的竞争力。 凭借多年在质量流量测控领域丰富的经验和实践，Alicat为生物反应器的发展、为人类的健康科技可扩展性保驾护航。 保护环境，就是在保护我们自己！
