聚羥基脂肪酸酯(PHA)是一種高分子生物材料,存在于細菌細胞等微生物細胞中(類似細菌脂肪)。PHA既是細菌在生長條件不平衡時的產物,也是微生物體內的碳源和能量的儲存物質。
由于PHA具有良好的生物相容性、氣體阻隔性、可自然降解性等,其在包裝材料、組織工程材料、緩釋材料、電學材料、農業、化妝品、以及醫療材料等領域也具有廣闊的應用前景。
在綠色環保的大趨勢下,相關“限塑”、“降塑”的法規、政策密集出臺,可降解塑料的需求快速提升,僅外賣、快遞、農膜三個領域的需求將達到154.53萬噸,對應可降解塑料市場約270億元。
上游原材料:PHA產業鏈上游主要包括有機酸、葡萄糖、醇類(如甲醇、乙醇、戊醇等)以及培養基等原材料。這些原材料是PHA生產的基礎,對PHA的制造成本和品質有著直接影響。
PHA生產過程:PHA是通過微生物發酵技術生產的,利用上游原材料在特定條件下進行生物合成。這種生產方式使PHA具有生物可降解性、生物相容性等獨特優勢。
下游應用領域:PHA的下游應用廣泛,主要包括可生物降解的包裝材料、組織工程材料、緩釋材料、電學材料以及醫療材料等領域。隨著PHA生產成本的降低和性能的提升,其應用領域將進一步拓展。
PHA行業現狀及發展趨勢預測
隨著塑料消費量的逐年提高,各國陸續出臺禁塑令或限塑令,生物可降解塑料已成為熱門研究和產業化方向。市面上在售的PHA產品類型主要包括PHB、PHBV、P34HB以及PHBH等。雖然不同PHA產品類型的問世時間有先后順序,但并不存在代際差異,在實際應用中各有優勢。我國已走在全球PHA產業化的前列,規劃產能超過10萬噸。
PHA生物合成是通過基因編輯等手段,令底盤細胞能生長得更快,能高效“吃掉”碳源,令細胞中的PHA“由瘦變胖”,提高碳源轉化為PHA的效率;然后再把凝聚在一起的細胞,從餐廚廢棄物水解物等培養液中分離、提純出來。相比普通塑料動輒上百年的降解周期,PHA制品進入海洋后,約1—3年即可實現完全自然降解。同時,純PHA制品對海洋和陸地動物無害,甚至可以被動物食用。
由于PHA具有類似塑料的物理機械性能和加工性能,工業上可以采用微生物批量生產這種聚合物,并以此替代傳統塑料。
目前,PHA的生產成本相對較高,這主要是由于生物合成過程中的原料和能源成本較高所致。合成生物學方法開發 PHA 產品需要經過三個階段:改造出好的菌種,通過小規模測試放大工藝,建設工廠穩定生產。通過生物技術合成一種高分子材料,就像是在細胞里編程,設計原本不存在的基因代碼、編寫基因程序,以此來“造物”。隨著合成生物學技術的發展,人們獲得了更加高產的PHA生產菌株,極大提升了PHA產量,有效降低了PHA的生產成本。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國PHA行業發展現狀及趨勢預測報告》顯示:
PHA憑借其卓越的降解與物理性能、日漸成熟的生產技術以及不斷擴大的市場規模,正成為生物可降解材料領域最具成長潛力的新星。這些優勢因素將為PHA產業的發展提供強大的驅動力,助其快速崛起。
展望未來3—5年,預計全球PHA市場規模將達到629億元,主要增長動力將來自于對一次性包裝材料、一次性餐飲具等不便于回收的強需求場景。隨著環保意識的日益提升,PHA作為這些領域的理想替代材料,其市場需求將持續擴大,為產業發展注入強勁活力。
在激烈的市場競爭中,企業及投資者能否做出適時有效的市場決策是制勝的關鍵。報告準確把握行業未被滿足的市場需求和趨勢,有效規避行業投資風險,更有效率地鞏固或者拓展相應的戰略性目標市場,牢牢把握行業競爭的主動權。
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