面對(duì)全球塑料污染治理與"雙碳"戰(zhàn)略的雙重挑戰(zhàn)，上海藍(lán)晶微生物科技有限公司聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、牛津大學(xué)等頂尖科研機(jī)構(gòu)，在聚羥基脂肪酸酯（PHA）生物制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)三大里程碑式突破：創(chuàng)下300克/升的全球最高單罐產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)100%碳源質(zhì)量轉(zhuǎn)化率、達(dá)成64%的碳足跡降幅。這一系列成果日前發(fā)表于《代謝工程》《資源、保護(hù)與回收》等國(guó)際權(quán)威期刊，標(biāo)志著我國(guó)在生物制造領(lǐng)域已形成全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
PHA降解效率是傳統(tǒng)塑料的100倍
PHA是由微生物合成的一類天然高分子生物材料，具有天然可降解性、生物相容性及熱塑性等特點(diǎn)；其降解性能優(yōu)異，可在自然環(huán)境中快速分解為二氧化碳和水，降解效率是傳統(tǒng)塑料的100倍。但其規(guī)模化生產(chǎn)一直是產(chǎn)業(yè)的共性難題，早在20世紀(jì)80年代，英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（后被阿斯利康收購(gòu)）就曾嘗試產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)PHA，但因生產(chǎn)成本高達(dá)8-10美元/千克，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)塑料，最終未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。在應(yīng)用領(lǐng)域，PHA廣泛用于醫(yī)療植入物（如骨板、縫合線）、可降解包裝（食品容器、薄膜）、3D打印材料及化妝品等，具有巨大的潛在市場(chǎng)價(jià)值。
傳統(tǒng)PHA生產(chǎn)依賴糖基原料，存在理論碳源轉(zhuǎn)化率57%的技術(shù)天花板和825美元/噸的成本瓶頸。藍(lán)晶研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過基因工程技術(shù)創(chuàng)新，成功開辟油基原料新賽道：采用自主選育的羅氏真養(yǎng)菌工業(yè)菌株，在150噸量產(chǎn)裝置中實(shí)現(xiàn)264克/升的PHA濃度，碳源轉(zhuǎn)化率突破100%，將生產(chǎn)成本直降28%至590美元/噸。經(jīng)工藝優(yōu)化后，更將單位產(chǎn)量提升至300克/升，刷新全球工業(yè)量產(chǎn)紀(jì)錄。
更高的質(zhì)量轉(zhuǎn)化率，更低的原材料成本讓PHA材料的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)，在不久的未來不僅是醫(yī)療器械等高值耗材可以利用PHA作為原材料，包裝、餐具、紡織纖維等消費(fèi)品也可以使用這一生物相容性更好的材料來迭代升級(jí)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活需求。
PHA合成的糖基碳源路線和油基碳源路線對(duì)比
生物混動(dòng)"技術(shù)樹行業(yè)標(biāo)桿，白色污染的全新解決方案
研發(fā)團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)的Biohybrid技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)兩大創(chuàng)新跨越：
1.0版本：全球首次在工業(yè)菌株中激活卡爾文循環(huán)，通過回收代謝副產(chǎn)物和固定二氧化碳，使15噸發(fā)酵罐產(chǎn)量提升20%至260克/升，開創(chuàng)有機(jī)/無機(jī)雙碳源利用新模式，即利用空氣中的二氧化碳做原料進(jìn)而減少直接生物質(zhì)碳源的攝入。
2.0版本：藍(lán)晶微生物團(tuán)隊(duì)通過功能基因組學(xué)與合成生物學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)優(yōu)化了菌株的油脂利用能力，經(jīng)多批次工藝優(yōu)化，進(jìn)一步將單位產(chǎn)量提升至300克/升以上，碳源轉(zhuǎn)化率超過100%，達(dá)到文獻(xiàn)報(bào)道最高水平。
聯(lián)合牛津大學(xué)建立的"搖籃到墳?zāi)?quot;LCA模型顯示：采用Biohybrid 2.0技術(shù)和餐廚廢油原料，PHA碳足跡降至2.01千克二氧化碳當(dāng)量/千克，較傳統(tǒng)石化塑料降低64%，樹立生物可降解材料環(huán)保新標(biāo)桿。
Biohybrid 2.0技術(shù)結(jié)合廢油原料大幅降低PHA碳足跡
塑料污染造成的傷害可謂觸目驚心，也是老生常談。傳統(tǒng)塑料殘膜在土壤中200年以上才能降解，阻礙農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致玉米、小麥等減產(chǎn)；動(dòng)物誤食塑料后引發(fā)消化道堵塞甚至死亡，如海洋生物誤食導(dǎo)致窒息，陸地牲畜誤食地膜致病等。2023年全球塑料總產(chǎn)量為4.138億噸，其中回收比例不超過10%，大量塑料污染被填埋、焚燒甚至直接外泄到自然環(huán)境中，給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。
這項(xiàng)技術(shù)突破破解了困擾全球半個(gè)世紀(jì)的PHA量產(chǎn)難題，更構(gòu)建了從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化的完整技術(shù)體系。PHA大致兩周到半年的時(shí)間即可降解，具體的降解時(shí)間根據(jù)菌落環(huán)境和材料復(fù)配等原因而不同，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)塑料且無需人工堆肥干預(yù)，在自然條件下即可降解。
編輯：郭成
