该项合作是加拿大PHA初创公司Genecis创业之初的一部分。该公司以食物垃圾为原料，同时实现了沼气和PHA的生产。由于利用了现有沼气厂提供的基础设施，该公司在原料采购和规模化方面比其他PHA生产商更有优势。深刻展示了循环性。

这也是一个关于PHA制作人如何决定做一些不同于其他人的事情的故事。

位于加拿大多伦多的初创公司Genecis Bioindustries的创始人兼首席执行官Luna Yu对食物浪费十分痛恨。现在的处理方式（垃圾填埋），在可用空间和温室气体排放方面都造成了问题。越来越多地，有机废物的分流是垃圾填埋场的一个日益重要的优先事项。

由于之前在沼气行业获得了经验，Yu看到了机会。她被告知，如果没有补贴，沼气厂本质上是无利可图的，尽管如她所说，沼气厂是“重新利用食物垃圾并将其从垃圾填埋场转移出去以及抵消碳排放的最佳途径之一”。但她被告知，如果没有补贴，沼气厂是永远不会盈利的。

她说：“我想，为什么不从这个过程中获得那些真正有价值的脂肪酸，而不是从中制造低价值的甲烷。如果可以创造更高效的细菌，来制造更高价值的产品，会怎么样？”

这个想法发展成为今天一个成熟的生物技术公司，该公司正在快速地从试验规模向PHA的示范和商业规模生产迈进，并计划在更长远的时间内探索利用迄今开发的平台中的挥发性脂肪酸生产化学品和材料。

来自微生物的塑料

2017年，Yu和一群志同道合的科学家开始寻找、识别和创造适合她所设想的过程的微生物；具体来说，就是能够将食物垃圾中的短链脂肪酸转化为PHA的细菌。

PHA家族是一个大家族。科学家们已经发现了150多种具有不同聚合物结构的PHA。细菌的种类和使用的底物（糖、淀粉、甘油、甘油三酯、甲烷）决定了产生的PHA的类型。在Genecis，利用在那里工作的科学家和工程师不同的知识背景，最终使用人工智能和遗传工程的组合来开发能够处理这一任务的微生物。

PHA以不溶于水的颗粒形式沉积在细胞内，由羟基脂肪酸组成，由微生物生产，是代谢能量的来源，也是碳储存。在发酵罐中培养的细菌一旦成熟，就会进行机械或化学裂解，然后通过清洗步骤将PHA从细胞碎片中分离出来，以获得纯聚合物。然后将其压缩成颗粒，可以进一步混合成化合物或加工成最终产品。

PHA是生物多酯，因此它们不仅是100%的生物基，而且还能在土壤、淡水和海洋环境中进行生物降解，并可在工业和家庭中堆肥。虽然这本身就使它们成为一类有趣的材料，但它们还可以提供与聚乙烯和聚丙烯甚至PET相当的物理特性和功能，并适合用于广泛的应用，如餐具、杯子、薄膜、瓶子和其他包装。

然而，尽管有这些极具吸引力的特点，几十年来，PHA一直是研究的目标，而从未成为超过昂贵的利基产品。不难看出其中的原因：传统的PHA生产方法极其昂贵。

大多数其他商业PHA制造商依赖于高成本的基质：纯糖、脂肪和动物或植物蛋白。“成本昂贵，难以规模化。”她补充说，碳源的成本可能占PHA生产总成本的40% - 60%。为了使生产变得具有成本效益，必须找到丰富而廉价的碳来源。

“这正是我们所做的，”Yu解释说，“我们没有购买糖，而是使用有机食物垃圾，这简直是不花钱，而我们的细菌使我们能够以与糖原料相同的效率生产PHA。因此，我们的原料在处理和控制方面更具挑战性，与糖不同，糖的质量非常稳定，但通过使用零成本的原料，我们一举消除了所有这些成本。”

此外，正如她所指出的，使用废物不仅意味着不与人类的食物供应竞争，而且Genecis生产的PHA也比竞争对手的PHA更负碳。 通过将食物垃圾转移到垃圾填埋场，使其降解并产生温室气体甲烷，该公司每处理一吨食物垃圾可以抵消0.8吨碳排放。

“食物垃圾本身实际上是第三大甲烷排放源，仅次于化石燃料、畜牧业或农业。能够同时提供解决食物浪费、有限资源和污染问题的解决方案，这很令人兴奋。”

协作模式

自从在从多伦多大学租来的实验室中启动以来，Genecis已经扩展到位于多伦多附近的士嘉堡的一个10000平方英尺的设施，并建立了一个试验设施。然而，它已经开发了一种进一步发展的模式，即基于合作和许可，而不是建立自己的工厂。

Genecis的增长和伙伴关系主管Rob Celik解释说，这种模式本质上是一种分散的扩展模式，专注于与沼气公司合作，并利用它们现有的基础设施。通过这种方式，Genecis能够以较低的成本生产材料，并以大规模交付材料，实现与这些合作伙伴之间存在的各种协同效应。与现有工厂的合作确保了Genecis作为原料的脂肪酸的稳定和可靠供应，同时节省了建造自己的设施所需的投资。此外，它还可以被用于世界各地的沼气厂，使当地的生活垃圾生产成为可能。

“沼气厂收集了几乎所有城市地区的大量有机垃圾。这是目前处理废物的首选方法，但这些工厂产出的产品价值很低，而且过程很长。所以，我们希望做的是与沼气厂相结合。通过将低价值的垃圾转化为高价值的生物塑料，我们帮助他们产生更多的收入，可能为沼气厂和我们自己创造一个更有利可图的系统。”

Genecis设想为现有的基础设施创造一种可在全球推广的落地解决方案——通过一种简单地固定在现有沼气装置上的打包解决方案，在全球范围内实现大量的pH值生产。

Celik补充说，需要大量资本投入的替代方案是在一片绿地上建厂，目前很多生物塑料公司都是这么做的。“他们必须从头开始：获得所有的建筑、地基、电力和公用设施许可证，以建立一个全新的工厂。所有这些都已经存在于一个沼气厂。他们已经有了环境许可、公用事业和基础设施。使用这种与现有沼气厂合作的整合模式，而不是自己建造这些大型工厂，在更少的资源上进一步发展这项技术，是很有意义的。”

第一个项目

实现这一模式的第一步已经迈出。Genecis去年获得了加拿大下一代制造公司600万美元的合作资助，用于其与StormFisher公司共同开发的项目，StormFisher是一家有机废物和清洁能源解决方案的开发商和运营商。

“我们从2018年起就认识StormFisher，当时该公司刚刚起步。他们对我们正在做的事情感兴趣，此后我们一直保持联系。他们是我们合作的自然选择，也是因为他们渴望与我们合作，并成为第一个尝试我们解决方案的人。”Yu说。

这两家公司在一个项目上合作，将看到一个示范规模的Genecis装置与Storm Fisher去年夏天在加拿大安大略省Drumbo开设的新食物垃圾回收中心相结合。在该中心，StormFisher公司对废弃的包装食品和绿色垃圾箱的有机废物（每年约11万吨）进行预处理，之后被送往该公司在伦敦附近的好氧消化器。

Yu表示，Storm Fisher本身是一家清洁技术公司，了解这项技术的好处，以及它如何能从每吨食物垃圾中产生更多收入，从而提高有机回收业务的盈利能力。“这就是为什么我们能够最终与加拿大最大的沼气厂合作。”Yu指出。

她补充说，一旦这个项目完成，公司显然会在适当的时候将这个概念推广到其他工厂。

未来产能

作为一种商业模式，与现有设施合作是明智之举。据Rob Celik说，Genecis开发的螺栓连接装置一旦达到工业规模，将达到4000至12000吨的PHA年产量，这取决于沼气厂的规模。

他说:“在荷兰和丹麦有一些非常大的沼气厂，我们对此感到非常兴奋，因为它们比加拿大最大的沼气厂大三倍。该公司最近在丹麦注册，使其能够与欧洲客户更密切地合作。”

和所有PHA生产商一样，Genecis也将努力争取与目前行业使用的普通树脂价格相同。“这是我们创办这家公司的原因之一，”Luna Yu强调说，“以糖为原料的PHA非常昂贵——大约是聚丙烯价格的四倍。所以，是的，对于Genecis，我们的最终目标是实现与具有竞争力的石油基商品塑料相比的一对一成本。我们相信这可能需要5到10年的时间才能实现。但我们也相信，凭借我们的技术，我们最有可能实现这一目标，因为没有其他人能像我们利用食物垃圾那样降低成本。”

分类是关键？

“没错，”Yu说，“正如我们所讨论的，我们的方法与这个领域的其他公司有很大的不同。但事情远不止如此。”

Celik补充说，Genecis在处理每一件事上都与以前有所不同。他解释说:“就扩大我们的技术规模而言，很明显，我们讨论过的分散模式是通过与沼气厂整合，这将使我们创建一个分布式生产网络，这是其他人没有真正做过的。”

“在技术方面，我认为我们正在做很多不同的事情。例如，我们正在使用代谢工程来创造更有效的过程，这也是我们没有看到其他人在做的事情。去年，我们创造了第一个废物转化PHA的重组细菌，并为其申请了专利，这使得增加产量成为可能，同时通过直接改造细菌，减少了很多非常昂贵的加工步骤。”

“最后，在商业牵引方面也是如此，尽管我们是一家早期创业公司，但我们的重点一直是客户。我们没有把时间花在建设生产设施和让这些设施运行上，而是从一开始就与客户合作，了解他们的需求，建立关系，并创造收入。目前，我们只针对超高端应用，我们与主要品牌合作，仍然可以收取利润。我可以自信地说，我们比一些非常大的公司有更大的商业吸引力。”