循环生物经济的实现，很大程度上依赖于提高生物炼制过程中可再生原料转化为高价值化学品的效率。对于生物塑料材料而言尤其如此，它们在重塑食品与产品的包装方式、开发生物医学应用以及生产纺织品方面具有巨大潜力。随着研究人员致力于创造可持续的、可应用于现实的解决方案，该行业面临着一项挑战：确保大规模运营能像石油基系统一样盈利，同时保持环境可持续性，这使得转化效率对实现这些目标至关重要。
生物质塑料制造的一个关键障碍在于，如何确保生物塑料材料的全生命周期环境影响低于传统塑料。由于种植原料作物会产生环境负担，农业投入必须纳入考量，这使得转化效率成为最大化产出潜力的关键，而这一目标正受到原料的异质性、高能耗的预处理工艺以及低效的产品纯化/回收流程的挑战。
为克服这些挑战，研究人员致力于以下方法：在限制农业投入的同时提高生物质积累，开发生物工程改造的原料以提高转化效率，并优化用于处理原料的转化方法。借助 CAS 解决方案，您可以比以往更快地实现这些变革性目标。这些世界级的工具配备了多种资源，通过加速文献综述、确保知识产权保护以及构建定制化的数字化转型框架，助力开发创新的生物塑料材料。
简化您对有前景生物质原料的文献检索
随着行业内企业探索可再生生物质塑料，紧跟不断更新的文献资料势在必行。提高生物质转化为有用生物塑料单体的效率需要双管齐下的方法，既要最大化原料本身的转化潜力，又要优化负责转化的生物炼制工艺，这要求研究人员精通多个领域方能取得成功。
生物炼制厂利用多样化的原料生产生物塑料聚合物，尤其强调可再生生物质的使用。借助 CAS SciFinder®，您可以随时掌握最新出版趋势，并收集有关技术发展的关键洞察。通过简化您的文献综述流程，优化研究工作并确定最适合您特定应用的原料，从而加速从构想到创新的转化。
目前的原料可分为四代，每一代都以其生物来源和用途为区分。
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原料 |
原料 |
用途 |
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第一代 |
- 聚乳酸 (PLA) 的生产 - 为 PLA 提供可发酵糖类 和生物聚乙烯的生产 - 用于生产可生物降解塑料的淀粉 |
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第二代 |
- 生物基聚合物的生产 和用作原料的化学品 用于生物塑料材料 |
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第三代 |
- 体内生产 用于生产聚羟基烷酸酯 (PHA) 各种碳源或废弃物 流 |
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第四代 |
- 为提高产量而设计 生物塑料前体或 降低原料的抗降解性 |
过去 25 年的期刊与专利出版趋势揭示了人们对生物塑料原料日益增长的兴趣。对可持续塑料解决方案的推动，以及企业和风险资本资金的大幅增加，正在为生物塑料市场铺平道路，该市场预计到 2028 年将达到 290 亿美元。在这样一个快速发展的领域机遇良多，研究人员必须能及时获取全球最新文献。
CAS SciFinder 所提供的先进功能与筛选选项，使您能够按概念缩小搜索范围，从而为您的生物塑料研究找到最相关的出版物。这使您能够快速发现创新工作所需的洞见。通过采用这种精简高效的策略，您可以加速推进环保型生物塑料材料的研发进程，并在生物质塑料的闭环生产领域确立领先地位。
构建您下一代的尖端生物精炼转化工艺流程
即使选定了合适的原料，识别并开发出能将生物质最优转化为有用化学品的生物精炼策略也至关重要。由于原料生物质的差异性，要实现最大化转化效率，需要采用正确的精炼方法和反应工艺。目前，将原料生物质转化为生物塑料材料单体的生化和热化学工艺众多，其中包括：
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方法 |
应用 |
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利用微生物将生物质糖类转化为有机酸、醇类等化合物，进而转化为生物塑料单体，如 PLA 和 PHA。 |
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通过热化学工艺将生物质转化为合成气，该气体可进一步加工成多种化学品，作为生产生物塑料材料的前体。 |
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一种适用性广泛的工艺，可处理多种原料以生产生物油、合成气和生物炭，这些产物可精炼成用于生物质塑料生产的化学品。 |
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通过酸水解和酶水解工艺分解生物质中的复杂碳水化合物（如纤维素）为糖类单体，进而发酵成生物塑料前体。 |
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将生物质脂类转化为酯类和甘油的化学工艺。这些酯类可作为生物塑料生产（特别是生物聚酯生产）的单体。 |
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利用催化剂，通过加氢、氧化和脱水等反应，将生物醇、有机酸等生物质中间化学品转化为所需的生物塑料单体。 |
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利用酶或活细胞催化生物质转化为单体。需要更温和的条件，从而可能减少能源使用和对环境的影响。 |
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将有机废弃物转化为甲烷的间接方法。所产生的甲烷随后可用于生产甲醇，或作为其他生物塑料生产过程的能源。 |
通常，最优转化需要多种工艺组合，因此理解工艺间的相互作用至关重要。
开发高效的转化工艺流程不仅需要选择正确的原料和转化工艺，还需进行严谨的研究与测试。它需要理解如何将这些工艺环节衔接起来，从而将原始生物质转化为功能性生物塑料材料。
CAS SciFinder 提供丰富的工具来加速您对生物质转化效率的优化研究。通过 CAS SciFinder 界面直接访问我们全面的物质数据库 CAS REGISTRY®，探索不同生物塑料单体的结构特性与潜在应用。
此外，您还可以通过 CAS 化学反应数据库，发现关于葡萄糖等生物质组分转化过程的新见解。CAS SciFinder 提供了一系列强大的筛选器，可通过产率、反应步骤数、非参与官能团等概念来精确您的反应搜索。这种聚焦策略能让您为下一个创新性生物塑料材料方案确定最佳转化路径。
进一步了解 CAS REGISTRY 与 CAS Registry 化学反应数据库
守护您新型生物塑料生产的突破性成果
全球生物塑料和生物聚合物市场预计到 2027 年将达到 273 亿美元，年复合增长率为 18.9%。全球对替代性、可持续生物塑料材料的需求日益增长，行业领导者正加大对生物塑料生产设施的承诺与投资。其中包括 Danimer Scientific 对其乔治亚州生物塑料工厂投资 7 亿美元，生产多种生物聚合物；以及 Brasken 投资 8700 万美元，提高其巴西工厂的生物基乙烯产量。
在这个不断演变的环境中，CAS STNext® 是研究人员保护其创新成果的关键资源。它提供关于可持续生物塑料材料生产和生物精炼过程的知识产权 (IP) 全景洞察，包括丰富的专利和创新信息，并支持配置定制化提醒。利用这些功能，确保您对新型生物精炼工艺及生物塑料产品应用的知识产权保护。
利用人工智能和数字解决方案优化生物质转化效率
随着生物塑料材料市场在未来几年有望实现大幅增长，人工智能 (AI) 在其中发挥核心作用的机会十分充足。生物塑料的生产需要一种跨学科的方法，涵盖从农业、生物质加工到生物精炼流程的复杂研究网络。AI 已在这些领域成功应用，展现了其在优化转化效率方面的价值。人工神经网络 (ANN) 已被用于解析稻草原料的木质纤维素组成，而物联网与 AI 的结合则被应用于管理藻类生物质的生产。甚至连生物精炼工作流程也借助人工智能和机器学习 (ML) 实现了优化。
随着人工智能 (AI) 不断重塑研究范式，采用全面的数字化转型战略正成为保持竞争力的关键一步。我们的 CAS 定制服务℠ 团队致力于协助您开发创新的人工智能工作流程，这些流程不仅能推进原料开发和生物精炼工艺，还能加速创新并降低研发成本。
依托团队在数字知识管理方面的专业知识，我们的 CAS 定制服务团队可以指导您为生物塑料材料研究目标设计高效的工作流程。这包括支持将您的数据与 CAS 内容合集TM 及外部数据集进行整合，同时在使用人工智能、人工神经网络和机器学习等先进数字技术方面提供定制化协助。
提升生物质转化效率，开发面向未来的生物塑料材料
尽管在提高生物质原料转化效率方面存在诸多障碍，但该领域的研究人员仍拥有大量机会实现突破性创新。借助 CAS 的支持来提升您的生物塑料研发效能，优化文献与化学数据分析流程，保护您的知识产权，并指导您的数字化转型计划。立即将 CAS 工具整合到您的研究工作流程中，以应对生物质转化优化的挑战，并加速您未来先进生物塑料技术的开发进程。