產業(yè)化以來，聚酰胺PA材料已被廣泛用于紡織、汽車、電子電器、包裝、體育產品等方面。在眾多PA材料中，PA6和PA66的應用最為廣泛，占PA總產量的90%以上。目前，這兩種PA材料來源于石油等不可再生資源。隨著全球石油資源的日益匱乏，來源于可再生資源的生物基PA材料受到廣泛關注。
生物基PA材料是指生產PA所需原料（一般是二元酸、二元胺或者環(huán)內酰胺），利用可再生的生物質資源，如葡萄糖、纖維素、植物油（包括蓖麻油、油酸與亞油酸等），通過生物工程方法得到。
生物基尼龍單體工藝路線
生物基尼龍生物工程方法一般包括兩種路線，即糖路線和植物油路線。其中糖路線是利用微生物，對葡萄糖或者纖維素等原料進行發(fā)酵得到PA原料的路線；植物油路線是指以植物油為原料（比如蓖麻油），經(jīng)過一系列化學轉化得到PA原料的路線。
多糖路線
多糖路線主要是通過微物技術或化學方法將葡萄糖、纖維素、淀粉等可再生的糖類物質轉化為PA單體的路線。其中最為成熟的是葡萄糖路線，其基本原理是采用微生物技術，對糖類物質進行發(fā)酵合成PA單體。
γ-氨基丁酸
γ－氨基丁酸是合成PA4的單體，其生物質生產方法是以葡萄糖等糖類為原料，經(jīng)過生物、化學的方法得到谷氨酸，谷氨酸再經(jīng)脫羧反應得到γ－氨基丁酸。
己內酰胺
己內酰胺是合成PA6的重要單體，其也可以通過生物質原料轉化而來，目前主要工藝是以賴氨酸為原料制備己內酰胺，美國密歇根州州立大學利用谷氨酸棒狀桿菌將葡萄糖、甘蔗等含糖有機廢棄物發(fā)酵制取賴氨酸，然后將賴氨酸鹽在乙醇中加熱回流得到己內酰胺，其生產流程如下圖所示。
2018年吉諾瑪?shù)倏ü竞鸵獯罄鸓A生產商埃克菲爾公司簽署一項合作協(xié)議，致力于工業(yè)化規(guī)模生產生物基己內酰胺的“Geno CPL”生產技術。
己二酸
己二酸是合成PA66的重要單體，其同樣可以通過生物原料來制備，目前主要的工藝路線如下圖所示。
戊二胺
1,5-戊二胺是合成PA56的重要單體，其生物基路線主要是先由生物質原料制得賴氨酸，然后在賴氨酸脫羧酶的作用下脫羧從而得到1,5-戊二胺。
植物油路線
油脂路線常采用蓖麻油、油酸、亞油酸等可再生的天然油脂，經(jīng)過酯交換、高溫裂解等一系列的化學反應，制備出PA單體。通過油脂制備的PA單體主要有ω-十一氨基酸、癸二酸、壬二酸等。
1）ω-十一氨基酸的制備
以蓖麻油為原料可以制備ω-十一氨基酸。整個工藝的關鍵在于如何通過蓖麻油制備十一烯酸，目前主要有蓖麻油酸甲酯裂解法、蓖麻油酸裂解法和蓖麻油裂解法3種工藝。
蓖麻子
其中蓖麻油酸甲酯裂解法是最成熟的工藝，已由阿科瑪公司實現(xiàn)工業(yè)化，其生產流程如下圖所示。此工藝也是目前工業(yè)上最主要的生產工藝。
2）癸二酸的制備
以蓖麻油為原料制備癸二酸的經(jīng)典工藝是先由蓖麻油催化水解或加堿皂化生成蓖麻油酸，再在260~280°C下以苯酚為稀釋劑加堿裂解，最后經(jīng)酸化等純化處理后得到癸二酸。
傳統(tǒng)癸二酸生產流程
蓖麻油酸的裂解是由蓖麻油制備癸二酸的關鍵環(huán)節(jié)，該工藝直接影響癸二酸的收率和質量。
3）壬二酸的制備
天然油脂中的不飽和脂肪酸多在第9位存在一個不飽和雙鍵，以不飽和脂肪酸為原料，通過氧化裂解即可生產壬二酸，這也是目前生產壬二酸的最主要工藝。常用的不飽和脂肪酸有油酸、亞油酸、桐油等，工業(yè)上多以工業(yè)油酸為原料來生產壬二酸。
大豆
油酸是不飽和的十八碳脂肪酸，棉籽油、大豆油、米糠油等植物油和豬、牛、羊等動物油脂均可用來生產油酸。
美國Emery公司和意大利Matriva SPA公司是世界上主要的壬二酸生產廠家。
