13 全生物降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)制造技术
一、技术名称:全生物降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的制造技术
二、技术类别: 减碳技术
三、所属领域及适用范围:轻工行业农业、生物化工、环保、医用 材料等
四、该技术应用现状及产业化情况
由于传统PE等石油基塑料的不可降解性,以石油基为主的塑料产 品对环境产生严重的影响,其中我国60%以上的土地受到不同程度的 地膜污染,严重影响土地的质量,而日常生活中塑袋购物袋的使用导 致的白色污染更加严重。生物降解塑料主要应用于包装、纤维、农业、注塑等领域,其中 在包装行业的应用最为广泛,2013年约占市场总量的60%。预计未来 五年,全球生物降解塑料行业将以每年超过13%以上的速度增长,目前生物降解塑料行业正处于快速上升期。
五、技术内容
1. 技术原理
利用秸秆、甘蔗等农副产品生产出糖,然后利用具有高分子合成功能的微生物得到高分子材料聚羟基脂肪酸酯(PHA),利用提取分离 技术将PHA从微生物体中分离,所有过程不涉及化工合成过程。
2. 关键技术
(1)高纯度酶提取技术;
(2)工程菌种构造技术;
(3)代谢工程控制技术;
(4)高密度、高粘度发酵工艺研究;
(5)聚羟基脂肪酸酯分离新技术;
(6)聚羟基脂肪酸酯改性技术。
3. 工艺流程
全生物降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)发酵工艺及生产工艺流程
分别见图1、图2。
六、主要技术指标
1. 发酵单位(细胞干重): 150克/升;
2. 高分子含量(占细胞干体重): 75-85%;
3. 发酵时间: 32-40小时;
4. 发酵效率: 3.0-3.3克/小时·升;
5. 糖的转化率: 0.33-0.35克PHA/克糖;
6. 高分子纯度: 99.90%。
七、技术鉴定情况
该技术于 2011 年通过山东省科技厅组织的科技成果鉴定。目前已 获得 4 项国家发明专利。
八、典型用户及投资效益
典型用户:山东意可曼科技有限公司(子公司)、青岛平度宇洁降 解塑料有限公司等。
典型案例 1
案例名称:1000t/a 全生物降解 PHA 购物袋树脂生产线
建设规模:1000t/a 全生物降解 PHA 购物袋树脂。建设条件:具备共混造粒、吹膜、印刷、制袋等塑料加工设备和有熟练的造粒、吹 膜、印刷和制袋人员。主要建设内容:双螺杆配套设备、吹膜机最好 带有混炼螺杆、印刷设备张力好调控、热封热切的制袋机。主要设备 为高搅机、低混机、双螺杆造粒机、切粒机、单螺杆吹膜机、双色或 多色印刷机、背心袋制袋机、废膜回收机等。项目总投资 5000 万元, 建设期为个 12 月。年减排量约 2090tCO2,产生年经济效益 5000 万元, 投资回收期约 1 年。碳减排成本为 1000-2000元/tCO2。
典型案例 2
案例名称:2000t/a 全生物降解 BOPHA 树脂生产线
建设规模:2000t/a 全生物降解 PHA 购物袋树脂。建设条件:具备共混造粒、流延、双向拉伸设备、印刷等塑料加工设备和有熟练的造粒流、延机操作、印刷人员。主要建设内容:双螺杆配套设备、BOPHA 生产机组带有纵向拉伸系统、横向拉伸系统、热处理系统,电晕、激光测厚仪,张力控制装置、收卷分切装置。主要设备为高搅机、低混机、双螺杆造粒机、切粒机、BOPHA 生产机组等。项目总投资 8000 万元,建设期为 1 年。年减排量约 4180tCO2,产生年经济效益 10000 万元,投资回收期约 1 年。碳减排成本为 1000-2000 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
随着我国 PHA 产业化的成熟以及国家对生态环境的重视,预计未来 5 年 PHA 全生物降解地膜年推广量可达 10 万吨,PHA 全生物降解 包装膜塑料年推广量可达 35 万吨。预计市场推广比例可达地膜、包装 塑料膜市场的 10%,可形成年碳减排能力 94 万吨 CO2。
由武汉节能协会办公室整理