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全生物降解材料PHA在包装行业及禁塑替代中的应用浅析

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全生物降解材料PHA在包装行业及禁塑替代中的应用浅析


降解塑料领域微门户+技术+降解智库

      当今社会的塑料包装的过度使用,废弃塑料制品随意丢弃和回收处置不当,对我们的生态环境造成了很大的损害。随着国家禁塑令以及各省对于白色污染治理相关政策的出台,一次性塑料相关产品的生物替代呼声日渐高昂,于是,以热塑性淀粉塑料、聚乳酸、PHA、脂肪族聚酯等为原料制造的禁塑替代产品逐渐被科学家们挖掘出来,这些材料具有来源丰富、支持生物降解等优点,有着广阔的应用前景。

PHA材料简介

        PHA的英文全拼是polyhydroxyalkanoates,中文名称叫聚羟基脂肪酸,是一种高分子生物材料。在细菌细胞等微生物细胞中,存在着一种高分子聚酯,它就是基羟基脂肪酸。迄今为止,已经发现证实的PHA聚酯有至少130种不同的单体结构,并且新的单体还在源源不断地被人们所发现。PHA有一些特殊的性能,包括生物可降解性、生物相容性、环境友好性等。正是由于这些特殊性能的存在,聚羟基脂肪酸拥有许多潜在的应用前景,各国科学家都对PHA进行了很多工艺流程开发和具体性能探索。

      聚羟基脂肪酸它的最大的特点是堆肥、土壤、海水等几乎所有环境中都可以被微生物分解,并且分解后的产物大多都是水和碳基,也不会污染环境, 这个发现为禁塑令背景下一次性塑料产品领域以PHA进行替代呼声渐起,这也为一次性塑料产品的禁塑替代提供了一种实现塑料产品的绿色可持续发展的思维。

    PHA的分子量为1000至1000000,玻璃态温度为-60℃至+60℃,其熔点为+40℃至190℃,它对水蒸气和空气中大多数气体的阻隔性能类似于PET,聚羟基脂肪酸在淡水中稳定,但可以在海水或者土壤中完全生物降解,并且降解速度较其他生物材料较快,对环境也没有二次污染,因此可以代替诸多一次性产品的石油塑料作为大多数物品的包装材料。

PHA的生物降解性能

聚羟基脂肪酸(PHA)材料的生物基含量是100%,它的降解有以下条件:

(1)、环境中含有能降解PHA的微生物  这些微生物一般在土壤、海水、池塘中都有存在,但是在不同的环境所拥有的微生物活性及其群落数量有所不同,因此PHA的降解速度也有所区别。  

(2)、环境里拥有足够多的水分、氧气、矿物质和葡萄糖等微生物存活所需要的养分  聚羟基脂肪酸可以作为微生物的碳源,被微生物摄取利用,微生物在分解消耗聚羟基脂肪酸时需要进行呼吸运动,因此需要氧气、水分和葡萄糖等提供呼吸运动的原料。

(3)、对于不同类型的微生物及聚合物体系,需要提供一定的温度条件如20℃—60℃和一定PH值如5-8左右。

         一般认为PHA的降解首先是在一定的条件下(如上所述)各种附在培养基表面增殖的微生物释放出特定的降解酶,在降解酶的催化作用下聚合物分解成很小的分子段,当聚合物分....


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